Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Kaivan Raissi
مهدي صالحي (استاد راهنما) کيوان رئيسي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad mehdi Verdian rizi
محمد مهدي ورديان ريزي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Evaluation of corrosion behavior of Ni-Si intermetallic coatings produced by HVOF thermal spraying process
The goal of this study is to investigate corrosion behavior of Ni-Si intermetallic coatings produced by HVOF (high velocity oxy-fuel) spraying of ? 1 -Ni 3 Si and ?-Ni 2 Si intermetallic powders. In this regard, 420 stainless steel was used as substrate. The results showed that the phase composition of coating produced from ? 1 -Ni 3 Si was composed of Ni(Si) supersaturated solid solution and Ni 5 Si 2 phase while ?-Ni 2 Si phase was preserved during spraying. The phase evolutions were discussed in relation to congruent and non-congruent melting of intermetallic compounds. Tafel polarization tests were performed in 5 and 70% H 2 SO 4 solution at 25 and 75°C. All coatings exhibited an active-passive behavior. Here, ?-Ni 2 Si coatings showed lower corrosion rate. In 70% sulphuric and at 75°C, corrosion potential and cathodic Tafel slope values decreased due to hydrogen depolarization (for all samples). Corrosion behavior of Ni 2 Si coatings and bulk materials was investigated in 5 and 65% nitric acid at 25 and 75°C. In 5% nitric acid, Ni 2 Si coatings and bulk materials showed an active-passive behavior while in 65% nitric acid a spontaneous passivation was observed (the passivation occurred at open circuit potential). By the way, as nitric acid concentration increased, the corrosion potential value significantly increased while corrosion rate decreased. The change in polarization behavior was discussed using mixed-potential theory. The active behavior of coatings was related to Ni dissolution while passive behavior was due to SiO 2 passive film. Keywords: Corrosion, Coating, HVOF thermal spraying, Ni-Si intermetallic compounds, Sulphuric acid, Nitirc acid
چکيده هدف از پژوهش حاضر، ارزيابي رفتار خوردگي پوشش هاي بين فلزي نيکل- سيليسيم حاصل از پاشش حرارتي HVOF پودرهاي بين فلزي ? 1 -Ni 3 Si و ?-Ni 2 Si است. در اين رابطه، از فولاد زنگ نزن 420 به عنوان زيرلايه استفاده شد. نتايج مشخصه يابي پوشش ها نشان داد که ترکيب فازي پوشش هاي حاصل از پاشش پودر ? 1 -Ni 3 Si حاوي محلول جامد فوق اشباع نيکل- سيليسيم و فاز بين فلزي Ni 5 Si 2 است. اين در حالي است که ترکيب فازي پودر ?-Ni 2 Si حين پاشش حفظ شد و تنها فاز ?-Ni 2 Si در ريزساختار پوشش هاي حاصل از آن حضور داشت. تغييرات فازي حين پاشش حرارتي با در نظرگرفتن ذوب متجانس يا غيرمتجانس ترکيبات بين فلزي مورد بررسي قرار گرفت. آزمون هاي پلاريزاسيون تافل و طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي در محيط هاي اسيد سولفوريک 5 و 70% و در دماهاي 25 و C°75 انجام شد. تمامي پوشش ها در محيط اسيد سولفوريک يک رفتار فعال- رويين از خود نشان دادند. در اين رابطه، سرعت خوردگي پوشش Ni 2 Si کمتر از سرعت خوردگي پوشش حاصل از پاشش پودر Ni 3 Si بود. در شرايط پتانسيل مدار باز، تنها يک حلقه خازني مربوط به فرايندهاي انتقال بار در فرکانس هاي پايين در منحني هاي ناکوئيست پوشش ها در محيط اسيد سولفوريک مشاهده شد. در اسيد سولفوريک 70% و در دماي C°75 به خاطر وقوع پديده دپلاريزاسيون هيدروژن، پتانسيل خوردگي افزايش و شيب تافل کاتدي کاهش يافت (براي زيرلايه و هر دو پوشش). رفتار خوردگي پوشش و نمونه بالک Ni 2 Si در محيط هاي اسيد نيتريک 5 و 65% و در دماهاي 25 و C°75 نيز بررسي شد. در اسيد نيتريک 5%، پوشش و نمونه بالک Ni 2 Si يک رفتار فعال- رويين از خود نشان دادند در حالي که در اسيد نيتريک 65%، رويين شدن خودبه خودي (رويين شدن در شرايط پتانسيل مدار باز) رخ داد. ضمنا، در اسيد نيتريک 65%، پتانسيل خوردگي به طور قابل ملاحظه اي افزايش و سرعت خوردگي به شدت کاهش يافت. تغيير در رفتار پلاريزاسيوني با توجه به تئوري پتانسيل مختلط بررسي شد. در محيط اسيد نيتريک 5% و در شرايط پتانسيل مدار باز، يک حلقه خازني مربوط به فرايندهاي انتقال بار و يک القاگر مربوط به فرايندهاي جذب در منحني هاي نايکوئيست پوشش و نمونه بالک Ni 2 Si مشاهده شد. در اسيد نيتريک 65% نيز تنها يک حلقه خازني در فرکانس هاي بالا مشاهده شد که مربوط به تشکيل لايه رويين بود. نتايج آزمون مت- شاتکي نشان داد که در محيط هاي اسيد سولفوريک و اسيد نيتريک، لايه رويين تشکيل شده روي پوشش و نمونه بالک Ni 2 Si يک نيمه رساناي از نوع p با غلظت نواقص در حدود 10 20 تا cm -3 10 22 است. رفتار فعال پوشش هاي نيکل سيليسيم در حين پلاريزاسيون آندي در محيط هاي اسيد سولفوريک و نيتريک، به انحلال نيکل و رفتار رويين آنها به تشکيل لايه رويين SiO 2 نسبت داده شد. کليدواژه ها: ، خوردگي، پوشش، پاشش حرارتي HVOF، ترکيبات بين فلزي نيکل- سيليسيم، اسيد سولفوريک، اسيد نيتريک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی