Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Fakhreddin Ashrafizadeh
کيوان رئيسي (استاد مشاور) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Salar Fatoureh Bonabi
سالار فتوره بنابي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluation of corrosion behavior of zinc and aluminum coatings produced by thermal spraying on cast iron substrate
Despite many advantages of ductile iron pipelines, they are susceptible to corrosion and must be protected against it. Customary protection solution is to apply sacrificial metal coatings such as zinc and aluminum and arc spraying, as one of thermal spray methods, has been vastly used for such coatings in recent years. In this research, coatings made up of pure zinc, Aluminum, individual layers of them and co-spray of zinc-aluminum were applied on ductile cast iron substrate through arc-spray process. In order to investigate the effect of coating thickness on corrosion protection and mechanical performance, samples were prepared in two approximate thicknesses; 50 and 100 µm. Scanning electron micrographs of coatings cross sections revealed crack-free coatings with intimate contact with the substrate and low oxide content. For evaluation of coating adhesion to cast iron substrate, bending tests were carried out on typical samples; the co-sprayed sample of 50µm and the double layer coating showed the best and lowest performance, respectively. The co-sprayed samples had the ability of bending up to 28 degrees. Results of micro-hardness testing indicated that the maximum and minimum values of hardness belong to aluminum coating and zinc coating of 100µm thickness, respectively. With thickness increase in aluminum, the hardness rose and in zinc coatings decreased. In the case of co-sprayed samples, the increase in thickness, did not have significant change in hardness values. In order to evaluate the corrosion behavior of samples with and without coating, potentiodynamic cyclic polarization test in 3.5% (wt) NaCl and salt mist tests were employed. The results indicated higher rate of corrosion of aluminium and zinc coatings compared with their bulk metal, due to penetration of corrosive solution through surface porosities to the interface and formation of galvanic cell. Zinc coated samples and its uniform corrosion trend resulted in proper sacrificial corrosion performance. On the other hand, aluminium, by aggregation of corrosion products in porosities and confining entrance of corrosion agents to coating, protected the substrate. But by progression of test, pitting corrosion had occurred on its surface. The corrosion behavior of double layer samples was similar to aluminium but in its pitting corrosion sites, zinc acted its sacrificial performance and protected the substrate against corrosion. Thus, double layer sample had lowest corrosion current density. The results of salt spray test during 750 hours showed that after 70 hours, the surface of ductile iron sample, was completely corroded. But no signs of red rust was noticed in all test long on the surface of coated samples. Corrosion signs were observed at the corners of aluminium coated samples after 500 hours. The corrosion trend of double layer coated sample was similar to aluminum without signs of corrosion at corners. Co-sprayed samples corrosion trend was just darkening the surface of sample and had better performance. Keywords: Ductile cast iron, Thermal spraying, Corrosion behavior, Zinc coating, Aluminium coating.
چکيده لوله هاي انتقال آب از جنس چدن داکتيل با وجود مزاياي متعدد، در برابر خوردگي مصون نبوده و با توجه به شرايط پيچيده خوردگي در محيط کاري، بايد محافظت شوند. روش متداول حفاظت از لوله ها اعمال پوشش هاي فداشونده و محافظ از جمله فلز روي و فلز آلومينيوم بر سطح آنهاست و در سالهاي اخير استفاده از روش پاشش حرارتي جهت اعمال اين پوشش ها مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش پوشش هايي از فلز روي خالص، آلومينيوم خالص تجاري، پوشش روي-آلومينيوم به صورت دولايه و نيز به صورت پاشش همزمان، با استفاده از فرايند پاشش قوس الکتريکي بر زيرلايه چدن داکتيل اعمال گرديد. به منظور بررسي اثر ضخامت پوشش بر عملکرد خوردگي و چسبندگي پوشش، نمونه ها در دو ضخامت تقريبي 50 و 100 ميکرومتر تهيه شدند. تصاوير سطح مقطع پوشش ها نشان داد که پوشش ايجاد شده، بدون ترک و با ميزان تخلخل و اکسيد نسبتاً کم است. براي ارزيابي ميزان چسبندگي پوشش ها به زيرلايه، از آزمون hy;هاي خمش سه نقطه اي و ريزسختي سنجي استفاده شد. نتايج سختي سنجي نشان داد که بيشينه و کمينه سختي به ترتيب مربوط به نمونه پوشش آلومينيوم با ضخامت متوسط 100 ميکرون و پوشش روي با ضخامت 100 ميکرون است؛ در نمونه پاشش همزمان روي-آلومينيوم افزايش ضخامت اثر قابل توجهي بر سختي نشان نداد. با توجه به معيار هاي آزمون خمش سه نقطه اي، نمونه پاشش همزمان روي-آلومينيوم با ضخامت متوسط 50 ميکرون به عنوان چسبنده ترين پوشش و نمونه پوشش دولايه روي-آلومينيوم به عنوان سست ترين پوشش تعيين گرديد. به منظور ارزيابي رفتار خوردگي آزمون هاي پتانسيوديناميک پلاريزاسيون سيکلي و پاشش (مه) نمک بر نمونه ها و زيرلايه چدن داکتيل بدون پوشش به عنوان مرجع مقايسه اعمال گرديد. نمونه هاي فلز روي با روند خوردگي يکنواخت خود، عملکرد فداشوندگي خوبي را در حفاظت از زيرلايه نشان دادند. از طرف ديگر نمونه هاي با پوشش آلومينيوم بوسيله تجمع محصولات خوردگي و مسدود نمودن تخلخل پوشش و جلوگيري از نفوذ عوامل خورنده از زيرلايه حفاظت نمودند، اما با ادامه روند آزمون پلاريزاسيون سيکلي، نشانه هاي خوردگي حفره اي در سطح نمونه پديدار گرديد. نمونه با پوشش دولايه رفتاري مشابه با پوشش آلومينيوم از خود به نمايش گذاشت اما نکته قابل توجه وارد عمل شدن فلز روي در مناطق دچار خوردگي حفره اي پوشش است که سبب گرديد کمترين چگالي جريان خوردگي مربوط به اين نمونه باشد. در مورد پاشش قوسي همزمان روي-آلومينيوم، عملکرد و فرايند حفاظتي هردو پوشش روي و آلومينيوم بطور همزمان اتفاق افتاد؛ در سطح پوشش فلز روي با خوردگي يکنواخت بصورت فداشونده و فلز آلومينيوم با تشکيل لايه روئين مقاوم در برابر خوردگي از زيرلايه حفاظت نمودند. نتايج آزمون پاشش نمک به مدت 750 ساعت نشان داد که سطح زيرلايه پس از 70 ساعت از شروع آزمون، به طور کامل خورده شد. نمونه هاي آلومينيوم پس از 500 ساعت، از گوشه ها شروع به خوردگي نمودند، اما سطح پوشش نشاني از زنگ قرمز نشان نداد. بر سطح نمونه هاي فلز روي زنگ سفيد تشکيل گرديد اما تا پايان آزمون، اثري از زنگ قرمز نبود. روند خوردگي نمونه دولايه روي-آلومينيوم، مشابه نمونه هاي آلومينيوم بدون خوردگي در گوشه ها بود. نمونه هاي پاشش همزمان روي-آلومينيوم روند کدر شدن کمتري نسبت به بقيه نمونه ها داشت و اثر خوردگي بر سطح آنها کمتر بود. واژگان کليدي : چدن، پاشش حرارتي، رفتار خوردگي، پوشش روي، پوشش آلومينيوم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی