Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi
کيوان رئيسي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Akbari Kharaji
احسان اکبري خراجي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

The effect of potassium titanium oxalate additive and pulse current waveform on structure, corrosion and tribocorrosion behaviors of plasma electrolytic oxidation coating produced on 7075 aluminum alloy
Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a Novelmethod of oxidation treatment whichin-situ forms ceramic coatings on the surface of light metals like Al alloysunder plasma conditions and improves the properties like wear and corrosionresistance of the surface. The characteristics of PEO coatings can beinfluenced by two main factors: the electrolyte composition and applied currentso that the coating propertises can controlled by change in the electrolytecomposition and applied current regime. However using of the appropriateadditive and current mode can lead to creating the coating with optimalproperties and features. In this study, PEO coatings on 7075 Al alloy wereprepared in both simple silicate based electrolyte and at the presence ofpotassium titanium oxalate (K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ])additive varying from 0.5 to 3 g.L -1 with needle like currentwaveform. the results showed for the coating produced in the base electrolyte,crystalline ?-Al2O3 was the main phase, while the coatings formed in thepresence of K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ]consisted of TiO 2 . A pancake structure and pore band was observed onsurface and substrete/coating interface for all coating produced under needlelike waveform respectively thus the current waveform plays a more importantrole in the morphology (pores and cracks ,etc) of the coating. To determine the appropriate waveform theresearch was continued by examining current regime with 3 g.L -1 K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ]additive in electrolyte bath. Therefore, this work showed while Ti element hascooperated in coating and anatase and rutile phases of TiO 2 have been formed. Moreover by applying bipolar waveform and controllingcathodic pulse time, the strong plasma discharges with high temperature spikescould be eliminated and form a volcano-like surfacemorphology and hence the quality of the coatings was considerably improved. Thecoating formed at bipolar regime with a longer cathodic pulse time due to itscompactness and thickness showed better corrosion and tribological propertiesthan PEO coatings formed at unipolar current regime thatin this waveform the structure has been changed and a foam feature and largepores was detected on the surface and substrate/coating interface of the coatings Keywords: Plasma Electrolytic Oxidation (PEO), 7075 Alalloy, Potassium titanium oxalate, Pulsed current waveform, corrosion, tribocorrosion
اکسيداسيون الکتروليتي پلاسمايييک فرايند اکسيداسيون (آندايزينگ) براي ايجاد پوشش­هاي اکسيدي سراميکي با خواص وويژگي­هاي مطلوبي نظير مقاومت دربرابر سايش و خوردگي روي زيرلايه­هاي فلزات سبک بويژه آلياژهايآلومينيوم، منيزيم و تيتانيوم و ... مي ­باشد. انتخاب الکتروليت و نوعمنبع جريان مناسب در اين فرايند اهميت زيادي دارد بطوريکه با تغيير ترکيب حمامالکتروليت و نوع منبع جريان ضمن ايجاد تغيير در واکنش­هاي الکتروشيميايي، مي­توانخواص سطحي پوشش را نيز کنترل کرد. بطور کلي با انتخاب افزودني و شکل­موج جريانمناسب مي­توان پوششي با خواص مطلوب­تر ايجاد نمود. در اين پژوهشپوشش اکسيداسيون الکتروليتي پلاسمايي بر آلياژ آلومينيوم 7075 در الکتروليتسيليکاتي شامل غلظت­هاي مختلف پتاسيم تيتانيماگزالات (5/0 تا 3 گرم بر ليتر) تحت شکل موج سوزني مورد مطالعه قرار گرفت و باالکتروليت عاري از پتاسيم تيتانيم اگزالات مقايسه گرديد. نتايج نشان داد که افزودنپتاسيم تيتانيم اگزالات، بر نمودار پاسخ ولتاژ- زمان پوشش­ها تاثير گذار بوده وموجب کاهش زمان و ولتاژ شکست شده است. با افزايش غلظت افزودني، ميزان تيتانيومپوشش افزايش يافته است و بررسي مورفولوژي سطحي پوشش توسط SEM حاکي از ظهور مورفولوژي پنکيکي براي پوشش­هاتحت اين شکل­موج بوده است. در حقيقت افزودن پتاسيم تيتانيم اگزالات بعنوان يکافزودني يوني، موجب کاهش انرژي مصرفي فرايند پوشش­دهي گرديده است اما بکارگيري شکل­موجسوزني بر مورفولوژي سطحي و همچنين عيوب موجود در پوشش نظير ترک­ها و تخلخل­ها همدر پوشش و هم در فصل مشترک پوشش/زيرلايه بسيار تاثير­گذارتر بوده است. لذا جهتتعيين شکل­موج مناسب براي پوشش­دهي، ضمن استفاده از بيشينه غلظت افزودني مصرفي درالکتروليت (3 گرم بر ليتر) در ادامه، عامل تاثيرگذار ديگر يعني نوع جريان مصرفيمورد بررسي قرار گرفته است. پوشش­هاي بدست آمده تيره رنگ بوده و نتايج مورفولوژيسطح و سطح مقطع پوشش­ها نشان داده است که ضمن ورود تيتانيوم از منبع تامين خوديعني افزودني پتاسيم تيتانيوم اگزالات، با اعمال جريان دوقطبي و کنترل زمان پالسکاتدي مي­توان از وقوع تخليه­هاي مخرب و دما بالا روي سطحپوشش جلوگيري کرده و کيفيت پوشش را بهبود بخشيد. پوشش­هاي ايجاد شده تحت جرياندوقطبي با پهناي پالس کاتدي بيشتر به دليل ايجاد مورفولوژي آتشفشاني، تخلخل کمتر،تراکم ساختاري بالا و ضخامت بيشتر، رفتار خوردگي بهتري را نسبت به پوشش ايجاد شدهتحت جريان تک قطبي که داراي مورفولوژي پنکيکي، تخلخل زياد در فصل مشترکپوشش/زيرلايه و ضخامت کمتر مي­باشد از خود نشان داده اند که نتايج حاصل از آزمون­هايطيف­سنجي امپدانس الکتروشيميايي درزمان­هاي غوطه­وري طولاني و همچنين آزمون پلاريزاسيونپتانسيوديناميک بخوبي بهبود عملکرد حفاظتي پوشش با شکل­موج دو­قطبي با پالس کاتديبيشتر را تاييد مي­کند بطوريکه پس از گذشت حدود 11 هفته غوطه­وري اين پوشش تغييراتمقاومت مربوط به لايه متراکم داخلي (R in )آن نسبت به پوشش بدست آمده از شکل­موج تک قطبي کمتر است. پتانسيل خوردگي پوشش مشخصمي­کند که اين پوشش رفتاري نجيب تر نسبت به ديگر پوشش­ها داشته و دانسيته جريانخوردگي پوشش براي آن نسبت به شکل­موج تک قطبي کاهشيافته است. بررسي رفتار تريبوخوردگي پوشش حاصل از شکل­موج دو­قطبي با پالس کاتديبيشتر نشان داد که حجم از دست رفته پوشش تحت شکل­موج­ تک قطبي بيشتر از پوشش­هايحاصل از شکل­ موج دو­قطبي مي­باشد. کلمات کليدي اکسيداسيونالکتروليتي پلاسمايي، آلومينيوم 7075، پتاسيم تيتانيوم اگزالات، شکل­موج پالسي، خوردگي،تريبوخوردگي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی