تاثیر چگالی جریان اعمالی بر ریز سختی و رفتار خوردگی پوشش‌های نانوکامپوزیتی Co-P-ZrO2-CeO2 تولید شده به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی
محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها
فاطمه برزویی
1
,
سیروس جوادپور
2
,
علیرضا جهانبین
3
,
حامد عقیلی
4
,
مهدی نصراللهی نژادفرد
5
1 - بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 - بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
3 - بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
4 - بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
5 - بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
کلید واژه: ریزسختی, مقاومت به خوردگی, پوشش نانوکامپوزیتی, رسوب‌دهی الکتروشیمیایی, چگالی جریان,
چکیده مقاله :
پوشش های کبالت به دلیل خواص مطلوب و سازگاری با محیط زیست به عنوان جایگزین مناسبی برای پوشش های کروم در نظر گرفته می شوند. در پژوهش حاضر با اضافه نمودن فسفر به عنوان عنصر آلیاژی و نانو ذرات تقویت کننده ZrO2 و CeO2 به زمینه پوشش کبالت، پوشش های آمورف Co-P-ZrO2-CeO2 و Co-P به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی بر زیرلایه فولاد 37 ST ایجاد شده است. تاثیر چگالی جریان بر مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، درصد وزنی عناصر موجود در پوشش ها توسط آنالیز EDS و همچنین اثر آن بر ریزسختی و مقاومت به خوردگی بررسی شد. افزودن نانو ذرات تقویت کننده به زمینه آلیاژی کبالت-فسفر موجب افزایش ریزسختی پوشش های نانوکامپوزیتی شده است. لازم به ذکر است افزایش چگالی جریان تا مقدار بهینه سبب افزایش سختی و سپس کاهش آن می شود. همچنین نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل و امپدانس بر پوشش نانوکامپوزیتی نشان دهنده افزایش مقاومت به خوردگی با افزایش چگالی جریان تا mA/cm2 100 برای هردو نمونه آلیاژی و نانو کامپوزیتی می شود که به علت افزایش درصد وزنی فسفر و تشکیل لایه محافظ سطحی می باشد. علاوه بر فسفر، وجود نانو ذرات تقویت کننده در زمینه باعث جلوگیری از رسیدن محلول خورنده به زمینه پوشش و افزایش مقاومت به خوردگی آن می گردد.
Cobalt coatings are considered a suitable alternative to chromium coatings due to their desirable properties and environmental compatibility. In this study, by adding phosphorus as an alloying element and reinforcing nanoparticles of ZrO2 and CeO2 to the cobalt coating matrix, amorphous Co-P-ZrO2-CeO2 and Co-P coatings were produced on a ST37 steel substrate using electrochemical deposition. The effect of current density on the morphology of the coatings was investigated by scanning electron microscopy (SEM), and the weight percentages of elements present in the coatings were analyzed using EDS analysis. Microhardness and corrosion resistance were also examined. The addition of reinforcing nanoparticles to the cobalt-phosphorus alloy matrix increased the hardness of the nanocomposite coatings. It should be noted that increasing the current density up to an optimal level increases the hardness, and then decreases it. The results of the Tafel and EIS analyses on the nanocomposite coatings indicate an increase in corrosion resistance with an enhancement in current density up to 100 mA/cm2 for both alloy and nanocomposite samples, which is due to an increase in the weight percentage of phosphorus and the formation of a surface protective layer. In addition, the presence of reinforcing nanoparticles in the matrix prevents corrosive medium from reaching the coating surface, improving its corrosion resistance.
[1] A. J. Bard, L. R. Faulkner, E. Swain, and C. Robey, Fundamentals and Applications, 2nd ed. JOHN WILEY & SONS, INC (2001)
[2] V. Ezhilselvi, H. Seenivasan, P. Bera, and C. Anandan, RSC Adv. 4, 46293 (2014)
[3] A. Farzaneh, M. Mohammadi, M. Ehteshamzadeh, and F. Mohammadi, Appl. Surf. Sci., 276, 697 (2013)
[4] G. Yasin, M. Arif, T. Mehtab, M. Shakeel, M. A. Khan, and W. Q. Khan, In Corrosion protection at the nanoscale, (Elsevier Inc., 2020) p.245.
[5] M. Barzegar, S. R. Allahkaram, R. Naderi, and N. Ghavidel, Wear, 422, 35 (2019)
[6] I. Kosta, A. Vicenzo, C. Müller, and M. Sarret, Surf. Coatings Technol., 207, 443 (2012)
[7] M. A. Sheikholeslam, M. H. Enayati, and K. Raeissi, Mater. Lett., 62(21-22), 3629 (2008)
[8] A. Noruziyan Kermani, M. Zandrahimi, H. Ebrahimifar, Advanced Materials and New Coatings, 8(31), 2258 (2020).
[9] Y. Wang, D. Cao, W. Gao, Y. Qiao, Y. Jin, G. Cheng, Z. Zhi, et al., J. Alloys Compd., 792, 617 )2019(
[10] M. Fathi, M. S. Safavi, S. Mahdavi, S. Mirzazadeh, V. Charkhesht, A. Mardanifar, M. Mehdipour, Tribology. Int., 159, 106956 )2021(
[11] M. S. Saman, F. C. Walsh, Surf. Coat. Technol., 422, 127564 )2021(.
[12] M. S. Safavi, M. Fathi, V. Charkhesht, M. Jafarpour, and I. Ahadzadeh, Metall. Mater. Trans. A, 51, 6740 )2020(
[13] J. A. M. Oliveira, A. F. de Almeida, A. R. N. Campos, S. Prasad, J. J. N. Alves, and R. A. C. de Santana, J. Alloys Compd., 853, 157104 )2021(
[14] J. Liang et al., Surf. Eng., vol. 0844, 33(2), 110 )2016(
[15] S. D. Zhaoyang Song, Hongwen Zhang, Xiuqing Fu, Jinran Lin, Moqi Shen, Qingqing Wang, Coatings, 10(7), 616 )2020(
[16] Y. Wang, X. Shu, S. Wei, C. Liu, W. Gao, R. A. Shakoor, R. Kahraman, J. Alloys Compd., 630, 189 )2015(
[17] Z. Zhang and D. L. Chen, Mater. Sci. Eng. A, 483, 148 )2008(
[18] Z. He, D. Cao, F. Cao, S. Zhang, and Y. Wang, Surf. Eng. 36(7), 720 )2020(
[19] B. Li and W. Zhang, J. Alloys Compd., 820, 153158 )2020(
[20] P. Baghery, M. Farzam, A. B. Mousavi, and M. Hosseini, Surf. Coatings Technol., 204(23), 3804 )2010(
[21] S. Mosayebi, M. Rezaei, and Z. Mahidashti, Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 594, 124654 (2020)
[22] N. P. Wasekar, S. M. Latha, D. S. Rao, and G. Sundararajan, Mater. Des. 112, 140 (2016)