تولید لوله‌های کامپوزیتی Cu-Al‌2O3‌ به روش الکتروفرمینگ و بررسی تأثیر ذرات آلومینا بر مقاومت به خوردگی لوله‌ها

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

محمد حسین پایدار ¹ (هیات علمی دانشگاه شیراز)
محمدرضا نوریان ² (بخش مهندسی مواد، دانشگاه شیراز)

تاريخ الإرسال : 14 الأحد , ذو القعدة, 1441 تاريخ التأكيد : 27 الإثنين , جمادى الأولى, 1442 تاريخ الإصدار : 06 السبت , ربيع الثاني, 1442

الکلمات المفتاحية: مقاومت به خوردگی, ذرات آلومینا, الکتروفرمینگ, لوله, کامپوزیت Cu-Al2O3,

ملخص المقالة :

در این پژوهش با استفاده از روش الکتروفرمینگ و با کمک یک میله چرخان از جنس فولاد ضد زنگ به عنوان کاتد و آلیاژ مس فسفر به عنوان آند، لوله های کامپوزیتی Cu-Al2O3 تولید شدند. در ادامه با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM)، الگوی پراش اشعه X و آزمون‌های خوردگی، به ترتیب میکروساختار، مورفولوژی سطحی، تأثیر افزودنی‌ها بر فرآیند و مقاومت به خوردگی لوله‌های کامپوزیتی تولیدی بررسی شد. الگوی پراش اشعه X حضور ذرات آلومینا در زمینه مس و عدم واکنش آنها با یکدیگر را به اثبات رساند. با توجه به تصاویر SEM، نشان داده شد که میزان حضور ذرات آلومینا در زمینه مس تابعی از غلظت آن در حمام الکتروفرمینگ است و در غلظت 15 گرم بر لیتر، در شرایط این تحقیق، بیشترین مقدار حضور در زمینه مس را دارد. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک تافل که در محلول 5/3 درصد وزنی سدیم کلراید انجام شد، نشان داد که با افزایش میزان پودر آلومینا در ساختار لوله‌ها، پتانسیل خوردگی به سمت مقادیر مثبت میل کرده، چگالی جریان خوردگی مقادیر منفی‌تری را به خود اختصاص داده و همچنین نرخ خوردگی کمتر می شود. همچنین نتایج آزمون طیف سنج امپدانس الکتروشیمیایی، افزایش مقاومت به خوردگی به واسطه حضور ذرات آلومینا در ساختار را نشان داد.

المصادر:

[1]        S. Lampman, "ASM Handbook: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials", Materials Park (OH): ASM International, 1990. 

[2]        J. Zhu, L. Liu, H. Zhao, B. Shen, and W. Hu, "Microstructure and performance of electroformed Cu/nano-SiC composite", Materials & design, vol. 28, no. 6, pp. 1958-1962, 2007.

[3]        J. Zhu, L. Liu, G. Hu, B. Shen, W. Hu, and W. Ding, "Study on composite electroforming of Cu/SiCp composites", Materials Letters, vol. 58, no. 10, pp. 1634-1637, 2004.          

 

[4]        W. D. Callister and D. G. Rethwisch, Materials science and engineering: an introduction. John wiley & sons New York, 2007.

 

[5]        I. Ibrahim, F. Mohamed, and E. Lavernia, "Particulate reinforced metal matrix composites—a review", Journal of materials science, vol. 26, no. 5, pp. 1137-1156, 1991.

 

[6]        A. Macke, B. Schultz, and P. Rohatgi, "Metal matrix composites", Adv. Mater. Processes, vol. 170, no. 3, pp. 19-23, 2012.     

[7]        D. B. Miracle et al., ASM handbook. ASM international Materials Park, OH, 2001.          

[8]        K. U. Kainer, Metal Matrix Composites: Custom-made Materials for Automotive and Aerospace Engineering. Wiley-VCH, 2006.       

[9]        L. Hihara and R. Latanision, "Corrosion of metal matrix composites", International Materials Reviews, vol. 39, no. 6, pp. 245-264, 1994.      

[10]      H. H. Lou and Y. Huang, "Electroplating", Encyclopedia of Chemical Processing. Taylor and Francis, pp. 839-848, 2007.     

[11]      J. McGeough, M. Leu, K. P. Rajurkar, A. De Silva, and Q. Liu, "Electroforming process and application to micro/macro manufacturing", CIRP Annals, vol. 50, no. 2, pp. 499-514, 2001.   

[12]      D. A. Kreckel, "Process for electroforming nickel foils", ed: Google Patents, 1976.

[13]      J. Zhu, L. Liu, B. Shen, and W. Hu, "Mechanical properties of Cu/SiCp composites fabricated by composite electroforming", Materials letters, vol. 61, no. 13, pp. 2804-2809, 2007.

[14]      J. Zhu, H. Liu, L. Liu, H. Zhao, B. Shen, and W. Hu, "Preparation and characterisation of electroformed Cu/nano Al2O3 composite", Materials science and technology, vol. 23, no. 6, pp. 665-670, 2007.

[15]      ف. فیروزفر، "تولید کامپوزیت سه جزئی Ni/C/SiC به روش الکتروفرمینگ و بررسی خواص مکانیکی و رفتار خوردگی آن"، کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز، واحد بین الملل، 1389.          
 

[16]      ع. جهان­بین، "تولید کامپوزیت Cu/SiCp به روش الکتروفرمینگ و بررسی خواص مکانیکی و رفتار خوردگی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، بخش مهندسی مواد - دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، 1397.

[17]      Y. Zhou, H. Zhang, and B. Qian, "Friction and wear properties of the co-deposited Ni–SiC nanocomposite coating", Applied surface science, vol. 253, no. 20, pp. 8335-8339, 2007.  

[18]      C. D. A. Inc., Copper Tube Handbook, Industry Standard Guide for the Design and Installation of Copper Piping Systems, New York, 2019.    

[19]      S. R. Allahkaram, S. Golroh, and M. Mohammadalipour, "Properties of Al2O3 nano-particle reinforced copper matrix composite coatings prepared by pulse and direct current electroplating", Materials & Design, vol. 32, no. 8-9, pp. 4478-4484, 2011.      

[20]      C. Loto and R. Loto, "Effect of dextrin and thiourea additives on the zinc electroplated mild steel in acid chloride solution", Int. J. Electrochem. Sci., vol. 8, pp. 12434-12450, 2013      .

[21]      ص. کفاش یزدی و م. ا. بحرالعلوم، "بررسی تاثیر دانسیته جریان و غلظت مواد افزودنی بر خواص پوشش نانو ساختار روی تولید شده به روش آبکاری الکتریکی"، مواد نوین، جلد 3، شماره 1، صفحه 33-23، 1391.

[22]      H. Zhao, L. Liu, Y. Wu, and W. Hu, "Investigation on wear and corrosion behavior of Cu–graphite composites prepared by electroforming", Composites Science and Technology, vol. 67, no. 6, pp. 1210-1217, 2007.  

[23]      Lasia, A. (2002). Electrochemical impedance spectroscopy and its applications. In Modern aspects of electrochemistry (pp. 143-248): Springer.                  

[24]      G. Cicileo, B. Rosales, F. Varela, and J. Vilche, "Comparative study of organic inhibitors of coppercorrosion", Corrosion Science, vol. 41, no. 7, pp. 1359-1375, 1999.