بررسی دو پرایمر نانو ساختار نیکل – فسفر و فسفات- روی بر مقاومت به خوردگی فولاد کم کربن رنگ شده

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

اسماعیل جعفری ¹ (استادیار گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/11/14 تاریخ پذیرش : 1398/04/06 تاریخ انتشار : 1398/04/01

کلید واژه: مقاومت به خوردگی, نانو ساختار نیکل &ndash, فسفر, پرایمر فسفات - روی,

چکیده مقاله :

یکی از پارامترهای مهم جهت افزایش کارایی رنگ در محیط‌های خورنده استفاده از یک پرایمر مناسب می‌باشد که عاملی مهم برای افزایش چسبندگی و طول عمر رنگ خواهد بود. در این پژوهش تأثیر دو پرایمر متفاوت بر روی مقاومت به خوردگی فولاد کم‌کربن رنگ‌شده مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور از دو پرایمر فسفات روی (که به‌طورمعمول به‌عنوان پرایمر رنگ استفاده می‌شود) و نانو ساختار نیکل – فسفر استفاده‌شده است. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی، از آزمایش‌های الکتروشیمیایی امپدانس، پتانسیودینامیک ، پلاریزاسیون سیکلی و مه نمکی استفاده شد. تعیین مورفولوژی و بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از آزمایش‌های پراش اشعه ایکس و میکروسکپ الکترونی روبشی انجام شد. .همچنین به‌منظور بررسی چسبندگی رنگ ‌بر روی فلز پایه از آزمایش پول-آف (pull- off) استفاده شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که استفاده از زیر لایه نانو ساختار نیکل – فسفر به‌عنوان پرایمر باعث افزایش کارایی رنگ اعمالی بر روی فولاد کم‌کربن، در محیط‌های خورنده خواهد شد. به‌طوری‌که به‌عنوان‌مثال برای نمونه‌های رنگ‌شده با زیر لایه نانو نیکل-فسفر در مقایسه با نمونه‌های رنگ شده با زیر لایه فسفات - روی، مقاومت پلاریزاسیون در حدود kΩ.cm21/79 و پتانسیل حفره‌دار شدن V49/0 افزایش داشته است.همچنین نتایج آزمایش چسبندگی رنگ، نشان‌دهنده چسبندگی بالای رنگ به پرایمر نانو نیکل-فسفر در مقایسه با پرایمر فسفات – روی می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

One of the important parameters to increase the corrosion resistance of base metal is the selection of an appropriate primer. This is an important factor for increasing the adhesion and durability of the coating. In this study, the effect of two different primers on the corrosion resistance of the painted low carbon steel has been investigated. For this purpose, zinc phosphate (which is normally used as a paint primer) and Ni-P nano-structured coating were used. The corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic and cyclic polarization tests, electrochemical impedance spectroscopy and salt spray tests. The Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis (XRD) were used to characterize the morphology and composition of the coatings. And adhesion of the paint was investigated by pull off test. The results showed that the corrosion resistance of the painted low carbon steel with Ni-P nano-structured primer was more than that of the zinc phosphate primer. So that the polarization resistance increased by about 79.1 kΩ.cm2 and the pitting potential increased to 0.49V for nano-structured coating samples compared to zinc phosphate samples. Also, the results of the paint adhesion test indicated a high adhesion to nano-nickel-phosphorus primer compared to the phosphate-zinc primer.

منابع و مأخذ:

[1] M. Crobu, A. Scorciapino, B. Elsener, A.Rossi, "The corrosion resistance of electroless deposited nano crystalline NiP alloys", Electrochemical Acta, Vol. 53, pp.336-343,2008.

 

[2] Y.W. Song, D.Y. Shan, E.H. Han, "High corrosion resistance of electroless composite plating coatings on AZ91D magnesium alloys Original" Research Article,  Electrochemical Acta, Vol. 53, pp.2135-2143,2008.

 

[3] S. Alirezaei, S.M. Monirvaghe, M. Salehi, "Wear behavior of Ni–P and Ni–P–Al2O3 electroless coatings", Wear, Vol. 262, pp. 978-985, 2007.

 

[4] Y.T. Wu, H.Z. Liu, B. Shen, "The friction and wear of electroless Ni–P matrix with PTFE and/or SiC particles composite", Tribology  International, Vol.39, pp.553-559, 2006.

 

[5] M. Yan, HG. Ying, "Improved microhardness and wear resistance of the as-deposited electroless NiP coating", Surface & Coating Technology, Vol.202, pp.5909-5913, 2008.

 

[6] J. N. Balaraju, K. S. Rajam,"Electroless Deposition and Characterization of High Phosphorus

Ni-P-Si3N4 Composite Coatings", International Journal of  Electrochemical  Science,Vol. 2, pp.747 – 761, 2007.

[7] A. Ciubotariu, L. Benea, M. L.Varsanyi, V. Dragan,"Electrochemical impedance spectroscopy and corrosion behaviour of Al2O3–Ni nano composite coatings", Electrochimica Acta, Vol. 53, pp. 4557-4563,2008.

[8] G. Ruhi, O.P. Modi, I.B. Singh,Corrosion behaviour of nano structured sol-gel alumina coated 9Cr–1Mo ferritic steel in chloride bearing environment, Surface and Coatings Technology, Vol. 204, pp. 359-365,2009.

]9[ ح. خنجری، ع. حسن زاده تبریزی، ا. ایران نژاد،"پاریزی ایجاد پوشش کامپوزیتی نیکل- بور-آلومینا نانو کریستالی به روش الکترولس و بررسی خواص تریبولوژیکی آن"، مجله مواد نوین، شماره16، 29-21، 1393.

[10] C.Y. Huang, W.W. Mo, M.L. Roan, "Studies on the influence of double-layer electroless metal deposition on the electromagnetic interference shielding effectiveness of carbon fiber/ABS composites Technology",  Surface & Coating Technology,Vol. 184, pp.163-169,2004.

 

[11] M. E.Hosseinabadi, K. A.Dorcheh, S.M. Moonir Vaghe, "Wear behavior of electroless Ni–P–B4C composite coatings, Wear", Vol.260, pp.123-128, 2006.

 

[12] J. Novakovic, P. Vassiliou, K.I. Samara, "Electroless NiP–TiO2 composite coatings: Their production and properties Original Research Article", Surface & Coating Technology,Vol. 201, pp. 895 -901, 2006.

 

[13] Y. Yang, W. Chen, C. Zhou, H. Xu, W. Gao, "App. Fabrication and characterization of electroless Ni–P–ZrO2 nano-composite coatings", Nano  Science,Vol. 1, pp.19-26, 2011.

 

[14] B. Szczygiel, A. Turkiewicz, J. Seranczuk,  "Surface morphology and structure of  Ni–P, Ni–P–ZrO2, Ni–W–P, Ni–W–P–ZrO2 coatings deposited by electroless method", Surface & Coating Technology,Vol. 202, pp. 1904-1910, 2008.

 

[15]  A. Abdel , Y.M.Z. Ahmed, "Electrodeposited composite coating of Ni-W-P with nano-sized rod- and spherical shaped SiC particles", Materials Reaserch Bulltans, Vol.44, pp.151-159, 2009.

 

[16] J.Lu, W.Sun, M.Zhu, M.Tan, Q.Zhou, "Effects of Content of Al2O3 Particles and Heat Treatment on Corrosion Resistance of Ni-P-Al2O3 Composite Coatings", Advances Materials Reaserch, Vol.105, pp. 441-443, 2010.

[17] M. Schlesinger and M. Paunovic, Modern Electroplating, Fifth Edition, Copyright John Wiley & Sons, Inc, 2010.

 

[18] S. Narayanan, "surface treatment by phosphate conversion. A REVIEW",Review Advance Materials Science, Vol. 9, pp.130-177, 2005.

[19] V. Asadi, I. Danaee, H. Eskandari, "The Effect of Immersion Time and Immersion Temperature on the Corrosion Behavior of Zinc Phosphate Conversion Coatings on Carbon Steel", Materials Research, Vol. 18, pp.706-713, 2015.

[20] M. Tamilsel, M. Arthanareeswaei, P. Kamaraj,"Accelration of flow temperature zin phosphate galvanic coupling, electrochemical treatment", Acta Chimica. Pharmaceutica Indica,Vol. 4, pp. 29-39, 2014.

[21] A. Gergely,Z. Pszti, O. Hakkel, E. Drotr, J. Mihly, E. Klmn,"Corrosion protection of cold-rolled steel with alkyd paint coatings composited with submicron-structure types polypyrrole-modified nano-size alumina and carbon nanotubes", Materials Science and Engineering B, Vol. 177, pp.1571-1572,2012.

 

[22] E. Ramanathan, S. Balasubramanian, "Comparative study on polyester epoxy powder coat and amide curedepoxy liquid paint over nano-zirconia treated mild steel", Progress in Organic Coatings, Vol. 93, pp.68-76,2016.

 

[23] T.X.Hang., N. T. Dung, T. A. Truc, N. T. Duong,B. V. Truo, P. G. Vu, T. Hoang, D. T. Than,"Effect of silane modified nano ZnO on UV degradation of polyurethane coatings", Progress in Organic Coatings Vol. 68, pp.57-65,2013.

 

[24] J. Wang, Lian-Kui Wu, Jin-He Zhou, Ji-Ming Hu,Jian-Qing Zhang, Chu-Nan Cao,"Construction of a novel painting system using electrodeposited SiO₂ film as the pretreatment layer", Corrosion Science, Vol 68,pp. 57–65, 2013.

 

[25] Standard practice for preparing, cleaning and evaluating corrosion test specimens, ASTM International, G1, 2018.

 

[26] Standard practice for preparing,Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus, ASTM International, D117-18, 2018.

 

[27]Standard Test Method for Pull-Off Strength of Coatings Using Portable Adhesion Testers, ASTM D4541 – 17,2018

 

[28] S. Junaid, S. Qazi, A. Rennie, J.K. Cockcroft, M. Vickers,"Use of wide-angle X-ray diffraction to measure shape and size of dispersed colloidal particles", Journal Colloid and International. Science, Vol.338, pp.105-110, 2009.

 

[29] A.R. Bushroa , R.G. Rahbari ,H.H. Masjuki d, M.R. Muhamad,"Approximation of crystallite size and microstrain via XRD line broadening analysis in TiSiN thin films", Vacuum, Vol.86,pp 1107-1112,2012.

 

[30] Z. Zhang, K. Han, L. Cheng, "The effect of SiC particles added in electroless Ni–P plating solution on the properties of composite coatings", Surface & Coating Technology,Vol.202,pp. 2807-2812,2018.

 

[31] F. Simescu, H. Idrissi, "Effect of zinc phosphate chemical conversion coating on corrosion behavior of mild steel in alkaline medium:protection of rebars in reinforced concrete", Science  Technology Advance Materials, Vol 9,pp. 1-10,2008.

 

[32] J.Balaraju, , T. S. Narayanan, S.Seshadri,"Evaluation of the corrosion resistance of electroless Ni-P and Ni-P composite coatings by electrochemical impedance spectroscopy", Journal of solid state of electrochemical, Vol. 5, pp. 334-341, 2001.       

 

[33] E. McCafferty,Introduction to Corrosion Science, Springer New York Dordrecht Heidelberg

London,2010

 

[34] J.Balaraju,T. S. Narayanan, S. Seshadri, "Evaluation of the corrosion resistance of electroless Ni-P andNi-P composite coatings