به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی » در نشریات گروه « مواد و متالورژی »

تکرار جستجوی کلیدواژه «اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • مسعود مشرفی فر*
    مقدمه

    اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی یک روش نوین و ارتقاءیافته از فرایند آندایزینگ، برای بهبود مقاومت خوردگی آلیاژهای آلومینیوم از طریق ایجاد یک پوشش سرامیکی بر سطح آن ها می باشد.

    روش

    از جمله پارامترهای تاثیرگذار بر روند این فرایند و عملکرد پوشش های حاصل، ترکیب شیمیایی زیرلایه است. در این پژوهش، تاثیر افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه بر ساختار و رفتار خوردگی پوشش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با جریان پالسی دو قطبی در یک حمام الکترولیتی پایه سیلیکاتی بررسی شد. جهت بررسی مورفولوژی و ساختار پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس، برای فازیابی از آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. رفتار خوردگی پوشش ها، توسط آزمون های الکتروشیمیایی پس از یک ساعت غوطه وری در محلول 5/3 درصد نمک طعام و pH برابر با 4 ارزیابی شد.

    یافته ها

    نمونه های پوشش داده شده، ساختار پنکیکی و دهانه آتشفشانی با میکرو ترک ها و میکرو تخلخل های نامنظم را نشان دادند. بررسی ها نشان داد با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، ضخامت و تخلخل پوشش ها کاهش پیدا کرد، همچنین مورفولوژی آتشفشانی بر مورفولوژی پنکیکی در رشد پوشش غالب شد. پوشش ها عمدتا حاوی مخلوط γ-Al2O3، η-Al2O3، δ-Al2O3، SiO2، مقدار کمی مولایت و برخی از فازهای آمورف هستند. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد، علاوه بر کاهش چگالی جریان خوردگی تا 9 درصد سیلیسیوم زیرلایه، ما شاهد افزایش مقاومت پلاریزاسیون، با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه پس از پوشش دهی هستیم. آزمون طیف سنجی الکتروشیمیایی مشخص نمود که پوشش، سدی فیزیکی در برابر انتقال بار تشکیل می دهد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاکی از کاهش تخلخل و افزایش مقاومت خوردگی پوشش با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه بود. پوشش های حاصل دولایه بوده و با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، مقاومت لایه خارجی کاهش، اما مقاومت لایه داخلی افزایش یافت.

    کلید واژگان: آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم, پوشش دهی, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, رفتار خوردگی}
    Masoud Moshrefifar *
    Introduction

    Plasma electrolytic oxidation is a new and upgraded method of anodizing process to improve the corrosion resistance of aluminum alloys by creating a ceramic coating on their surface.

    Methods

    One of the parameters affecting of PEO process as well as the performance of the prepared coatings is the composition of the substrate. In this study, the effect of increasing the percentage silicon of substrate on the plasma electrolytic oxidation process with bipolar pulse current in a silicate-based electrolytic bath was investigated. Scanning electron microscopy was used to evaluate the morphology and structure of the coating and X-ray diffraction test was used for phase detection. Coating corrosion behavior was evaluated by electrochemical tests after 1 hour immersion in 3.5% NaCl solution with the adjustment of pH 4.

    Findings

    coatings had a pancake structure with craters with irregular micro-cracks and micro-porosity. Investigations showed that with an increase in the percentage of silicon in the substrate, the thickness and porosity of the coatings decreased, and the volcanic morphology prevailed over the pancake morphology in the growth of the coating. Analysis showed the coatings mainly contain a mixture of γ- Al2O3, η- Al2O3, δ-Al2O3, SiO2, a small amount of mullite and some amorphous phases. Tofel polarization test revealed, in addition to reducing the corrosion current density up to 9% of the substrate silicon, we have seen an increase in the polarization resistance with the increase in the silicon percentage of the substrate after coating. The electrochemical spectroscopy test revealed that with the increase in the silicon percentage of the substrate, the coating forms a physical barrier against charge transfer substrate and the resistance of the outer layer decreases, but the resistance of the inner layer increases.

    Keywords: Aluminum-Silicon Alloy, Coating, Plasma Electrolytic Oxidation, Corrosion Resistance}
  • مریم مولایی، آرش فتاح الحسینی*، مهشاد جاویدمقدم

    هدف از این پژوهش، بررسی رفتار الکتروشیمیایی و ضدباکتریایی پوشش کلسیم-فسفاتی تشکیل‏شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) با استفاده از الکترولیت حاوی نمک‏های Na3PO4.12H2O، KOH و Ca3(PO4)2 روی تیتانیم خالص است. به این منظور، ساختار سطح پوشش به وسیله تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و ساختار شیمیایی آن توسط آنالیز طیف‏سنجی رامان ارزیابی شد. رفتار الکتروشیمیایی پوشش در محلول شبیه‏ساز بدن (SBF) و با استفاده از آزمون‏های طیف‏سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مطالعه شد. رفتار ضدباکتریایی پوشش‏های PEO تحت دو شرایط بدون تابش و تحت تابش پرتو فرابنفش و در مقابل باکتری گرم-مثبت استافیلوکوکوس اوریوس سنجیده شد. نتایج نشان داد که پوشش PEO تشکیل‏شده دارای ساختاری متخلخل و شامل فاز بلوری آناتاز بود. پس از 7 روز تماس نمونه‏ها با محلول SBF، مقدار مقاومت پلاریزاسیون (Rp) زیرلایه تیتانیم خالص و پوشش PEO به ترتیب 097/0 و 263/0 مگااهم در سانتی‏مترمربع به دست آمد. بنابراین، با اصلاح سطح تیتانیم خالص به کمک فرایند پوشش‏دهی PEO، مقاومت به خوردگی آن در حدود 7/2 برابر افزایش پیدا کرد. پس از قرار دادن پوشش‏های PEO در معرض تابش پرتو فرابنفش، رفتار ضدباکتریایی آن‏ها به دلیل تولید گونه‏ های اکسیژن فعال (ROS) توسط پوشش‏ها و در نتیجه آسیب به Deoxyribonucleic acid (DNA)، پروتیین‏ها و دیگر اجزای درون‏سلولی و در نهایت مرگ باکتری‏‏ها، بهبود یافت.

    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, پوشش, تیتانیم, خوردگی, ضدباکتریایی}

    The purpose of this research is to investigate the electrochemical and antibacterial behavior of calcium-phosphate coating formed by the plasma electrolytic oxidation (PEO) method using an electrolyte containing Na3PO4.12H2O, KOH, and Ca3(PO4)2 salts on pure titanium. For this purpose, the surface structure of the coating was evaluated by scanning electron microscopic images and its chemical composition by Raman spectroscopic analysis. The electrochemical behavior of the coating was studied in simulating body fluid (SBF) using electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization tests. The antibacterial behavior of PEO coatings was evaluated under two conditions without irradiation and under ultraviolet radiation and against gram-positive Staphylococcus aureus bacteria. The results showed that the formed PEO coating had a porous structure and included the anatase crystalline phase. After 7 days of exposure of the samples to SBF solution, the values of polarization resistance (Rp) of pure titanium substrate and PEO coating were 0.097 and 0.263 MΩ.cm2 , respectively. Therefore, by modifying the surface of pure titanium with the help of the PEO coating process, its corrosion resistance increased by about 2.7 times. After exposing the PEO coatings to ultraviolet radiation, their antibacterial behavior was improved due to the production of reactive oxygen species (ROS) by the coatings and as a result damage to Deoxyribonucleic acid (DNA), proteins, and other intracellular components and finally the death of bacteria.

    Keywords: Plasma Electrolytic Oxidation, Coating, Titanium, Corrosion, Antibacterial}
  • آرش فتاح الحسینی*، مریم سادات شریفیان، مینو کرباسی

    در تحقیق حاضر، پوشش متخلخل سلسله مراتبی دی اکسیدتیتانیوم/ تری اکسید تنگستن (TiO2 /WO3) با استفاده از هم افزایی روش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی/ هیدروترمال روی سطح تیتانیوم خالص ایجاد شد. برای این منظور، ابتدا پوشش TiO2 توسط فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در الکترولیت پایه فسفاتی روی زیرلایه تیتانیوم ایجاد، سپس ذرات WO3 توسط فرایند هیدروترمال روی پوشش TiO2 ایجاد گردید. تاثیر مدت زمان انجام فرایند هیدروترمال (12، 18 و 24 ساعت) بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های فازی و ویژگی های ریزساختاری به ترتیب توسط آنالیز پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی انجام شد. تخریب فتوکاتالیستی متیلن بلو تحت نور مریی در حضور پوشش های TiO2 -WO3 و پوشش TiO2 با یکدیگر مقایسه شدند. پوشش TiO2 خالص ایجاد شده به روش PEO، تخریب 47 درصدی متیلن بلو را نشان داد، این در حالی است که، پوشش کامپوزیتی TiO2 -WO3 ایجاد شده به روش هم افزایی روش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی/ هیدروترمال در مدت زمان 18 ساعت هیدوترمال با تخریب 83 درصدی متیلن بلو همراه بود، که می توان به حضور فاز WO3 و ریزساختار مناسب آن شامل تشکیل ساختار میله ای نسبت داد. در زمان 12 ساعت مورفولوژی شامل نانوذرات/نانومیله بود و افزایش زمان تا 18 ساعت منجر به تکامل مورفولوژی، افزایش اندازه ذرات و رشد نانو میله ها شد.

    کلید واژگان: تیتانیوم خالص, تری اکسیدتنگستن, پوشش سلسله مراتبی, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, رفتار فتوکاتالیستی}

    In this study, a hierarchical coating of titanium dioxide/tungsten trioxide (TiO2/WO3) was created using the synergistic methods of plasma/hydrothermal electrolytic oxidation on the surface of pure titanium. For this purpose, TiO2 coating was first created by plasma electrolytic oxidation (PEO) process in phosphate-base electrolyte on titanium substrate. , then WO3 particles were created by hydrothermal process on TiO2 coating. The effect of the duration of the hydrothermal process (12, 18 and 24 hours) on the photocatalytic behavior of the coatings was investigated. Phase studies and microstructural characteristics were performed using X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM). Photocatalytic degradation of methylene blue under visible light in the presence TiO2-WO3 coatings and TiO2 coating were compared. The pure TiO2 PEO coating showed about 47% degradation of methylene blue, while the optimal TiO2-WO3 composite coating, created by the combination of the plasma electrolytic oxidation /hydrothermal methods, resulted in 83% MB degradation. The highest photocatalytic activity of the TiO2-WO3 coating after hydrothermal for 18 h can be attributed to the presence of the visible-light-driven WO3 phase and its appropriate rod microstructure. After 12 h hydrothermal, the morphology of WO3 phase consisted of the nanoparticles and nanorods, while increasing the processing time up to 18 h led to the morphology development including the increase of nanoparticle size increment and growth of the nanorods.

    Keywords: Pure titanium, Tungsten trioxide, hierarchical coating, Plasma Electrolytic Oxidation, Photocatalytic behavior}
  • آرش فتاح‏ الحسینی *، مریم مولایی

    هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی اثر 7 متغیر فرایند پوشش‏دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) شامل غلظت نمک‏های استات کلسیم و هیدروکسید پتاسیم الکترولیت، فرکانس، چگالی جریان، چرخه کاری، مدت زمان پوشش‏دهی و فاصله بین آند و کاتد بر مقدار چگالی جریان خوردگی پوشش‏‏ها و یافتن ارتباط بین مقاومت به خوردگی با میزان زبری و قابلیت ترشوندگی سطح پوشش‏ها روی تیتانیم خالص با استفاده از روش طراحی آزمایش‏های تاگوچی است. به این منظور، میزان زبری سطح پوشش‏ها به کمک یک پروفیل‏سنج سطحی و قابلیت ترشوندگی آن‏ها با سنجش زاویه تماس سطح آن‏ها با قطره آب ارزیابی شد. مقاومت به خوردگی پوشش‏ها نیز با استفاده از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک پس از 72 ساعت تماس نمونه‏ها با محلول فیزیولوژیکی رینگر بررسی شد. ساختار سطح و ترکیب شیمیایی پوشش بهینه به ترتیب توسط یک میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‏سنجی رامان مطالعه شد. نتایج نشان داد که چرخه کاری و فرکانس به ترتیب موثرترین و کم‏اهمیت‏ترین متغیرها بر مقدار چگالی جریان خوردگی پوشش‏ها بودند. هم‏چنین، شرایط بهینه جهت تشکیل پوششی با کم‏ترین مقدار چگالی جریان خوردگی (0018/0 میکروآمپر بر سانتی‏مترمربع) شامل غلظت نمک‏های استات کلسیم و هیدروکسید پتاسیم الکترولیت به ترتیب 5/7 و 3 گرم بر لیتر، فرکانس 2000 هرتز، چگالی جریان 5 آمپر بر دسی‏مترمربع، چرخه کاری 50 درصد، مدت زمان پوشش‏دهی 15 دقیقه و فاصله بین آند و کاتد 3 سانتی‏متر بود. به‏طورکلی، مقاومت به خوردگی پوشش‏ها با افزایش میزان زبری و قابلیت ترشوندگی سطح آن‏ها کاهش یافت.

    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, خوردگی, تیتانیم, طراحی آزمایش‏ها, پلاریزاسیون پتانسیودینامیک}
    A. Fattah-alhosseini *, M. Molaei

    The aim of this research is to investigate the effect of 7 variables of the plasma electrolytic oxidation (PEO) coating process, including the concentration of calcium acetate and potassium hydroxide salts of the electrolyte, frequency, current density, duty cycle, treatment time, and the distance between the anode and cathode on the corrosion current density of the coatings and studying the correlation between the corrosion resistance with the surface roughness and wettability of the coatings on pure titanium using the Taguchi design of experiments method. The surface roughness of the coatings was evaluated with the help of a surface profilometer and their wettability was assessed by measuring the contact angle of their surface with a drop of water. The corrosion resistance of the coatings was investigated using the potentiodynamic polarization test after 72 hours exposure of the samples to Ringer's physiological solution. The surface structure and chemical composition of the optimal coating were studied by a scanning electron microscope and X-ray diffractometer, respectively. The results showed that duty cycle and frequency were the most effective and the least important variables on the corrosion current density of coatings, respectively. Also, the optimal conditions for forming a coating with the lowest corrosion current density (0.0018 μA/cm2), included the concentration of 7.5 and 3 g/l of calcium acetate and potassium hydroxide salts in the electrolyte, respectively, frequency of 2000 Hz, current density of 5 A/dm2, duty cycle of 50%, treatment time of 15 minutes, and the distance between anode and cathode of 3 cm. In general, the corrosion resistance of the coatings decreased with the increase in their surface roughness and wettability.

    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, corrosion, titanium, design of experiments, potentiodynamic polarization}
  • آرش فتاح الحسینی، راضیه چهارمحالی، مینو کرباسی

    پوشش‌دهی به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روشی نسبتا جدید برای افزایش مقاومت به خوردگی فلزات است. هدف از این پژوهش، به حداکثر رساندن مقاومت به خوردگی پوشش‌های اعمال شده روی زیرلایه تیتانیوم خالص با بهینه‌سازی متغیرهای فرایند پوشش‌دهی است. به‌منظور این بررسی، آزمایش‌ها به روش طراحی فاکتوریل کسری برای تعیین عوامل موثر بر یک پاسخ، طراحی‌شده‌اند. عوامل اصلی فرایند شامل غلظت الکترولیت، پارامترهای الکتریکی (چگالی جریان، فرکانس و چرخه کار) و زمان پوشش‌دهی در دو سطح مختلف در نظر گرفته شده است. ریزساختار سطحی و فازهای موجود در پوشش‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی پراش پرتوایکس مورد بررسی قرار گرفت. خواص خوردگی پوشش‌ها در محلول 5/3 درصد وزنی سدیم کلرید توسط آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرارگرفته است. تجزیه‌وتحلیل آماری نشان داد که شرایط بهینه را می‌توان در غلظت 5 گرم بر لیتر سدیم فسفات، 4 گرم بر لیتر پتاسیم هیدروکسید، چگالی جریان 6 آمپر بر دسی‌متر مربع، چرخه کاری 80 درصد، فرکانس 1000 هرتز و زمان 10 دقیقه به دست آورد.

    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, تیتانیوم خالص, طراحی فاکتوریل کسری, طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی}
    R. Chaharmahali, A. Fattah-alhosseini *, M. Karbasi

    Plasma electrolytic oxidation coating has emerged as a relatively new method to increase the corrosion resistance of metals. This research aims to improve the corrosion resistance of coatings applied on pure titanium substrate by optimizing the parameters of the coating process. For this purpose, the experiments were designed using the fractional factorial design method to determine the determinants of a response. The main factors of the process include electrolyte concentration, electrical parameters (current density, frequency and duty cycle) and treatment time at two different levels. The microstructural and phase analysis of the coating were carried out using Scanning Electron Microscopy and X-Ray Diffraction (XRD). Corrosion behavior of coatings in 3.5 wt% NaCl solution was studied by electrochemical impedance spectroscopy analyze. Statistical analysis showed that the optimal conditions can be obtained in the concentration of 5 g/L sodium phosphate, 4 g/L potassium hydroxide, current density 6 amps/square meter, duty cycle 80%, frequency 1000 Hz, and treatment time of 10 min.

    Keywords: plasma electrolytic oxidation, pure Ti, fractional factorial design, electrochemical impedancespectroscopy}
  • مسعود مشرفی فر، مرتضی زند رحیمی*، هادی ابراهیمی فر، امین حکیمی زاد

    استفاده از روشی سازگار با محیط زیست به نام اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) بر آلومینیوم و آلیاژهای آن برای ایجاد درجای پوششی با خواص مطلوب بسیار موردتوجه است. از جمله پارامترهای تاثیرگذار بر روند فرایند PEO و عملکرد پوشش های تهیه شده، ترکیب زیرلایه است. در این تحقیق، تاثیر افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه بر فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با جریان پالسی دو قطبی در یک حمام الکترولیتی پایه سیلیکاتی انجام شد. نتایج نشان داد سرعت افزایش ولتاژ مثبت با افزایش مقدار سیلیسیوم درحالت جریان ثابت کاهش می یابد و مقادیر ولتاژ مثبت با شروع اکسیداسیون به یکدیگر نزدیک می شوند. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای ارزیابی مورفولوژی و ساختار پوشش و از آزمون تفرق اشعه ایکس، برای فازیابی استفاده شد. با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه از 1 تا 13 درصد وزنی، علاوه بر کاهش ضخامت و زبری پوشش ها، متوسط سرعت پوشش دهی نیز از 1 به 43/0 میکرومتر بر دقیقه کاهش پیدا کرد. همچنین با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه مورفولوژی آتشفشانی بر مورفولوژی پنکیکی در رشد پوشش غالب شده و سطحی متخلخل با حفراتی پراکنده در ساختار آن مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که، پوشش ها عمدتا حاوی مخلوط γ-Al2O3، η-Al2O3، δ-Al2O3، SiO2، مقدار کمی مولایت و برخی از فازهای آمورف بودند.

    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, پوشش دهی, آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم}
    Masoud Moshrefifar, Morteza Zandrahimi, Hadi Ebrahimifar, Amin Hakimizad

    The use of an environmentally friendly method called plasma electrolytic oxidation (PEO) on aluminum and its alloys to create a coating with desirable properties is very important. One of the parameters affecting of PEO process as well as the performance of the prepared coatings is the composition of the substrate. In this study, the effect of increasing the percentage silicon of substrate on the plasma electrolytic oxidation process with bipolar pulse current in a silicate-based electrolytic bath was investigated. The results showed that at constant current, the rate of increase of positive voltage decreases with increasing the amount of silicon and the values of positive voltage approach each other with the onset of oxidation. Scanning electron microscopy was used to evaluate the morphology and structure of the coating and X-ray diffraction test was used for phase detection. With increasing the percentage silicon of substrate from 1 to 13% by weight, in addition to reducing the thickness and roughness of the coatings, the average coating speed also decreased from 1 to 0.43μm / min. As the Si content of the substrate increases, volcano-shaped morphology dominated over pancake morphology in the growth of the coating and a porous surface with scattered micro-pores in its structure was observed. The results showed coatings mainly containing mixtures of γ-Al2O3, η-Al2O3, δ-Al2O3, SiO2 and a small amount of mullite and some amorphous phases.

    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, Coating, Aluminum-Silicon alloy}
  • راضیه چهارمحالی، آرش فتاح الحسینی*

    در این پژوهش، تاثیر زمان انجام فرآیند پوشش دهی بر ریزساختار و رفتار خوردگی آلیاژ منیزیمی AZ31 پوشش داده شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی مورد بررسی قرارگرفته است. به منظور این بررسی، الکترولیت پایه فسفاتی حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در زمان های مختلف 5، 10و 15 دقیقه مورد استفاده قرار گرفت. ویژگی های سطح و ترکیب شیمیایی پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی پراش پرتوایکس مورد بررسی قرار گرفت. خواص خوردگی پوشش ها در محیط شبیه ساز بدن توسط آزمایش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرارگرفته است.  نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که با افزایش زمان پوشش دهی تا 15 دقیقه اندازه تخلخل ها و ضخامت پوشش ها افزایش یافت. پوشش ایجاد شده در مدت زمان 10 دقیقه کم ترین درصد تخلخل را در بین نمونه ها داراست. همچنین نتایج نشان داد که پوشش ایجاد شده در 10 دقیقه دارای کم ترین چگالی جریان خوردگی (8-10× 33/2 آمپر بر سانتی متر مربع) در بین نمونه ها بود.

    کلید واژگان: آلیاژ منیزیمی AZ31B, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, رفتار خوردگی, طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی, پلاریزاسیون پتانسیودینامیک}
    Razieh Chaharmahali, Arash Fattah-Alhosseini*

    In this study, the effect of coating time on the microstructure and corrosion behavior of AZ31 Mg alloy coated by plasma electrolytic oxidation (PEO) method has been investigated. For this purpose, phosphate-based electrolyte containing hydroxyapatite nanoparticles was used at different times of 5, 10 and 15 minutes. The surface properties and chemical composition of the coatings were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) pattern. The corrosion properties of coatings in the simulated body fluid have been studied by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests. The results of this study showed that with increasing the coating time to 15 minutes, the size of the pores and the thickness of the coatings increased. The coating created in 10 minutes has the lowest percentage of porosity among the samples. The results also showed that the coating created in 10 minutes had the lowest corrosion current density (2.33 × 10-8 A/cm2) among the samples.

    Keywords: AZ31 Mg alloy, plasma electrolytic oxidation (PEO), corrosion behavior, electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization}
  • مریم مولایی، آرش فتاح الحسینی

    در پژوهش حاضر، اثر غلظت‏های متفاوت نمک‏های استات‏کلسیم (10 و 20 گرم بر لیتر) و هیدروکسیدپتاسیم (1 و 3 گرم بر لیتر) موجود در الکترولیت فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر مقاومت به خوردگی پوشش‏های متشکل روی تیتانیوم خالص بررسی‏شده است. پس از مشاهده ساختار سطح پوشش‏ها مشخص شد که کم‏ترین میزان تخلخل (86/4 درصد) مربوط به پوشش تشکیل‏شده در الکترولیت حاوی 20 گرم بر لیتر استات‏ کلسیم و 1 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم بود. این پوشش هم‏چنین بیشترین زاویه تماس با قطره آب (89/67 درجه) و یا به عبارتی کم‏ترین میزان ترشوندگی را از خود نشان داد. نتایج ارزیابی رفتار خوردگی پوشش‏ها بااستفاده از آزمون‏های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک پس از 48 ساعت غوطه ‏وری در محلول رینگر ‏نشان داد که پوشش حاصل از الکترولیت ذکرشده دارای کم‏ترین میزان چگالی جریان خوردگی (030/0 میکروآمپر بر سانتی‏مترمربع) و بیش‏ترین مقاومت به خوردگی (2/448 کیلواهم در سانتی‏مترمربع) در بین تمامی پوشش‏ها بود. مقاومت بالای این پوشش در برابر خوردگی ناشی از درصد تخلخل پایین و در نتیجه کاهش میزان نفوذ یون‏های خورنده به زیرلایه و هم‏چنین قابلیت ترشوندگی پایین آن بود.

    کلید واژگان: تیتانیوم, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, طیف‏ سنجی امپدانس الکتروشیمیایی, پلاریزاسیون پتانسیودینامیک, خوردگی}
    M. Molaei, A. Fattah-alhosseini

    In the present study, the effect of different concentrations of calcium acetate (10 and 20 g/l) and potassium hydroxide (1 and 3 g/l) salts in electrolyte of the plasma electrolytic oxidation process on corrosion resistance of coatings formed on pure titanium has been investigated. After observation the surface structure of the coatings, it was found that the lowest porosity (about 4.86%) was related to the coating formed in the electrolyte containing 20 g/l calcium acetate and 1 g/l potassium hydroxide. This coating also showed the highest contact angle with water droplets (67.89 degrees) or in other words, the lowest wettability. The results of evaluation of corrosion behavior of coatings using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests after 48 hours of immersion in Ringer's solution indicated that the mentioned coating had the lowest corrosion current density (3.06 × 10-8 Ω/cm2 ) and the highest corrosion resistance (448272 Ω cm2 ) among all coatings. The high resistance of this coating against corrosion was due to low porosity percentage and thus reducing the penetration of corrosive ions into the substrate and also low wettability.

    Keywords: Titanium, plasma electrolytic oxidation (PEO), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), potentiodynamic polarization, corrosion}
  • لیلا فتح یونس نژند*، حامد نامدار اصل، مهران اتحادی، فاطمه روحانی، میلاد حقی
  • فرزانه محمدخانی، سیروس خرم*
    هدف از انجام کار حاضر تهیه بستر مناسب برای لایه نشانی دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک فوتوکاتالیست بر روی آلومینیوم است. به دلیل چسبندگی ضعیف فوتوکاتالیست ها بر روی آلومینیوم امکان لایه نشانی بر روی آن وجود ندارد و یا عمر بسیار کمی دارد. به همین دلیل در این مطالعه چسبندگی بین دی اکسید تیتانیوم (TiO2) و بستر آلومینیومی با ایجاد منافذ میکرونی بر روی سطح بستر با استفاده از دو روش آندایزینگ و اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) افزایش داده شده و نتایج دو روش مقایسه شده اند. آزمایش هایی نیز به منظور بررسی میزان حذف رنگینه با گذشت زمان با استفاده از محلول آبی رنگ رودامین 6G و در حضور تابش نور فرابنفش UV انجام شد. همچنین تصاویر SEM از سطح بستر های آلومینیوم لایه نشانی شده با TiO2 تهیه گردید. نتایج مطالعه نشان داد که تراکم منافذ روی سطح آلومینیوم در روش PEO بیشتر از روش آندایزینگ معمول بوده و در نتیجه حذف رنگینه در روش PEO بیشتر بوده است. علاوه بر این با این که حذف رنگینه در روش PEO نسبت به روش آندایزینگ افزایش یافته است، زمان کل فرآیند و انرژی مصرفی در این روش به خصوص در حالت پالسی کمتر از روش آندایزینگ است.
    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, آندایزینگ, دی اکسید تیتانیوم, رودامین G6, لایه نشانی}
    Farzane Mohammadkhani, Sirous Khorram *
    The purpose of the present work is to provide a suitable substrate for the deposition of titanium dioxide as a photocatalyst on aluminum. Due to the weak adhesion of photocatalysts to aluminum, there is no possibility of adhering photocatalysts to its surface or the lifetime is very short. For this reason, in this study, the adhesion between TiO2 and aluminum substrate is enhanced by the creation of micron pores on the substrate surface using two methods of anodizing and Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) and the results of the two methods are compared. Experiments were carried out to investigate the dye removal over time using Rhodamine 6G aqueous solution in the presence of UV light. SEM images were also prepared from the surface of TiO2-coated aluminum substrates. The results of the study showed that the density of pores on the aluminum surface, and consequently, the dye removal in the PEO method were higher than those of conventional anodizing. In addition, although the dye removal in the PEO method is increased compared to the anodizing method, the overall process time and energy consumption in this method, especially in the pulse mode, were less than those of the anodizing method.
    Keywords: Plasma Electrolytic Oxidation (PEO), anodizing, titanium dioxide, Rhodamine 6G, deposition}
  • امین حسینی، بنیامین یارمند*، علیرضا کلاهی
    پوشش های محافظ اکسید تیتانیم به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی زیرلایه تیتانیم خالص تجاری در چگالی جریان A/cm2 15/0 و الکترولیت حاوی g/L 15-5 پتاسیم فسفات برای مدت زمان s 600-120 ایجاد شدند. تاثیر زمان اکسیداسیون و غلظت الکترولیت روی مورفولوژی سطح، ضخامت، زبری، تخلخل نسبی، توزیع حفرات، ریزساختار و رفتار خوردگی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی تغییرات ولتاژ- زمان مشخص ساخت که افزایش غلظت الکترولیت تا g/L 15، سبب تسریع فرایند جرقه زنی شده و ولتاژ شکست را از V 593 به V 516 کاهش داده است. ارزیابی مورفولوژی سطحی نشان داد که حفرات سطحی در فواصل دورتری از یکدیگر ایجاد و برآمدگی های اطراف حفرات نمایان تر شده است. با گذشت زمان پوشش دهی تا s 600 ضخامت و زبری سطح لایه اکسیدی افزایش یافت و با توجه به تخلخل 11%  سطح پوشش، مجموع تعداد حفرات با قطر بیش از µm 1 به 18% کل حفرات سطحی رسید. بررسی رفتار خوردگی مشخص ساخت که ضخامت µm 3/0 2±/8 و تراکم سطحی کم حفرات، مقاومت به خوردگی نمونه پوشش دهی شده در غلظت g/L 15 پتاسیم فسفات را تا  kΩ.cm21670 افزایش داده است.
    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, تیتانیم, پتاسیم فسفات}
    Amin Hoseini, Benyamin Yarmand *, Alireza Kolahi
    Titanium oxide coatings were prepared on commercially pure titanium substrates using plasma electrolytic oxidation process under current density of 0.15 A/cm2 in electrolyte containing 5-15 g/L potassium phosphate for period of 120-600 s. The effects of oxidation time and electrolyte concentration on surface morphology, thickness, roughness, relative porosity, pores size distribution, microstructure and corrosion behavior were evaluated. Investigation of voltage-time variations showed that increasing the electrolyte concentration up to 15 g/l caused an acceleration of microdischarge events and reduced the breakdown voltage from 593 V to 516 V. Morphological observations revealed that the pores were located at long distances and protuberances around the pores were more prominent. By increasing the oxidation time to 600 s, the thickness and roughness of the coatings increased, and due to the presence of 11% porosity of the coating surface, the total number of pores with diameters greater than 1 μm to 18% of the total surface pores reached. Investigation of the corrosion behavior revealed that the thickness of 8.2 ± 0.3 μm and low porosity, increased the corrosion resistance of the sample coated in the concentration of 15 g/L of potassium phosphate up to 1670 kΩ.cm2.
    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, Titanium, Potassium phosphate}
  • علی عیوض زاده، چنگیز دهقانیان، هادی عادل خانی*
    در این پژوهش پوشش اکسید سرامیکی زیرکونیوم (ZrO2) به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی آلیاژ زیرکونیوم zircaloy-4 ایجادشده است. الکترولیت مورداستفاده در PEO بر پایه سدیم سیلیکات (Na2SiO3) و سدیم آلومینات (NaAlO2) انتخاب شد و در غلظت ثابت سدیم سیلیکات (10 گرم بر لیتر) تاثیر تغییر غلظت سدیم آلومینات (0، 5/2، 5، 5/7 و 10 گرم بر لیتر) بر میکرو ساختار، ساختار فازی و رفتار خوردگی پوشش های ایجادشده موردمطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی مورفولوژی و ساختار فازی پوشش های ایجادشده به ترتیب از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه پراش سنج اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. در مطالعه رفتار خوردگی پوشش های سرامیکی در محلول LiOH 5/0 مولار از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک استفاده گردید. نتایج نشان داد که همه ی پوشش ها باعث بهبود عملکرد رفتار خوردگی می شود. همچنین افزودن NaAlO2 منجر به جلوگیری از تشکیل فاز مونوکلینیک شده و تثبیت فاز تتراگونال در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر سدیم آلومینات (A10) باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی تا 7-10×10/1 میکرو آمپر بر سانتی متر مربع می شود. افزودن سدیم آلومینات به میزان 10 گرم بر لیتر باعث تثبیت 20 درصدی فاز تتراگونال می شود. بهبود عملکرد خوردگی پوشش های ایجادشده به ساختار فازی پوشش ها بستگی دارد؛ به این صورت که در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر به دلیل بیشترین مقدار فاز تتراگونال بالاترین مقاومت به خوردگی نسبت به سایر نمونه ها دیده می شود.
    کلید واژگان: اکسید زیرکونیوم, پوشش سرامیکی, فاز های مونوکلینیک و تتراگونال, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, مقاومت خوردگی}
    Alireza Eyvazzadeh, Changiz Dehghanin, Hadi Adel Khani *
    In this paper, zirconium oxide ceramics coating (ZrO2) were produced on Zircaloy-4 alloy using plasma electrolytic oxidation (PEO). Sodium silicate and Sodium aluminate based electrolyte was selected in PEO process and the effects of the concentration of Sodium aluminate (0, 2.5, 5, 7.5, and 10 g/L) on the microstructure, phase structure and the behavior of corrosion of formed coatings. In order to examine the morphology and phase structure of coatings, scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction (XRD) were used respectively. The corrosion behavior of the coated samples was evaluated by potentiodynamic polarization in 0.5 M LiOH solution. All oxide ceramics showed improved corrosion resistance. The results show that it's the NaAlO2 leads to inhibition of monoclinic ZrO2 phase in PEO coatings and stabilization of the t-ZrO2 phase in the electrolyte of 10g/L NaAlO2 (A10) leads to decrease corrosion current density its up to 1.10*10-7A/Cm2 . After the addition of 10 g/L Sodium aluminate (A10) in the electrolyte %20 tetragonal zirconia was formed on the surface. The improvement in corrosion properties mainly depends on the phase composition of the produced coatings, so that in the electrolyte of 10g/L NaAlO2 (A10) showed the best corrosion resistance in comparison to other coatings.
    Keywords: Zirconium oxide, Ceramic coating, Monoclinic, tetragonal phases, Plasma electrolytic oxidation, Corrosion resistance}
  • مریم مولایی، آرش فتاح الحسینی *، سیدامید گشتی
    در این تحقیق، پوشش‏های سرامیکی به‏وسیله فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در حمام پایه آلومیناتی حاوی غلظت‏های متفاوتی از هیدروکسید‏پتاسیم (3، 4 و 5 گرم بر لیتر) روی زیرلایه تیتانیم خالص با موفقیت تشکیل شد. تمامی فرآیندها در ولتاژ ثابت 420 ولت و در مدت زمان 180 ثانیه انجام شدند. اثر ترکیب‏شیمیایی حمام پوشش‏دهی بر ولتاژ جرقه‏زنی، ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش‎ها مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح و مقطع عرضی و آزمون‏های خوردگی پوشش‏ها در محلول کلریدسدیم 5/3 درصد وزنی نشان دادند که افزایش غلظت هیدروکسیدپتاسیم در حمام پوشش‏دهی از 3 به 4 گرم بر لیتر منجر به افزایش تراکم و یکنواختی ساختار، کاهش اندازه میانگین ریزحفرات سطحی علی‏رغم افزایش درصد تخلخل، افزایش ضخامت و افزایش مقاومت به خوردگی شد. بااین‏حال، افزایش بیش‏تر غلظت هیدروکسیدپتاسیم به 5 گرم بر لیتر در حمام پوشش‏دهی به‏دلیل افزایش بیش‏ازحد هدایت الکتریکی باعث تشکیل جرقه‏های بزرگ‏تر و شدیدتر و درنتیجه افزایش اندازه میانگین ریزحفرات سطحی باوجود کاهش درصد تخلخل و افزایش ضخامت و درنهایت کاهش مقاومت به خوردگی پوشش شد. بنابراین پوشش تشکیل‏شده در حمام پوشش‏دهی حاوی 4 گرم بر لیتر هیدروکسیدپتاسیم، یکنواخت‏ترین و متراکم‏ترین ساختار همراه با ریزترین اندازه حفرات سطحی و بهترین رفتار خوردگی را نشان داد. درواقع، این نمونه با مقاومت به خوردگی معادل با 105×88/22 اهم در سانتی‏متر مربع، مقاومت زیرلایه تیتانیم را در حدود 36 برابر افزایش داد. با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس مشخص شد که این پوشش از فازهای روتیل، آناتاز و TiAl2O5 تشکیل‏شده بود.
    کلید واژگان: تیتانیم, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, پوشش‏های سرامیکی, خوردگی}
    Maryam Molaei, Arash Fattah, Alhosseini*, Seyed Omid Gashti

    In this study, ceramic coatings were formed successfully by plasma electrolytic oxidation process in aluminate-based electrolyte containing different concentrations of potassium hydroxide (3, 4 and 5 g/l) on pure titanium substrate. All processes were carried out at constant voltage of 420 v and for 180 s. The effects of the chemical composition of electrolyte on the sparking voltage, microstructure and corrosion behavior were studied. The surface and cross-sectional scanning electron microscopic (SEM) images and corrosion tests of coatings in a 3.5 wt. % NaCl solution showed that the increasing of potassium hydroxide concentration from 3 to 4 g/l resulted in increasing the compactness and uniformity, decreasing the average size of surface micro-pores despite increasing the porosity, increasing the thickness and increasing the corrosion resistance. However, increasing of potassium hydroxide concentration in the electrolyte to 5 g/l due to the excessive electrolyte conductivity caused to formation of bigger and stronger sparks and thus increasing the average micro-pores size despite decreasing the porosity and increasing the thickness and decreasing the corrosion resistance of coating. Therefore, the coating formed in the electrolyte containing 4 g/l potassium hydroxide showed the most uniform and dense structure with the
    smallest micro-pores size and the best corrosion behavior. In fact, this sample with corrosion resistance about 22.88×105 (Ω cm2 ) increased the resistance of uncoated titanium, 36 times. Using X-ray diffraction pattern, it was determined that thecoating was composed of rutile, anatase and TiAl2O5 phases
    Keywords: Titanium, Plasma Electrolytic Oxidation, Ceramic Coatings, Corrosion}
  • علی عیوض زاده، چنگیز دهقانیان، هادی عادل خانی

    در این پژوهش پوششی اکسید زیرکونیوم (ZrO2) به روش اکسیداسیون پلاسمایی الکترولیتی (PEO) روی آلیاژ زیرکونیوم (zircaloy-4) ایجاد شده است. الکترولیت مورد استفاده در PEO بر پایه سدیم سیلیکات (Na2SiO3) با غلظت های مختلف (0، 5/2، 5، 5/7 و 10 g/L) تتراسدیم پیروفسفات (Na4P2O7) انتخاب گردید و تاثیرات غلظت بر ساختار و رفتار خوردگی الکتروشیمیایی پوشش های ایجادشده مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی مورفولوژی و ساختار فازی پوشش های ایجادشده به ترتیب از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه پراش سنج اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. در مطالعه رفتار خوردگی پوشش ها در محلولM LiOH 5/0 از روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) استفاده گردید. نتایج نشان می دهد ایجاد پوشش ZrO2 باعث می شود مقاومت خوردگی از MΩcm-2 61/0 برای نمونه بدون پوشش به MΩcm-2 126 برای نمونه ای که از الکترولیتی با ترکیب g/L 10 Na2SiO3 – g/L 5 Na4P2O7 (نمونه 5s) بدست آمده ارتقاء یابد. این بهبود رفتار خوردگی با مشخصات پوشش در ارتباط است. به طوری که بهترین نمونه پوشش داده شده (5s) دارای متراکم ترین و یکنواخت ترین ساختار در مقایسه با سایر پوشش ها می باشد. هم چنین این نمونه حاوی 94% فاز مونوکیلینیک ZrO2 و 6% فاز تتراگونال ZrO2 است.

    کلید واژگان: آلیاژ زیرکونیوم zircaloy-4, طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, تترا سدیم پیروفسفات, سدیم سیلیکات}
    A. Eyvazzadeh, C. Dehghanian, H. Adelkhani

    In this paper, zirconium oxide coating was produced on Zircaloy-4 alloy using plasma electrolytic oxidation (PEO). Sodium silicate and sodium pyrophosphate based electrolyte was selected in PEO process and the effects of concentration of sodium pyrophosphate (0, 2.5, 5, 7.5, and 10 g/L) on the microstructure and the behavior of electrochemical corrosion of formed coatings was studied. In order to examine the morphology and phase structure of coatings, scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction (XRD) were used respectively. The corrosion behavior of the coated samples was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 0.5 M LiOH solution. The results show that, ZrO2 coating causes an increase in corrosion resistance inner layer from 0.61 MΩ.cm-2 for the bare sample to 126 MΩ.cm-2 for the sample which was coated in an electrolyte with the combination of 10g/L Na2SiO3 and 5g/L Na4P2O7 (sample S5). This corrosion behavior was related to the coating characteristics. So that in the electrolyte of 5g/L Na4P2O7 (S5) has compact/uniform structure in comparison to other coatings. Also, this sample contains the monoclinic ZrO2 phase of 94% and the tetragonal ZrO2 phase of 6% respectively.

    Keywords: Zircaloy-4 alloy, electrochemical impedance spectroscopy, plasma electrolytic oxidation, sodiumpyrophosphate}
  • حسن بختیاری زمانی، احسان صائب نوری *، سیدعلی حسن زاده تبریزی
    در این پژوهش خواص ریزساختاری و خوردگی پوشش سرامیکی اکسید تیتانیوم ایجاد شده در یک الکترولیت کربناتی تحت تاثیر عامل کلیدی دانسیته جریان فرآیند پوشش دهی مورد بررسی قرار گرفت. عملیات پوشش دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در دانسیته جریان های 65، 5/82 و mA/cm2 100، فرکانس Hz 1500 و سیکل کاری 11% طی مدت 10 دقیقه بر روی سطح تیتانیوم خالص تجاری انجام گردید. نتایج نشان داد که مورفولوژی سطح و خواص خوردگی پوشش ها به تغییرات دانسیته جریان بستگی دارد. افزایش دانسیته جریان اعمالی منجر به تغییراتی در مورفولوژی، از حالت پنکیکی به پنکیکی با دهانه های آتشفشانی می شود و متوسط قطر حفرات از حدود 1 میکرومتر به 4 میکرومتر افزایش می یابد که سبب افزایش زبری سطح نیز می گردد. تغییرات دانسیته جریان سبب تغییرات ولتاژ و شدت پلاسما اطراف نمونه ها می شود به طوری که بر روی شدت میکروجرقه ها و گرادیان حرارتی فیلم اکسیدی تاثیر مستقیم می گذارد و باعث تبدیل هر چه بیشتر فاز اکسیدی آناتاز به روتیل می شود. مقاومت به خوردگی پوشش های ایجاد شده با افزایش دانسیته جریان پوشش دهی افزایش می یابد به طوری که شدت جریان خوردگی نسبت به نمونه بدون پوشش 10 برابر کاهش یافته است که علت آن به افزایش 5/2 برابری ضخامت پوشش و فشرده تر شدن لایه درونی پوشش، کاهش تخلخل های باز سطحی فلز و وجود فاز عمده روتیل نسبت داده شد.
    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, الکترولیت کربناتی قلیایی, دانسیته جریان فرآیند پوشش دهی, دهانه های آتشفشانی, ضخامت پوشش, مقاومت به خوردگی}
    H. Bakhtiari, E. Saebnoori *, A. Hasanzadeh
    In this study, the microstructure and corrosion properties of titanium oxide ceramic coatings formed in a carbonate electrolyte under the influence of the key factor of the density of the coating process were investigated. Plasma electrolytic oxidation coating made at current densities of 65, 82.5 and 100 mA/cm2, 1500 Hz and 11% duty cycles over a 10 minute and on a commercial titanium surface as the substrate. The results showed that the surface morphology and corrosion properties of the coatings depend on changes in the current density. The increase in the applied current density leads to changes in morphology, from pancreatic to pancake with volcanic spans, and the average diameter of the cavities increases from about 1 micrometer to 4 micrometers, which also increases surface roughness. Changes in the current density also cause variations in the voltage and intensity of the plasma around the samples, which directly affects the intensity of the microcirculation and the thermal gradient of the oxide film and causes the anatase oxidation phase to become more rutile. The corrosion resistance of the coatings increased with increasing current density, so that the corrosion current density decreased 10 times as compared to the uncoated sample, which caused a 2.5 times increase in the thickness of the coating and was more compact. The inner layer of the coating, reducing open path to the surface of the metal and the presence of the main rutile phase were attributed.
    Keywords: plasma electrolytic oxidation, alkaline carbonate electrolyte, current density, coating thickness, corrosion resistance}
  • الهام نیکومنظری، آرش فتاح الحسینی*، سید امید گشتی
    در این پژوهش، تاثیر غلظت الکترولیت فسفات سدیم بر ریزساختار، الگوی پراش پرتوایکس و رفتار خوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V پوشش داده شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی مورد بررسی قرارگرفته است. به منظور این بررسی، الکترولیت های قلیایی-فسفاتی با غلظت های متفاوت 8، 12 و 16 گرم بر لیتر مورد استفاده قرار گرفت. ریزساختار و ترکیب شیمیایی نمونه های پوشش داده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی پراش پرتو ایکس مورد آنالیز قرارگرفته است. خواص خوردگی پوشش ها در محیط شبیه ساز بدن (هنک) توسط آزمایش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی موردمطالعه قرارگرفته است. در فرآیند پوشش دهی، افزایش غلظت فسفات سدیم منجر به افزایش هدایت الکتریکی حمام ها، متوسط اندازه تخلخل ها و ضخامت پوشش ها شد. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش غلظت فسفات سدیم، فاز شبه پایدار آناتاز به فاز پایدار روتیل تبدیل شد. درنتیجه با افزایش غلظت الکترولیت میزان فاز روتیل موجود در پوشش افزایش و میزان فاز آناتاز کاهش یافته است. بیش ترین پتانسیل خوردگی (391 میلی ولت) به همراه کمترین چگالی جریان خوردگی (8-10× 18/6 آمپر بر سانتی متر مربع) در پوشش ایجادشده در الکترولیت حاوی 12 گرم بر لیتر فسفات سدیم منجر به بیش ترین مقاومت به خوردگی (8/8 مگا اهم) شد. مقاومت به خوردگی سایر نمونه ها 2 الی 6 مرتبه کمتر از نمونه حاوی 12 گرم بر لیتر فسفات سدیم است.
    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, آلیاژ Ti-6Al-4V, رفتار خوردگی, طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی, پلاریزاسیون پتانسیودینامیک}
    Elham Nikoomanzari, Arash Fattah-Alhosseini *, Seyed Omid Gashti
    In this study, the influence of the sodium phosphate electrolyte concentration on the coating microstructure, phase composition and corrosion resistance of Ti-6Al-4V alloy coated by plasma electrolytic oxidation (PEO) was investigated. For this purpose, alkaline-phosphate electrolytes with different concentration were applied as follows: 8, 12, 16 g/L. The morphology and phase composition of these coatings were analyzed by a scanning electron microscope (SEM), and X-ray diffraction (XRD) technique. Corrosion properties of the coating were studied under simulated body fluid (Hanks) by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests. Through the PEO process, an increase in the concentration of sodium phosphate led to increment in the electrolyte electrical conductivity, average pore size and thickness of the coatings. As a consequence of increasing the electrical conductivity, the breakdown voltage in V-t curves decreased. The XRD results showed that with increase in the concentration of sodium phosphate, the metastable anatase phase transformed to the stable rutile phase. The results of the electrochemical tests indicated that the corrosion resistance of the coating produced by PEO process, in the electrolyte with 12 g/L sodium phosphate, was significantly better in comparison to the other specimens. The maximum measured corrosion potential of the coating (391 mV) together with the minimum corrosion current density (6.18×10-8 A cm-2) in the electrolyte with 12 g/L sodium phosphate leads to the highest corrosion resistance of twofold layer, that is, 8.8 MΩ. Corrosion resistance of other samples is 2 to 6 orders of magnitude smaller than sample with 12 g/L sodium phosphate.
    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, Ti-6Al-4V alloy, Corrosion behavior, Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Potentiodynamic polarization, simulated body fluid (Hanks)}
  • اعظم خدابنده لویی، آرش فتاح الحسینی *، سید امید گشتی
    در این مقاله به بررسی اثر غلظت سیلیکات سدیم (Na2SiO3.5H2O) بر ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش‏های سرامیکی تشکیل ‏شده به وسیله فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی زیر لایه آلیاژ آلومینیم 5052 پرداخته شد. جهت این بررسی از سه غلظت 6، 12 و 18 گرم بر لیتر سیلیکات ‏سدیم استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) جهت بررسی ریزساختار سطحی و سطح مقطع پوشش‏ ها استفاده شد. مطالعه ترکیب فازی آلیاژ آلومینیم 5052 بدون پوشش و دارای پوشش به وسیله پراش‏ سنجی الگوی پرتوایکس (XRD) انجام شد. رفتار خوردگی نمونه های بدون پوشش و دارای پوشش با استفاده از آزمون‏ های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک درمحلول خورنده کلریدسدیم 5/3 درصد وزنی بررسی شد. با بررسی تصاویر میکروسکوپی مشخص شد که ‏پوشش حاصل از حمام پوشش‏ دهی حاوی 12 گرم بر لیتر سیلیکات‏ سدیم دارای متراکم ‏ترین و یکنواخت‏ ترین ساختار همراه با ریزترین اندازه حفرات سطحی بود. مطالعه الگوی پراش پرتو ایکس این پوشش حاکی از وجود فازهای-Al2O3α،γ-Al2O3 ، مولایت (3Al2O3·2SiO2) و Mg2SiO4 بود. هم‏چنین نتایج آزمون ‏های خوردگی ثابت کردند که پوشش حاصل از حمام پوشش‏ دهی حاوی 12 گرم بر لیتر سیلیکات ‏سدیم بهترین رفتار خوردگی و بیش‏ترین مقاومت به خوردگی را نشان داد. مقاومت به خوردگی این پوشش 1588 کیلو اهم در سانتی‏متر مربع بود که در حدود 188 برابر بیش‏تر از مقاومت به خوردگی زیرلایه آلیاژ آلومینیم 5052 بدون پوشش می باشد.
    کلید واژگان: آلیاژ آلومینیم5052, پوشش های سرامیکی, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, خوردگی}
    Arash Fattaholhoseeini *
    In this paper, the effect of sodium silicate concentration on microstructure and corrosion behavior of ceramic coating on 5052 Al alloy formed by plasma electrolytic oxidation (PEO) was studied. For this purpose, the electrolytes with 6, 12 and 18 g/l sodium silicate were used. The scanning electron microscope (SEM) was used for investigation of surface and cross section of coating. The phase analyzing of substrate and coated sample were conducted by X-ray diffraction pattern (XRD). Corrosion behavior of coated sample and substrate were investigated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization test in 3.5 %wt. sodium chloride corrosive solution. With survey of SEM images was confirmed that, the coated sample with 12 g/l sodium silicate has most uniform and compact structure with finest pores size. Study of XRD pattern illustrated that there are α- Al2O3, γ- Al2O3, mullite (3Al2O3.2SiO2) and Mg2SiO4 phases in coating. Also, result of corrosion tests proved that the coated sample in 12 g/l sodium silicate has highest corrosion resistance. The corrosion resistance of this coated sample was 1588 KΩ.cm2 that was 188 times more than corrosion resistance of 5052 Al alloy substrate.
    Keywords: 5052 Al alloy, Ceramic coatings, Plasma electrolytic oxidation, Corrosion}
  • ریحانه علی رمضانی *، کیوان رئیسی، امین حکیمی زاد، مونیکا سانتاماریا

    فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با جریان پالسی بر آلیاژ 7075 آلومینیوم در یک حمام الکترولیتی سیلیکاتی در حضور و غیاب پرمنگنات پتاسیم به عنوان افزودنی انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن پرمنگنات پتاسیم به الکترولیت منجر به ایجاد یک اکسید حاوی عناصر منگنز به عنوان عنصر اصلی، سیلیسیم و آلومینیم و با ضخامت بیشتری می شود که دارای ریز ساختار و مورفولوژی سطحی متفاوتی با اکسید حاصل از حمام الکترولیتی بدون این افزودنی است. مشاهدات نشان دادند که در حضور پرمنگنات پتاسیم، آزاد شدن اکسیژن با شدت بیشتری انجام شد، کیفیت جرقه زنی روی سطح بهبود یافت (تغییر نوع تخلیه ها) و لذا پوششی متراکم تر و یکنواخت تر با عیوب سطحی کمتری حاصل شد. مقاومت به خوردگی پوشش ها به وسیله آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول %5/3 کلرید سدیم با pH برابر با 4 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش اکسیدی حاصل در حضور پرمنگنات پتاسیم دارای مقاومت به خوردگی بالاتری است که علت آن به افزایش ضخامت پوشش و فشردهتر شدن لایه درونی پوشش نسبت داده شد.

    کلید واژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, آلیاژ آلومینیوم 7075, پوشش, خوردگی, پرمنگنات پتاسیم}
    R. Aliramezania*, K. Raeissia, A. Hakimizada, M. Santamariab

    Plasma electrolytic oxidation (PEO) process using a pulsed current regime was performed on 7075 Al alloy in silicate based electrolytic bath with and without potassium permanganate as an additive. The results showed that with adding potassium permanganate to the electrolyte, an oxide coating containing Mn as the major element, Si and Al with a higher thickness was formed, which showed different microstructure and surface morphology than that produced in bath containing no additive. According to the observations, oxygen reduction became intense, the sparking quality on the surface was improved and the occurrence of destructive discharges were prevented and thus, a uniform and compact coating with lower defects was achieved. The corrosion behavior of the PEO coatings was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization technique in 3.5 % NaCl solution at pH 4. The results showed that the coating produced in the presence of potassium permanganate had the higher corrosion resistance due to its higher thickness and compactness of the inner layer.

    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, 7075 Al alloy, coating, corrosion resistance, potassium permanganate}
  • محسن ساکت بجندی، چنگیز دهقانیان، سید محمد نوری

    در این پژوهش، از روش غوطه وری گرم (دمای °C750 و زمان 5 دقیقه) برای ایجاد پوشش آلومینیمی بر روی زیرلایه فولادی استفاده شد. سپس برای افزایش مقاومت به خوردگی پوشش آلومینیمی ایجاد شده، از روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی استفاده گردید. به منظور بررسی اثر ولتاژ اعمالی در فرایند PEO روی لایه های تولید شده، از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای میکروساختار و آنالیز پراش پرتوایکس (XRD) برای آنالیز فازهای پوشش استفاده شد. رفتار خوردگی نمونه ها نیز توسط آزمون های پلاریزاسیون در محلول 5/3 % سدیم کلرید بررسی گردید. نتایج نشان دادند که نمونه پوشش دهی شده در ولتاژ 400 ولت، با درصد تخلخل (86/4) و ضخامت پوشش(μm30)، دارای چگالی جریان خوردگی 8-10× 88/2 بوده که نسبت به ولتاژ های اعمالی v350 وv450 به ترتیب با چگالی جریان های خوردگی 7-10× 04/1 و7-10× 18/2ورفتار خوردگی بهتری از خود نشان می دهد و مقاومت به خوردگی آن نسبت به ولتاژهایv350 وv450 به ترتیب 98/1 و 5/2 برابر شده است.

    کلید واژگان: غوطه وری گرم, فولاد آلومینایز شده, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, مقاومت به خوردگی}
  • مسعود رکنیان، آرش فتاح الحسینی، سید امید گشتی

    پوشش دهی به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما یی روشی نسبتا جدیدی برای افزایش مقاومت به خوردگی فلزاتی مانند تیتانیم، آلومینیم، منیزیم و زیرکونیم می باشد. در این مقاله به بررسی اثر افزودن هیدروکسید سدیم بر ریزساختار و مقاومت به خوردگی پوشش ایجاد شده توسط الکترولیت فسفاتی روی زیرلایه تیتانیم خالص به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی پرداخته می شود. به منظور بررسی رفتار خوردگی، نمونه ها در محلول رینگر قرار داده شدند و آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفتند. ریزساختار، فازهای موجود در پوشش و آنالیز شیمیایی آن به ترتیب با استفاده از تصاوبر میکروسکوپ الکترونی روبشی، الگوی پراش پرتو ایکس و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس بررسی شدند. نتایج حاصل از آزمون خوردگی نشان داد که افزودن هیدروکسید سدیم به الکترولیت پوشش دهی سبب افزایش مقاومت به خوردگی پوشش خواهد شد. افزودن هیدروکسید سدیم باعث کاهش ولتاژ شکست دی الکتریک و جذب بیشتر فسفر می شود. همچنین با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص شد که حضور هیدروکسید سدیم باعث اصلاح ساختار پوشش، کاهش حفرات سطحی و رشد پوشش می شود.

    کلید واژگان: تیتانیم, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, هیدروکسید سدیم, خوردگی, ریزساختار}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال