مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال نهم شماره 3 (پیاپی 33، پاییز 1398)

در این تحقیق به بررسی تاثیر حضور افزودنی نیترات سریم در ریزساختار و خواص حفاظتی پوشش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) شکل گرفته در محلول الکترولیت فسفاتی اعمال شده روی سطح منیزیم AZ31 پرداخته شد. با توجه به نتایج SEM/EDS سریم در ساختار پوشش اکسیدی جایگیری نموده و افزایش آن در الکترولیت منجر به کاهش سایز حفرات پوشش PEO شده است. با توجه به نتایج پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، حضور افزودنی نیترات سریم در الکترولیت فسفاتی، باعث بهبود خواص حفاظتی پوشش PEO می گردد. مدول امپدانس برای پوشش حاوی 1 گرم بر لیتر نیترات سریم بعد از 7 روز غوطه وری در محلول NaCl، حدود 8 برابر بیشتر از پوشش فاقد افزودنی بوده است. همچنین بررسی های ترمودینامیکی انجام گرفته نشان داد که تشکیل محصولات خوردگی حاوی سریم امکان پذیر بوده و پایدار می باشد و به همین دلیل باعث بهبود خواص حفاظتی پوشش PEO می شوند.

در این کار تحقیقی، خوردگی فلز آلومینیم خالص (بعنوان آند باتریهای آلومینیم-هوا) در محلول یک مولار پتاسیم هیدروکسید در حضور و در غیاب نمک پتاسیم سدیم تارتارات چهار آبه در دمای سی درجه سانتیگراد بررسی شده است. از آنجاییکه واکنش خود خوردگی آلومینیم (که همراه با آزاد شدن هیدروژن است) باعث از بین رفتن آلومینیم در محیط های قلیایی می شود و بنوبه خود باعث کاهش توان باتری می گردد، افزودن بازدارنده ها به الکترولیت موثرترین روش برای حل این مشکل است. در این کار، خود خوردگی فلز آلومینیم با افزودن بازدارنده به الکترولیت با بهره گیری از روش های الکتروشیمیایی شامل نمودار های پلاریزاسیون، منحنی های امپدانسی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه و ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان دهنده روند افزایش بازدارندگی تارتارات با افزایش غلظت در خوردگی آندی آلومینیم می باشدکه این روند در غلظت بهینه، به ماکزیمم مقدار خود می رسد. بازدارندگی تارتارات به جذب سطحی آن بر روی آلومینیم ارتباط داده شد و در ادامه، جذب سطحی بازدارنده بر سطح فلز آلومینیم با الگوی لانگمویر مطابقت داده و پارامتر های ترمودینامیکی از قبیل ثابت تعادل (5000) و تغییرات انرژی آزاد گیبس استاندارد جذب سطحی (31.57- کیلوژول بر مول) محاسبه گردید.

در این پژوهش، اثر گونه هایی از جنس سیتروباکتر احیا کننده سولفات بر رفتار خوردگی فولاد میکروآلیاژ X70 در محلول شبیه سازی شده خاک طی بازه های زمانی 3 روز تا 24 روز تحت شرایط استریل و تلقیح شده با باکتری مورد ارزیابی قرار گرفت. در این فرآیند، از یک نمونه خاک حاوی لجن به عنوان منبع تولید سیتروباکتر احیا کننده سولفات و از خاک منطقه 2 اهواز به عنوان مبنای آنالیز اولیه جهت تولید محلول شبیه سازی شده خاک استفاده شد. به منظور بررسی رفتار خوردگی فولاد در دو محیط شبیه سازی خاک استریل و حاوی باکتری، از روش های پتانسیل مدار باز (OCP)، پلاریزاسیون خطی (LPR) و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) استفاده شد. همچنین برای بررسی سازوکار خوردگی و آنالیز عناصر تشکیل شده بر سطح فولاد، از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان (FESEM) مجهز به طیف سنج تفکیک انرژی (EDS) استفاده گردید. نتایج حاصل از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی تغییرات قابل ملاحظه ای را در میزان مقاومت به انتقال بار در دو سیستم استریل و حاوی باکتری نشان داد. شکل گیری لایه محافظی از محصولات خوردگی بر سطح نمونه در محیط استریل، افزایش جزیی در مقاومت خوردگی و کاهش آهنگ خوردگی را نشان داد. اما در مورد محیط حاوی باکتری، نتایج کاملا متفاوتی مشاهده شد. با توجه به نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، تجمع باکتری ها بر سطح فولاد بعد از 3 روز مشاهده شد. در زمان های ماند بیشتر، بیوفیلمی متراکم از مواد پلیمری برون سلولی شکل گرفت. این تغییرات ریزساختاری توام با کاهش چشمگیر در مقاومت به انتقال بار از.cm2Ω 956 در سه روز تا.cm2Ω 03/55 در پایان 21 روز است.

دراین تحقیق خوردگی الکتروشیمیایی پوشش کامپوزیتی (نیکل -کروم -بور -سیلیسیم) با و بدون ذرات تنگستن کارباید به وسیله پاشش شعله ای بر روی چدن داکتیل مورد بررسی قرار گرفت. پس از آماده سازی و پیشگرم کردن زیر لایه، پوشش NiCrBSi و NiCrBSi-WC (با پودر پیش اختلاط50درصد حجمی) با استفاده از دستگاه پاشش شعله ای اعمال شد. پس ازپوشش، عملیات ذوب مجدد با استفاده از شعله اکسی استیلن انجام شد. بررسی ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنجی انرژی اشعه ایکس، تعیین فازهای پوشش با پراش پرتو ایکس و رفتار خوردگی با آزمون های پلاریزاسیون پتانسیوداینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی در محلول آب نمک 3 % و محلول اسید سولفوریک 2 درصدوزنی در دمای محیط انجام شد. پوشش NiCrBSi-WC دارای سطحی صاف و تخلخل کمتر از پوشش NiCrBSi است. فصل مشترک پوشش NiCrBSi-WC با زیرلایه دارای پیوستگی بهتری است و تنگستن کارباید بیشتری در فصل مشترک با زیرلایه تجمع کرده است. پوشش NiCrBSi-WC مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به پوشش NiCrBSi دارد. اختلاف شدت جریان خوردگی دو پوشش در محیط NaCl، بسیار بیشتر از محیط H2SO4 است. در محلول 5/3 درصد نمک یک فیلم جذب شده اکسیژن روی سطح تشکیل می شود و سطح پوشش ها در حالت خود پسیو(self-passive) قرار دارد. تفاوت رفتار خوردگی الکتروشیمیایی پوشش حاوی تنگستن کارباید با اکسیداسیون این جزء مرتبط است. وجود نقایص و تخلخل در پوششها باعث می شود تا الکترولیت به سطح زیرلایه برسد. از آنجایی که هیچ لایه محافظی در الکترولیت H2SO4 روی سطح پوشش تشکیل نمی شود، تفاوت بین خوردگی دو پوشش در محیط اسیدی معنی دار نیست.

در این تحقیق تاثیر افزودن اصلاح کننده کریستالی آمونیوم کلرید بر پوشش‌های نیکلی ایجاد شده به روش آبکاری مورد ارزیابی قرار گرفته است. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) به منظور بررسی میکروساختاری و جهت بررسی رفتارجذب و واجذب و رشد لایه نیکل روی مس از شبیه سازی‌های اتمستیک بر اساس نظریه تابعیت چگالی، مونت کارلو و دینامیک مولکولی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی مونت کارلو و میکروساختاری نشان داده که وجود پله‌های نابجایی، مکان‌های ترجیحی برای جذب کامپلکس هستند که سبب وجود تشکیل پوشش سلسه مراتبی نیکل شده است. علاوه برآن، برای بررس مکانیزم جذب کامپلکس در حضور یون نیکل از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی استفاده شد و مشخص گردید در حضور اصلاح کننده کریستالی، کامپلکس سریع‌تر از یون نیکل، جذب مخروط‌ها می‌شود و باعث عدم رشد در امتداد مخروط‌ها می‌شوند. همچنین افزودن آمونیوم کلرید با تشکیل کامپلکس نیکل آمونیوم در داخل حمام، ساختار را از حالت مخروطی به حالت سلسله مراتبی و گلبرگی تغییر می‌دهد که این موضوع از طریق شبیه‌سازی‌های اتمستیک و آنالیزهای ساختاری تایید شده و با تیوری MIDL در تطابق کامل است.

نانوکامپوزیت بر پایه ی پلی آنیلین- شبکه آلی فلزی (PAni-MOF) به روش پیمانه ای و در فشار اتمسفری تهیه شد. بررسی ساختار شیمیایی و مورفولوژی نمونه های سنتز شده به کمک روش های طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نانوکامپوزیت سنتز شده به مقدار 0.1 گرم بر لیتر به محلول نیم مولار هیدروکلریک اسید افزوده شد و میزان خوردگی کربن استیل غوطه ور در محلول حاصل با استفاده از روش های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی نشان داد که نانوکامپوزیت PAni-MOF به دلیل خواص ضد خوردگی پلی آنیلین و خواص سدکنندگی MOF دارای عملکرد مناسب بوده و استفاده از آن باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولاد در محیط هیدروکلریک اسید به میزان 75 درصد شده است. روند تغییرات پتانسیل مدار باز تاییدی بود بر مکانیسم عملکرد آندیک نانو کامپوزیت و تحلیل داده های نویز جزیان الکتروشیمیایی نیز نمایانگر کاهش احتمال بروز خوردگی موضعی در حضور این نانو کامپوزیت بود.

فولاد زنگ نزن فریتی AISI 430 به عنوان اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد استفاده می شود. به منظور بهبود مقاومت به خوردگی این فولاد در شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد می توان از یک لایه پوشش محافظ و رسانا بر روی اتصال دهنده ها استفاده کرد. در این تحقیق فولاد زنگ نزن فریتی AISI 430 تحت دانسیته جریان های متفاوت (400، 500، 600 و mA/cm2700) توسط آبکاری الکتریکی با منگنز، کبالت و اکسید سریم پوشش داده شد. نمونه های پوشش دار توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد مطالعه قرار گرفتند. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش ها از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشیمیایی در محلول آبی NaCl %5/3 استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت جریان پوشش یکنواخت تر شد. نتایج حاصل از پلاریزاسیون الکتروشیمیایی نشان داد پوشش ایجاد شده در دانسیته جریان mA/cm2 600 مقاومت به خوردگی بهتری (0.186μA.cm-2) نسبت به پوشش های ایجاد شده در دانسیته جریان 400 (2.06μA.cm-2)، 500 (1.767μA.cm-2) و 700 (1.02μA.cm-2) دارد. همچنین نتایج حاصل از امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد ظرفیت پوشش ایجاد شده در دانسیته جریان mA/cm2 600 (1.47E-4 Ω-1cm-2Sn) نسبت به پوشش های ایجاد شده در دانسیته جریان 400 (2.5E-4 Ω-1cm-2Sn)، 500 (1.6E-4 Ω-1cm-2Sn) و 700 (2.1E-4 Ω-1cm-2Sn) کمتر است که نشان دهنده مقاومت به خوردگی بهتر پوشش ایجاد شده در دانسیته جریان mA/cm2 600 است.