دانلود پروژه: بررسي رفتار اکسيداسيون و الکتريکي فولاد Crofer 22APU پوشش داده شده با کبالت و منگنز به روش سمانتاسيون فشرده و آبکاري الکتريکي  

 

صفحه

فهرست مطالب

عنوان……………………………………………………………………………………………………

     فصل ا- مقدمه   ………………………………………………………………………………… 1

     مقدمه   ……………………………………………………………………………………………… 2

     فصل 2- مروري بر تحقيقات گذشته…………………………………………………….. 5

2-1- تاريخچه پيل سوختي اکسيد جامد………………………………………………………….. 6

2-2- پيل سوختي اکسيد جامد……………………………………………………………………… 8

2-2-1- الکتروليت …………………………………………………………………………………… 12

2-2-2- آند ……………………………………………………………………………………………. 12

2-2-3- کاتد ………………………………………………………………………………………….. 13

2-2-4- صفحات اتصال دهنده…………………………………………………………………….. 13

2-3- فولادهاي زنگ نزن فريتي……………………………………………………………………. 14

2-3-1- فولاد زنگ نزن Crofer 22APU ………………………………………………………. 16

2-3-2 هدايت الکتريکي فولاد Crofer 22APU ……………………………………………….. 18

2-2-3- مقاومت به اکسيداسيون فولاد ضد زنگ Crofer 22APU………………………….. 18

2-4- ساختار اسپينل ها……………………………………………………………………………….. 19

2-4-1- هدايت الکتريکي اسپينل ها……………………………………………………………….. 20

2-5- پوششهاي نفوذي……………………………………………………………………………….. 20

2-5-1- شرايط لازم براي تشکيل پوششهاي نفوذي…………………………………………….. 21

2-5-2- ويژگي پوششهاي نفوذي………………………………………………………………….. 22

2-5-3- سينتيک فرايند نفوذ………………………………………………………………………… 24

2-6- فرايند سمانتاسيون فشرده……………………………………………………………………… 25

2-6-1- روشهاي قرار دادن قطعه در داخل محفظه………………………………………………. 26

2-6-2- مراحل مختلف فرايند سمانتاسيون فشرده ………………………………………………. 26

2-6-2-1- مرحله اول: ايجاد حالت تعادل بين فلز پوشش دهنده و فعال کننده…………….. 27

2-6-2-2-  مرحله دوم : انتقال ترکيبهاي گازي هاليد هاي فلز……………………………….. 27

2-6-2-3- مرحله سوم : واکنش هاي شيميايي در سطح زيرلايه……………………………… 28

2-6-2-4- مرحله چهارم : نفوذ در حالت جامد به درون زيرلايه ……………………………. 28

2-7- تاريخچه آبکاري الکتريکي………………………………………………………………….. 28

2-8- آبکاري الکتريکي فلزات……………………………………………………………………… 29

2-8-1- اصول اوليه آبکاري الکتريکي……………………………………………………………. 32

2-8-2- نحوه تشکيل نشست فلزي و پارامترهاي موثر برآن……………………………………. 33

2-8-3- انواع شكل جريان براي ايجاد پوشش ها……………………………………………….. 37

2-8-3-1- جريان مستقيم……………………………………………………………………………. 37

2-8-3-2- جريان پالسي…………………………………………………………………………….. 38

2-8-4- عوامل موثر بر غلظت ذرات در پوشش…………………………………………………. 38

2-8-4-1- اثر غلظت ذرات در حمام بر مقدار ذرات پوشش…………………………………. 38

2-8-4-2- اثر تر كننده ها بر روي آبكاري الكتريكي………………………………………….. 39

2-8-5- مورفولوژي سطح…………………………………………………………………………… 39

2-8-5-1- تغييرات مورفولوژي سطح با افزايش ضخامت فيلم……………………………….. 39

2-8-5-2- تغييرات مورفولوژي سطح با چگالي جريان (ولتاژ اضافي)………………………. 44

2-8-5-3- تغيير مورفولوژي سطح بانوع آنيونها…………………………………………………. 47

2-8-5-4- تغييرات مورفولوژي سطح با دماي محلول………………………………………….. 47

2-8-5-5- تغييرات مورفولوژي سطح با هم زدن محلول………………………………………. 49

2-8-5-6- تغييرات مورفولوژي سطح  با تغيير اسيديته حمام………………………………….. 49

2-9- اکسيداسيون……………………………………………………………………………………… 51

2-9-1- تئوري اکسيداسيون واگنر…………………………………………………………………. 55

2-9-2- سرعت اکسيداسيون………………………………………………………………………… 57

2-9-2-1- قانون سرعت خطي……………………………………………………………………… 57

2-9-2-2- قانون سرعت پارابوليک……………………………………………………………….. 59

2-9-2-3- قوانين سرعت لگاريتمي……………………………………………………………….. 60

     2-10- رسوب منگنز و کبالت………………………………………………………………….. 62

     فصل 3- مواد و روش انجام آزمايش…………………………………………………… 85

3-1- مواد استفاده شده……………………………………………………………………………….. 86

3-1-1- ماده زير لايه…………………………………………………………………………………. 86

3-1-2- مواد مورد استفاده براي فرايند سمانتاسيون فشرده……………………………………… 86

3-1-3- مواد مورد استفاده براي فرايند آبکاري الکتريکي……………………………………… 87

3-2-1- آماده سازي نمونه‌ها……………………………………………………………………….. 88

3-2-1- آماده سازي نمونه‌ها براي فرايند سمانتاسيون فشرده………………………………….. 88

3-2-1-1- پوشش نفوذي کبالت- منگنز…………………………………………………………. 88

3-2-2- آماده سازي نمونه‌ها براي فرايند آبکاري الکتريکي………………………………….. 90

3-2-2-1- رسوب الکتروشيميايي کبالت- منگنز ………………………………………………. 90

3-2-2-2-پارامترهاي فرايند آبکاري الکتريکي………………………………………………….. 91

3-2-2-3-بازدهي جريان و سرعت پوشش دهي………………………………………………… 93

3-3- روش هاي شناسايي و آناليز………………………………………………………………….. 94

3-3-1-متالوگرافي……………………………………………………………………………………. 94

3-3-2-پراش پرتو ايکس (XRD)…………………………………………………………………. 94

3-3-3-ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) ………………………………………………… 95

 3-4-آزمون اکسيداسيون…………………………………………………………………………….. 95

3-4-1-اکسيداسيون همدما………………………………………………………………………….. 95

3-4-2-اکسيداسيون سيکلي…………………………………………………………………………. 95

3-4-3-ارزيابي ثابت نرخ اکسيداسيون سهمي…………………………………………………… 96

3-5- ارزيابي مقاومت ويژه سطحي (ASR)………………………………………………………. 96

     فصل 4- نتايج…………………………………………………………………………………… 97

4-1-پوشش نفوذي کبالت – منگنز………………………………………………………………… 98

4-1-1-بررسي ريز ساختار………………………………………………………………………….. 98

4-1 -2-تفرق اشعه ايکس…………………………………………………………………………… 100

4-2- رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت……………………………………………………….. 101

4-2-1- تأثير دانستيه جريان ………………………………………………………………………… 101

     4-2-2- تأثير pH:………………………………………………………………………………… 104

4-2-3- تاثير گلوکونات سديم…………………………………………………………………….. 107

4-2-4- تأثير سولفات کبالت……………………………………………………………………….. 109

4-2-5- تأثير زمان…………………………………………………………………………………….. 112

4-3- رفتار اکسيداسيون ……………………………………………………………………………… 116

4-3-1- رفتار اکسيداسيون همدما فولاد Crofer 22 APU……………………………………. 116

4-3-2- رفتار اکسيداسيون سیکلی فولاد Crofer 22 APU…………………………………… 120

     4-4- بررسي مقاومت ويژه سطحي( ASR)………………………………………………….. 122

4-4-1- ارزيابي ASR به عنوان تابعي از دما……………………………………………………… 122

4-4-2- ارزيابي ASR به عنوان تابعي از زمان…………………………………………………… 123

4-5- رفتار اکسيداسيون فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده به روش سمانتاسيون فشرده  124

4-5-1- رفتار اکسيداسيون همدما………………………………………………………………….. 124

4-5-1- رفتار اکسيداسيون سيکلي…………………………………………………………………. 128

4-6- مقاومت ويژه سطحي( ASR) فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده به روش سمانتاسيون فشرده          130

4-6-1- ASR به عنوان تابعي از دما……………………………………………………………….. 130

4-6-1- ASR به عنوان تابعي از زمان……………………………………………………………… 131

4-7- رفتار اکسيداسيون فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده به روش آبکاري الکتريکي  132

4-7-1- رفتار اکسيداسيون همدما………………………………………………………………….. 132

4-7-2- رفتار اکسيداسيون سيکلي…………………………………………………………………. 137

4-8- مقاومت ويژه سطحي( ASR) فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده به روش سمانتاسيون فشرده          139

4-8-1- ASR به عنوان تابعي از دما……………………………………………………………….. 139

4-8-2- ASR به عنوان تابعي از زمان……………………………………………………………… 140

  فصل 5- بحث……………………………………………………………………………………… 141

5-1- بررسي ساختار پوشش نفوذي منگنز-کبالت بر روي سطح فولاد Crofer 22 APU 142

5-2- بررسي ساختار پوشش الکتروشيميايي منگنز-کبالت بر روي سطح فولاد Crofer 22 APU          144

5-3- رفتار اکسيداسيون ……………………………………………………………………………… 152

5-3-1- اکسيداسيون همدما…………………………………………………………………………. 152

5-3-2- اکسيداسيون سيکلي………………………………………………………………………… 159

5-5- بررسي مقاومت ويژه سطحي (ASR)………………………………………………………. 160

5-5-1- مقاومت ويژه سطحي به عنوان تابعي از دما…………………………………………….. 160

5-5-2- بررسي مقاومت ويژه سطحي به عنوان تابعي از زمان…………………………………. 164

فصل 6- نتيجه گيري و پيشنهادات……………………………………………………………. 167

6-1-نتيجه گيري………………………………………………………………………………………. 168

6-2- پيشنهادات……………………………………………………………………………………….. 170

فصل 7- مراجع……………………………………………………………………………………… 171

صفحه

فهرست شکل‌ها

عنوان……………………………………………………………………………………………………

     شکل 2-1: شماي کلي يک پيل سوختي اکسيد جامد ]32[………………………………. 8

شکل 2-2: شماي کلي انجام واکنش ها در يک پيل سوختي اکسيد جامد ]33[………….. 9

شکل 2-3: شماي کلي يک پيل سوختي اکسيد جامد صفحه‌اي ]33[……………………….. 11

شکل 2-4: شماي کلي يک پيل سوختي اکسيد جامد لوله‌اي ]33[………………………….. 11

شکل 2-5: اثر کروم روي کاهش خوردگي آلياژهاي Fe-Cr در هوا و دماي ºC1000]4 [ 15

شکل 2-6: مقاومت تماسي فولاد Crofer 22APU در دمايºC  800 ]38[………………… 18

شکل 2-7: ساختار کلي اسپينل‌هاي مکعبي با فرمول کلي AB₂O₄ ]41[……………………. 19

2-8: شماتيک تصوير يک سلول الکتروليتي [72] ………………………………………………. 30

2-9: شماتيک مراحل انجام واکنش هاي معمول الکترود در الکتروليت [73]………………. 31

شکل 2-10: شماتيکي از مدلهاي متفاوت براي نحوه رشد پوشش [75]…………………….. 35

شکلهاي 2-11: تغيير مورفولوژي سطح با افزايش ضخامت لايه پوشش در رسوب کبالت الکتروليتي رشد کرده بر روي زيرلايه‌هاي آمورف در حمام (A) سولفاتي و (B) کلريدي [75]……………………………… 40

شکلهاي 2-12: تغيير مورفولوژي سطح با افزايش ضخامت لايه پوشش در رسوب آهن الکتروليتي رشد کرده بر روي زيرلايه‌هاي امورف در چگالي جريان‌هاي (a) 500 و (b) 1000 و (c) 2000 آمپر بر متر مربع [75].         41

شکل 2-13: مکانيزمي براي شکل گيري ناهمواري‌هاي سطحي در فيلم هاي آبکاري شده با افزايش ضخامت رسوب در طول رسوب نشاني [75]………………………………………………………………………………. 43

شکل 2-14: نمودار شماتيک براي نشان دادن چگونگي پديدار شدن مورفولوژي سطح و اندازه بلور فلزات با تغيير چگالي جريان در طول رسوب نشاني [75]………………………………………………………………….. 44

شکل 2-15: تغيير مورفولوژي سطح با افزايش چگالي جريان فيلم‌هاي کبالت الکتروليتي با ضخامت 5 ميکرومتري رشد کرده بر روي زير لايه‌هاي امورف در حمام (A) سولفاتي و (B) کلريدي [75]……………………. 45

شکل 2-16: تغيير مورفولوژي سطح با افزايش چگالي جريان فيلم‌هاي کادميوم الکتروليتي رشد کرده بر روي زير لايه‌هاي امورف در حمام (A) سولفاتي و (B) کلريدي [75]……………………………………………… 46

شکل 2-17: تغيير اندازه بلور با افزايش دماي محلول در فيلم‌هاي روي الکتروليتي رشد کرده بر روي زير لايه‌هاي آمورف [75]………………………………………………………………………………………………………. 48

شکل 2-18: تغيير اندازه بلور با افزايش دماي محلول در فيلم‌هاي نيکل الکتروليتي رشد کرده در حمام (A) سولفاتي، (B) واتس و (C) کلريدي [75]……………………………………………………………………………. 48

شکل 2-19: اثر تلاطم بر روي مورفولوژي سطحي فيلم‌هاي نيکل الکتروليتي رشد کرده بر روي زير لايه‌هاي امورف در حمام کلريدي. تلاطم محلول به وسيله تغيير سرعت همزن مغناطيسي ايجاد مي‌شود [75]…. 49

شکل 2- 20: مورفولوژي سطحي SEM پوشش‌هاي Mn در pH هاي متنوع و دانسيته جريان ثابت mA/cm² 65 [82]……………………………………………………………………………………………………………. 50

شکل 2-21: انرژي آزاد تشکيل چندين اکسيد بر حسب دما ]83[…………………………….. 53

شکل 2- 22:  شماتيک اثر کروم در آلياژهاي Fe-Cr روي سرعت اکسيداسيون و ساختمان پوسته اکسيد بر اساس مطالعات اکسيداسيون در دماي ثابت ºC 1000 ]83[………………………………………………………… 54

شکل 2-23- تصوير شماتيک از فصل مشترک اکسيد-گاز و فصل مشترک اکسيد-فلز…. 55

شکل 2-24: دياگرام تشکيل پوسته بر طبق مدل واگنر ]84[……………………………………. 56

شکل 2-25: افزايش وزن بر حسب زمان براي قانون هاي سينتيکي اکسيداسيون فلز ]85[…. 57

شکل 2-26: تصوير SEM  از  مورفولوژي سطح نمونه پوشش دار اکسيد شده (a) و نمونه بدون پوشش (b) بعد از 850 ساعت اکسيداسيون  در دماي ºC750 ]22[……………………………………………………….. 65

شکل 2-27: مربع افزايش وزن  نمونه پوشش دار و نمونه بدون پوشش به عنوان تابعي از تعداد سيکل اکسيداسيون  در دماي ºC750 ]22[…………………………………………………………………………………………….. 65

شکل 2-28: منحني (a) افزايش وزن و (b) مربع افزايش وزن پارابوليک براي نمونه‌هاي بدون پوشش  و براي نمونه‌هاي پوشش داده شده با La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃ (LSCF48) به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800 ]39[……………………………………………………………………………………………………………. 66

شکل 2-29: تصوير SEM  از  مورفولوژي سطح نمونه اکسيد شده بعد از (a) 100 ساعت اکسيداسيون همدما و (b) 528 سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800 ]39[…………………………………………………………. 67

شکل 2-30: مقاومت سطحي ويژه براي فولاد AISI 430 و فولاد E-brite  پوشش داده شده با اسپينل  (Co,Mn)₃O₄ در تماس با کاتد LSF به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800 ]21[…………….. 68

شکل 2-31: مقاومت سطحي ويژه نمونه بدون پوشش و نمونه  پوشش داده شده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]92[…………………………………………………………………………………. 69

شکل 2-32: آناليز نقطه اي EDX از لايه کبالت اکسيد شده ( دماي ºC 800 و به مدت 100 ساعت) در منطقه A  ]92[……………………………………………………………………………………………………………. 69

شکل 2-33: تصوير SEM از سطح مقطع عرضي نمونه‌هاي پوشش داده شده با La₂O₃ (a)، پوشش داده شده با  (Co,Mn)₃O₄   (b) و پوشش داده شده با   La(Cr_1−x,Mn_x)O₃–(Co,Mn)₃O₄بعد از 1000 ساعت اکسيداسيون در دماي  ºC800 ]20[…………………………………………………………………………………………….. 70

شکل 2-34: نمونه‌هاي پوشش داده شده با (Co,Mn)₃O₄ و پوشش داده شده با  La(Cr_1−x,Mn_x)O₃–(Co,Mn)₃O₄ بعد از 1000 ساعت اکسيداسيون در دماي ºC 800 ]20[……………………………………………….. 71

شکل 2-35: تصوير SEM  و آناليز EDS از سطح مقطع عرضي پوشش Mn₃₄Co₆₆ بعد از انجام تست اکسيداسيون ]12[……………………………………………………………………………………………………………. 72

شکل 2-36: آناليز XRD از  پوشش Mn₃₄Co₆₆  بعد از انجام تست اکسيداسيون ]12[……. 72

شکل 2-37: تصوير SEM  از مورفولوژي سطح نمونه‌هاي فولادي 430 بعد از اکسيداسيون. (a و d) نمونه بدون پوشش و سطح تماس نمونه‌هاي بدون پوشش بعد از 323 ساعت اکسيداسيون، ( b و e) نمونه بدون پوشش و سطح تماس نمونه پوشش داده شده با کبالت بعد از 500 ساعت اکسيداسيون و ( c و f)   نمونه بدون پوشش و سطح تماس نمونه پوشش داده شده با Mn-Co بعد از 820 ساعت اکسيداسيون ]93[…………………………………………………….. 73

شکل 2-38: تصوير SEM  و آناليز EDS از سطح مقطع عرضي نمونه‌هاي فولادي 430 بعد از اکسيداسيون. (a) نمونه بدون پوشش بعد از 323 ساعت اکسيداسيون، (b) نمونه پوشش داده شده با کبالت بعد از 500 ساعت اکسيداسيون و (c)  نمونه پوشش داده شده با Mn-Co بعد از 820 ساعت اکسيداسيون ]93[……………………………. 74

شکل 2-39: آناليز XRD از  نمونه‌ها بعد از انجام تست اکسيداسيون ]93[………………….. 75

شکل 2-40: تصوير شماتيک از ساختار لايه‌هاي اکسيدي بعد از انجام تست اکسيداسيون ]93[ 76

شکل 2-41: تصوير SEM از مورفولوژي سطح نمونه بدون پوشش (a) و پوشش داده شده با کبالت (b) بعد از 220 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]94[…………………………………………………………. 76

شکل 2-42: تغييرات ASR براي نمونه بدون پوشش و نمونه  پوشش داده شده با کبالت در دماي ºC800  ]94[  77

شکل 2-43: ظاهر صفحات سراميکي بعد از تبخير کروم در دماي ºC850 بعد از 30 ساعت اکسيداسيون ]95[     78

شکل 2-44: ASR نمونه‌هاي پوشش دار و بدون پوشش بعد از 1000 ساعت اکسيداسيون در دماي ºC750 ]95[ 78

شکل 2-45: تصوير SEM از مورفولوژي سطح پوشش‌هاي اسپينلي Mn-Co (a) و Mn-Cu (b) بعد از اکسيداسيون سيکلي ]13[………………………………………………………………………………………………………. 79

شکل 2-46: مقايسه مقاومت به اکسيداسيون نمونه بدون پوشش و نمونه  پوشش داده شده با منگنز به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]26[…………………………………………………………. 80

شکل 2-47: مقايسه مقاومت سطحي ويژه نمونه بدون پوشش و نمونه  پوشش داده شده با منگنز به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]26[…………………………………………………………. 80

شکل 2-48: تصوير SEM (a) و آناليز EDX (b) از سطح مقطع عرضي نمونه  پوشش داده شده با کبالت بعد از 200 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]8[…………………………………………………………… 81

شکل 2-49: تصوير SEM از مورفولوژي سطح نمونه بدون پوشش (a) و پوشش داده شده با کبالت (b) بعد از 200 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]8[…………………………………………………………… 82

شکل 2-50: مقايسه ثابت نرخ اکسيداسيون پارابوليک براي فولاد AISI 430 بدون پوشش و فولاد  پوشش داده شده با کبالت به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]7[……………………… 83

شکل 2-51: تصوير SEM از مورفولوژي سطح نمونه بدون پوشش (a) و نمونه پوشش داده شده با کبالت  (b) بعد از 1000 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 ]7[………………………………………………….. 83

شکل 3-1: شماتيک کوره تحت گاز آرگون……………………………………………………. 89

شکل 3-2: تجهيزات مورد استفاده براي اندازه گيري هدايت الکتريکي……………………… 96

شکل 4-1: تصوير SEM  از سطح مقطع عرضي نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده (a)، پروفيل غلظت عناصر (b) و اناليز EDX از مقطع عرضي پوشش (c)………………………….. 99

شکل 4-2: آناليز XRD از  نمونه پوشش داده شده با منگنز با کبالت به روش سمانتاسيون فشرده           100

شکل 4-3: تصوير SEM از مورفولوژي سطحي پوشش بعد از 20 دقيقه رسوب الکتروشيميايي در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄ با  pH = 2.5  و دانسيته جريان: (a) 100  mA.cm^-2، (b) 150  mA.cm^-2، (c) 200  mA.cm^-2، (d) 250  mA.cm^-2 و (e)  300  mA.cm^-2……………………………………………………………………………………………………………. 102

شکل 4-4: تاثير دانسيته جريان بر بازدهي جريان در  pH = 2.5 و محلول با ترکيب  0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄…………………………. 103

شکل 4-5: تصوير SEM از مورفولوژي سطحي پوشش بعد از 20 دقيقه رسوب الکتروشيميايي در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄ در دانسيته جريان 250  mA.cm^-2   با   (a) pH = 2، (b) pH = 2.75، (c) pH = 3 و (d)  pH = 3.5………………. 105

شکل 4-6: تاثير pH بر بازدهي جريان در  دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  و محلول با ترکيب  0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄………………. 106

شکل 4-7: تصوير SEM از مورفولوژي سطحي پوشش بعد از 20 دقيقه رسوب الکتروشيميايي در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ +  0.1  M  (NH₄)₂SO₄ در دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  با pH = 2.5 و گلوکونات سديم  (a)  0.2  M  NaC₆H₁₁O₇ ، (b)  0.4  M  NaC₆H₁₁O₇ ، (c)  تصوير با بزرگنمايي بالاتر از قسمت  (c)  و (d)  M  NaC₆H₁₁O₇ 1……………………………………………………………………………. 108

شکل 4-8: تاثير گلوکونات سديم بر بازدهي جريان در  دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  و محلول با pH = 2.5  با ترکيب  0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄…………. 109

شکل 4-9: تصوير SEM از مورفولوژي سطحي پوشش بعد از 20 دقيقه رسوب الکتروشيميايي در  دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄  با  pH = 2.5  و سولفات کبالت: (a) 0.01  M  CoSO₄، (b)  0.05  M  CoSO₄ و (c) 0.2  M  CoSO₄   110

شکل 4-10: تاثير گلوکونات سديم بر بازدهي جريان در  دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  و محلول با pH = 2.5  با ترکيب  0.5  M  MnSO₄ +  1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄….. 111

4-11: تصوير SEM از مورفولوژي سطحي پوشش در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄ با  pH = 2.5  و دانسيته جريان  250  mA.cm^-2با مدت زمان آبکاري  (a) 10 دقيقه و (b) 30 دقيقه………………………………………………………………. 113

شکل 4-12: تاثير زمان پوشش دهي بر بازدهي جريان در  دانسيته جريان 250  mA.cm^-2  و محلول با pH = 2.5  با ترکيب  0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄          114

شکل 4-13: تصوير SEM و آناليز EDX  از مورفولوژي سطحي فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده در محلول با ترکيب : 0.5  M  MnSO₄ + 0.1  M  CoSO₄ + 1  M  H₃BO₃ + 0.7  M  NaC₆H₁₁O₇  + 0.1  M  (NH₄)₂SO₄ با  pH = 2.5  و دانسيته جريان  250  mA.cm^-2با مدت زمان 20 دقيقه……………………………….. 115

شکل 4-14: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800   ……………………………………………………………………………………………………………. 117

شکل 4-15: مربع افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………………………. 117

شکل 4-16: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x100 و (b)  بزرگنمايي x3000………………………….. 118

شکل 4-17: آناليز XRD از فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………………………. 118

شکل 4-18: تصوير SEM  از سطح مقطع عرضي فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800  (a)، پروفيل غلظت عناصر (b) و آناليز EDX از مقطع عرضي پوشش (c)          119

شکل 4-19: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU اکسيد شده به عنوان تابعي از سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………………………. 120

شکل 4-20: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش بعد از 400 ساعت اکسيداسيون سيکلي در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x100 و (b)  بزرگنمايي x3000………………………….. 121

شکل 4-21: منحني مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از دماي اکسيداسيون براي فولاد Crofer 22 APU……………………………………………………………………………………………………………. 122

شکل 4-22: منحني مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون براي فولاد Crofer 22 APU در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………. 123

شکل 4-23: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800…………………….. 125

شکل 4-24: منحني مربع افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800…………………….. 125

شکل 4-25: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x100 و (b)  بزرگنمايي x3000……………………………………………………………………………………………………………. 126

شکل 4-26: آناليز XRD از  نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800……………………………………………………………….. 126

شکل 4-27: تصوير SEM  از سطح مقطع عرضي فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800  (a)، پروفيل غلظت عناصر (b) و آناليز EDX از مقطع عرضي پوشش (c)………………………………………………………………………………. 127

شکل 4-28:  مقايسه افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU اکسيد شده و نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت به عنوان تابعي از سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800…………………………………………………….. 129

شکل 4-29: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده  بعد از 100 سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x100 و (b)  بزرگنمايي x3000……………………………………………………………………………………………………………. 129

شکل 4-30: مقايسه  مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از دماي اکسيداسيون براي نمونه بدون پوشش و نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت………………………………………………………………….. 130

شکل 4-31: مقايسه  مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون براي براي نمونه بدون پوشش و نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت در دماي ºC800…………………………………………….. 131

شکل 4-32: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………. 133

شکل 4-33: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون در دماي ºC800……………………………………………………………………………………………. 133

شکل 4-34: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x1500 (b)، بزرگنمايي x800 و (c)  بزرگنمايي x 4500…………………………………………………………………………………….. 134

شکل 4-35: آناليز XRD از  نمونه پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800……………………………………………………………….. 135

شکل 4-36: تصوير SEM  از سطح مقطع عرضي فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي  بعد از 400 ساعت اکسيداسيون همدما در دماي ºC800  (a)، پروفيل غلظت عناصر (b) و آناليز EDX از مقطع عرضي پوشش (c)………………………………………………………………………………. 136

شکل 4-37: منحني افزايش وزن فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي به عنوان تابعي از تعداد سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800………………………………………………………………………………………… 138

شکل 4-38: تصوير SEM از مورفولوژي سطح فولاد Crofer 22 APU پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي  بعد از 100 سيکل اکسيداسيون در دماي ºC800 (a)  با بزرگنمايي x100 و (b)  بزرگنمايي x1500     138

شکل 4-39: مقايسه  مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از دماي اکسيداسيون براي فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي……………………………………………………………………………………… 139

شکل 4-40: مقايسه  مقادير ASR اندازه‌گيري شده به عنوان تابعي از زمان اکسيداسيون براي فولاد Crofer 22 APU بدون پوشش و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش سمانتاسيون فشرده و پوشش داده شده با منگنز و کبالت به روش آبکاري الکتريکي……………………………………………………………………………………… 140

صفحه

فهرست جداول

عنوان……………………………………………………………………………………………………       

جدول2-1: انواع پيل‌سوختي و خصوصيات آنها ]31 و 30[…………………………………… 7

جدول2-2: ترکيب شيميايي فولاد هاي زنگ نزن فريتي استاندارد]3[ ………………………. 16

جدول2-3: تركيب شيميايي فولاد ضد زنگ Crofer 22APU ]38[………………………… 17

جدول2-4: خواص فيزيکي فولاد ضد زنگ Crofer 22APU ]38 [………………………… 17

جدول2-5:   ضريب انبساط حرارتي و خصوصيات الکتريکي ترکيبات اسپينل در در دماي  ºC 800  ]91[          63

جدول3-1: تركيب شيميايي فولاد ضد زنگ Crofer 22APU……………………………….. 86

جدول3-2:  ترکيب پودر، دما و زمان فرايند پوشش دهي به روش سمانتاسيون فشرده……. 89

جدول 3-3: ترکيب و شرايط حمام براي رسوب الکترو شيميايي منگنز-کبالت……………. 91

جدول3-4:  پارامترهاي مربوط به آزمايش تاثير شدت جريان بر روي رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت          92

جدول3-5:  پارامترهاي مربوط به آزمايش تاثير pH بر روي رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت           92

جدول3-6:  پارامترهاي مربوط به آزمايش تاثير گلوکونات سديم بر روي رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت   92

جدول3-7:  پارامترهاي مربوط به آزمايش تاثير سولفات کبالت بر روي رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت      93

جدول3-8:  پارامترهاي مربوط به آزمايش تاثير زمان بر روي رسوب الکتروشيميايي منگنز-کبالت         93

جدول 4-1: ترکيب شيميايي پوشش‌هاي بدست امده تحت دانسیته جریان های متفاوت…. 103

جدول 4-2: ترکيب شيميايي پوشش‌هاي بدست امده تحت pHهای متفاوت………………. 106

جدول 4-3: ترکيب شيميايي پوشش‌هاي بدست امده در محلول الکتروليت با مقادير مختلف گلوکونات سديم    109

جدول 4-4: ترکيب شيميايي پوشش‌هاي بدست امده در محلول الکتروليت با مقادير مختلف سولفات کبالت       111

جدول 4-5: ترکيب شيميايي پوشش‌هاي بدست امده در در زمان های متفاوت……………. 113