دانلود پروژه: مشخصه­یابی و ارزیابی رفتار خوردگی پوشش های روی و آلومینیوم  به روش پاشش حرارتی بر زیر لایه چدنی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فهرست مطالب هشت

فهرست شکل‌ها یازده

 فهرست جدول‌ها پانزده

چکيده. 1

فصل اول:  مقدمه

فصل دوم: مروری بر منابع

2-1معرفی چدن­ها 4

2-1-1 انواع چدن‌ها 5

2-2 خوردگی فلزها 6

2-3 مشخصات و مکانیزم‌های خوردگی 9

2-3-1 مشخصات کلی خوردگی چدن‌ها 9

2-3-2 مشخصات کلی خوردگی فلز روی.. 14

2-3-3 مشخصات کلی خوردگی فلز آلومینیوم. 17

2-4 روش‌های مقابله با خوردگی چدن‌ها 22

2-4-1 گالوانیزه کردن.. 23

2-4-2 پاشش حرارتی.. 27

2-5 پوشش­های پاششی مقاوم به خوردگی برای چدن.. 29

2-5-1 پوشش­های پاشش حرارتی فلز روی.. 29

2-5-3 پوشش­های پاشش حرارتی آلیاژی (روی-آلومینیوم). 34

2-6 جمع بندی و هدف پروژه حاضر. 38

فصل سوم: روش انجام پژوهش

3-1 مواد مصرفی.. 39

3-1-1 زیرلایه. 39

3-1-2 پوشش­ها 40

3-2 پوشش­دهی نمونه­ها 41

هشت

3-3 مشخصه­یابی پوشش­ها 42

3-3-1 متالوگرافی سطح مقطع پوشش­ها 42

3-3-2 ضخامت­سنجی.. 42

3-3-3 آنالیز پراش پرتو ایکس…. 42

3-3-4 بررسی چسبندگی پوشش…. 42

3-3-5 خواص مکانیکی پوشش­ها 43

3-3-6 ارزیابی خوردگی پوشش­ها 43

فصل چهارم: یافته­ها و بحث

4-1 مشخصه­یابی زیرلایه چدنی و سطح آن.. 48

4-1-2 رفتار خوردگی زیرلایه چدنی.. 50

4-2 پوشش فلز روی خالص به روش پاشش­قوسی.. 54

4-2-1 بررسی چسبندگی پوشش فلز روی خالص….. 58

4-2-2 رفتار خوردگی پوشش  فلز روی خالص….. 59

4-3  پوشش فلز آلومینیوم خالص به روش پاشش قوسی.. 66

4-3-1 بررسی سختی و چسبندگی پوشش آلومینیوم خالص….. 70

4-3-2 رفتار خوردگی پوشش آلومینیوم خالص….. 71

4-4  پوشش دولایه روی-آلومینیوم ایجاد شده به روش پاشش قوسی.. 78

4-4-1 بررسی سختی و چسبندگی پوشش دولایه روی-آلومینیوم. 80

4-4-2 رفتار خوردگی پوشش دولایه روی-آلومینیوم. 80

4-5  پوشش  فلزی پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم. 86

4-5-1 بررسی سختی و چسبندگی پوشش  همزمان روی-آلومینیوم. 89

4-5-2 رفتار خوردگی پوشش روی-آلومینیوم. 91

4-6 مقایسه و تحلیل خواص کلی پوشش­ها 97

4-6-1 مقایسه ریزساختار. 97

4-6-2 مقایسه سختی و چسبندگی.. 98

4-6-3 مقایسه رفتار خوردگی پوشش­ها 100

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها

نه

5-1 نتیجه­گیری.. 102

5-2 پیشنهادها 103

ضمیمه. 104

مراجع. 138

ده

فهرست شکل‌ها

 

عنوان              صفحه

شکل 2-1. شکل ظاهری حضور گرافیت‌ها در ریزساختار چدن داکتیل.. 6

شکل 2-2. کاهش وزن خوردگی چدن حاوی سیلیسیم در معرض H₂SO₄ 70 % در دمایC ⁰ 130به مدت 16 ساعت… 9

شکل 2-3. عوامل کلی مؤثر بر نرخ خوردگی لوله های چدنی در خاک به ترتیب اهمیت… 11

شکل2-4. تأثیر مقدار نیکل موجود در ترکیب شیمیایی بر مقاومت خوردگی چدن.. 13

شکل 2-5. تاثیر pH محیط بر نرخ خوردگی فلز روی.. 16

شکل2-6. تصویر شماتیک سل و الکترود مرجع مورد استفاده در اندازه­گیری پتانسیل خوردگی.. 19

شکل2-7. منحنی پتانسیل- زمان و روندهای تفاوت خوردگی.. 20

شکل 2-8. تصویر مراحل کلی اعمال پوشش گالوانیزه تر و خشک. 24

شکل2-9. لایه های مختلف پوشش گالوانیزاسیون بر زیر لایه‌ی آهنی. 26

شکل 2-10. تصویر کلی تفنگ و روش پاشش حرارتی (قوسی). 27

شکل2-11 . تصویر میکروسکوپی الکترونی ریزساختار پوشش فلز روی (الف) سطح پوشش (ب) سطح مقطع پوشش…. 30

شکل 2-12. تصویر میکروسکوپی الکترونی ریزساختار پوشش غنی از روی؛ (الف) سطح پوشش، (ب) سطح مقطع پوشش. 30

شکل 2-13. مورفولوژی پوشش پس از اعمال به محیط خورنده طی زمان‌های مختلف؛ (الف) پوشش پاشش حرارتی به مدت 5 ساعت، (ب) پوشش غنی از روی به مدت 5 ساعت، (ج) پاشش حرارتی به مدت 48 ساعت، (د) غنی از روی به مدت 48 ساعت‌، (ه) پاشش حرارتی به مدت 192 ساعت، (و) غنی از روی به مدت 192 ساعت، (ز) پاشش قوسی پس از 720 ساعت، (ح) غنی از روی به مدت 720 ساعت. 31

شکل 2-14. افزایش وزن در واحد سطح بر حسب دما با نرخ افزایش دمای °C/min 10. 33

شکل 2-15. سرعت خوردگی نمونه­های فولادی با پوشش روی، روی-آلومینیوم و فولاد زنگ­نزن 316 در خاک…. 34

شکل2-16. تصویر میکروسکوپی الکترونی ریزساختار پوشش‌؛ (الف) روی خالص (ب) Al15 Zn، (ج) آلومینیوم خالص….. 36

شکل3-1.  نحوه قرارگیری نمونه و اعمال بار در آزمون خمش…. 43

شکل3-2. تصویر مینی­سل ساخته شده جهت آزمون خوردگی الکتروشیمیایی.. 44

شکل3-3. شماتیک دستگاه پاشش نمک….. 45

شکل 4-1. ریزساختار چدن پس از ماسه­پاشی و آنالیز خطی عناصر از سطح تا عمق 70 میکرومتر. 49

شکل 4-2. تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و نتایج آنالیز طیف سنج انرژی زیرلایه چدنی.. 49

یازده

شکل 4-3. منحنی خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک سیکلی چدن داکتیل.. 51

 

شکل 4-4. تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی پس از آزمون خوردگی سیکلی در محلول 5/3 % NaCl . 51

شکل 4-5. تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح نمونه زیرلایه چدنی پس از آزمون خوردگی سیکلی.. 52

شکل 4-6. سطح نمونه زیرلایه؛ (الف)  پس از سنباده­زنی، (ب) پس از 60 ساعت آزمون مه نمک، (ج) پس از 400 ساعت آزمون مه نمک، (د) پس از 750 ساعت  آزمون مه نمک….. 53

شکل4-7. تصویر میکروسکوپی الکترونی نمونه­های پوشش روی (الف) Zn3 و (ب) Zn6 (آشکارساز الکترون برگشتی). 54

شکل 4-9. آنالیز نقشه­ای از سطح مقطع نمونه پوشش فلز روی خالص؛ (الف) سطح مقطع، (ب) توزیع فلز روی، (ج) توزیع اکسیژن، (د) توزیع آهن   57

شکل 4-10. الگوی پراش پرتو ایکس بدست آمده از سطح پوشش فلز روی.. 57

شکل 4-11. تغییرات در پتانسیل مدار باز در محلول 5/3 % NaCl و در دمای°C 25 به مدت 30 دقیقه؛ (الف) نمونه Zn3 ، (ب) نمونه Zn6   63

شکل 4-12.  منحنی پلاریزاسیون  سیکلی نمونه Zn3 در محلول 5/3 % NaCl و در دمای 25 درجه سانتیگراد. 60

شکل 4-13.  منحنی پلاریزاسیون  سیکلی نمونه Zn6 در محلول 5/3 % NaCl و در دمای 25 درجه سانتی­گراد. 60

شکل 4-14. آنالیز نقشه­ا­­ی فلز روی در آزمون خوردگی سیکلی نمونه؛ (الف) سطح خورده شده، (ب) توزیع آهن،( ج) توزیع اکسیژن، (د) توزیع فلز روی.. 61

شکل 4-15. ناحیه انتخاب شده از سطح خورده شده؛ (الف) تصویر SEM از ناحیه انتخابی (A)، (ب) تفکیک انرژی پرتو ایکس ناحیه (A)  62

شکل 4-16. تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی محصولات خوردگی تشکیل شده روی سطح پوشش فلز روی خالص- ساختار دانه­برفی   63

شکل 4-17. الگوی پراش پرتو ایکس از سطح پوشش فلز روی خورده شده در آزمون پلاریزاسیون سیکلی.. 64

شکل 4-18. نمونه Zn3  طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون ، (ب) پس از 250 ساعت، (ج) پس از 500 ساعت، (د) پس از 750 ساعت    65

شکل 4-19. نمونه Zn6  طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون ، (ب) پس از 250 ساعت، (ج) پس از 500 ساعت، (د) پس از 750 ساعت    65

شکل 4-20. سطح مقطع پوشش و زیرلایه نمونه­ها؛ (الف) نمونه Al3 (ب) نمونه Al6.. 66

شکل 4-21. آنالیز سطح مقطع؛ نقاط انتخابی A و B از سطح مقطع. 67

شکل 4-22. آنالیز EDS سطح مقطع پوشش آلومینیوم؛ (الف) نقطه A. (ب) نقطه B.. 67

شکل 4-23. آنالیز نقشه­ای نمونه Al6؛ (الف) سطح مقطع، (ب) توزیع فلز آلومینیوم، (ج) توزیع اکسیژن، (د) توزیع آهن.. 69

شکل4-24. الگوی پراش پرتو ایکس  از سطح پوشش آ

دوازده

لومینیوم. 69

شکل 4-25. تغییرات پتانسیل مدار باز در محلول 5/3 % NaCl °C 25 به مدت 30 دقیقه؛ (الف) نمونه Al3 (ب) نمونه Al6.. 71

شکل 4-26. منحنی­های آزمون خوردگی پتانسیودینامیک پلاریزاسیون سیکلی؛ (الف) نمونه Al3 (ب)نمونه Al6.. 72

شکل 4-27. مورفولوژی سطح نمونه با پوشش آلومینیوم در آزمون پلاریزاسیون سیکلی در محلول 5/3 % NaCl 75

شکل4-28. ریزساختار پوشش آلومینیوم و نواحی A وB انتخابی جهت انجام میکروآنالیز EDS.. 75

شکل 4-29. آنالیز EDS ناحیه­های انتخابی از سطح پوشش خورده شده؛ (الف) ناحیه A (ب) ناحیه B.. 75

شکل 4-30. الگوی پراش از سطح نمونه خورده شده با پوشش آلومینیوم. 76

شکل 4-31. سطح نمونه Al3 طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون (ب) پس از 250 ساعت (ج) پس از 500 ساعت (د) پس از 750 ساعت از شروع آزمون.. 77

شکل 4-32. سطح نمونه Al6 طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون (ب) پس از 250 ساعت (ج) پس از 500 ساعت (د) پس از 750 ساعت از شروع آزمون.. 77

شکل 4-33. ریزساختار سطح مقطع پوشش دولایه فلز روی و آلومینیوم. 78

شکل 4-34. آنالیز نقشه­ای از سطح مقطع پوشش دولایه فلزی روی-آلومینیوم؛ (الف) سطح مقطع (ب) توزیع اکسیژن (ج) توزیع آلومینیوم (د) توزیع فلز روی.. 79

شکل 4-35. الگوی پراش پرتو ایکس از سطح نمونه با پوشش دولایه روی – آلومینیوم. 80

شکل 4-36. تغییرات پتانسیل مدار باز در محلول 5/3 % وزنی NaCl و در دمای°C 25 به مدت 30 دقیقه نمونهZn3-Al3.. 80

شکل 4-37.  منحنی پلاریزاسیون سیکلی نمونه Zn3-Al3 در محلول wt%5/3  NaCl و در دمای 25 درجه سانتیگراد. 81

شکل4-38. سطح خورده شده نمونه Zn3-Al3 در آزمون خوردگی پلاریزاسیون سیکلی در محلول 5/3 % NaCl 82

شکل 4-39. نواحی A و B انتخاب شده از سطح نمونهZn3-Al3 خورده شده در آزمون پلاریزاسیون سیکلی.. 83

شکل 4-40. آنالیز EDS نواحی انتخابی A و B از سطح نمونه خورده شده Zn3-Al3؛ (الف) ناحیه A (ب) ناحیه B.. 83

شکل 4-41. الگوی پراش از سطح نمونه خورده شده  پوشش Zn3-Al3.. 84

شکل 4-42. سطح نمونه Zn3-Al3 طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون (ب) پس از 250 ساعت (ج) پس از 500 ساعت (د) پس از 750 ساعت از شروع آزمون.. 85

شکل 4-43. ریزساختار سطح مقطع پوشش و زیرلایه؛ (الف) نمونه ZnAl3 (ب) ZnAl6.. 86

شکل 4-44. ریزساختار سطح مقطع پوشش نمونه پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم و نقاط مورد آنالیز عنصری.. 87

شکل 4-45. آنالیز نقشه­ای ZnAl6؛ (الف) سطح مقطع، (ب) توزیع اکسیژن ، (ج) توزیع فلز آلومینیوم، (د) توزیع فلز روی. 88

شکل 4-46. الگوی پراش پرتو ایکس از سطح نمونه ZnAl6.. 89

شکل 4-47. تغییرات پتانسیل مدار باز در محلول 5/3 % NaCl به مدت 30 دقیقه؛ (الف) نمونه ZnAl3 (ب) نمونه ZnAl6. 91

شکل 4-48.

سیزده

منحنی­های آزمون خوردگی پتانسیودینامیک پلاریزاسیون سیکلی؛ (الف) نمونه ZnAl3 (ب) نمونه ZnAl6.. 92

شکل 4-49. آنالیز نقشه­ای از سطح خورده شده پوشش فلزی پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم در آزمون خوردگی سیکلی نمونه (الف) سطح خورده شده (ب) توزیع اکسیژن (ج) توزیع فلز روی (د) توزیع فلز آلومینیوم. 94

شکل 4-50. سطح پوشش پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم خورده شده در آزمون پتانسیودینامیک ونقاط انتخابی.. 94

شکل 4-52. سطح نمونه ZnAl3 طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون (ب) پس از 250 ساعت (ج) پس از 500 ساعت (د) پس از 750 ساعت از شروع آزمون.. 96

شکل 4-53. سطح نمونه ZnAl6 طی آزمون پاشش نمک؛ (الف) در ابتدای آزمون (ب) پس از 250 ساعت (ج) پس از 500 ساعت (د) پس از 750 ساعت از شروع آزمون.. 97

شکل 4-54.  منحنی آزمون خوردگی پتانسیود

چهارده

ینامیک پلاریزاسیون سیکلی  پوشش­ها و زیرلایه چدنی.. 100

فهرست جدول‌ها

عنوان              صفحه

جدول 2-1. واکنش­های خوردگی فلز روی در محیط­های مختلف…. 15

جدول2-2. پتانسیل الکترود استاندارد. 18

جدول 2-3. پتانسیل­های خوردگی بر حسب mV نسبت به الکترود مرجع کالومل اشباع در آب دریا در حال حرکت… 20

جدول 2-4. خلاصه برخی از پوشش‌های مهم تولیدی به روش غوطه‌وری.. 25

جدول 3-1. آنالیز شیمیایی چدن استفاده شده به عنوان زیرلایه. 40

جدول3-2. آنالیز شیمیایی مفتول پاششی آلومینیوم خالص تجاری.. 40

جدول3-3. آنالیز شیمیایی مفتول پاششی روی خالص تجاری.. 40

جدول 3-4. کدگذاری نمونه­های آزمایشگاهی.. 41

جدول 3-5. پارامترهای پاشش قوسی نمونه­های آزمایشگاهی.. 42

جدول 3-6. پارامترهای پاشش قوسی نمونه­های صنعتی.. 45

جدول 3-7. کدگذاری نمونه­های صنعتی-آزمون فاصله پاشش…. 46

جدول 3-8. کدگذاری نمونه­های صنعتی-آزمون فاصله پاشش…. 47

جدول3-9. شرح نمونه­های آزمون تفنگ­های پاشش…. 47

جدول4-1.  آنالیز نقطه­ای (EDS)  نزدیک سطح چدن داکتیل.. 50

جدول 4-2. پارامترهای خوردگی بدست آمده از منحنی خوردگی پلاریزاسیون دینامیک سیکلی زیرلایه چدنی.. 51

جدول 4-3. نتایج آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس نقطه تخلخل انتخابی.. 55

جدول 4-4. نتایج آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس نقطه پوشش انتخابی.. 56

جدول 4-5 مقادیر متوسط درصد تخلخل، درصد اکسید و زبری سطح پوشش فلز روی.. 57

جدول 4-6. میانگین سختی­سنجی از سطح پوشش فلز خالص روی.. 58

جدول 4-7. زاویه خمش و آستانه گسیختگی پوشش فلز روی خالص در آزمون خمش سه نقطه­ای.. 58

جدول 4-8. مقادیر پارامترهای آزمون خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک سیکلی نمونه­های فلز روی خالص….. 60

جدول 4-9. درصد حضور عناصر در ناحیه انتخابی (A) از سطح خورده شده پس از آزمون پلاریزاسیون سیکلی.. 62

جدول 4-10. نتایج آنالیز EDS نقاط A و B بر حسب درصد اتمی و وزنی.. 68

جدول 4-11. مقادیر متوسط درصد تخلخل، درصد اکسید و زبری سطح پوشش آلومینیوم. 68

جدول 4-12. میانگین سختی­سنجی از سطح پوشش فلز آ

پانزده

لومینیوم خالص….. 70

جدول 4-13. زاویه خمش و آستانه گسیختگی پوشش فلز آلومینیوم خالص در آزمون خمش سه­نقطه­ای.. 71

جدول 4-14. پارامترهای خوردگی بدست آمده از منحنی آزمون پلاریزاسیون سیکلی نمونه­ها با پوشش آلومینیوم خالص….. 72

جدول 4-15. آنالیز عنصری ناحیه­های انتخابی A وB از سطح خورده شدن نمونه آلومینیوم. 76

جدول 4-16. مقادیر متوسط درصد تخلخل، درصد اکسید و زبری سطح پوشش آلومینیوم. 79

جدول 4-17. پارامترهای خوردگی بدست آمده از منحنی آزمون پلاریزاسیون سیکلی نمونه­های فلز دولایه روی-آلومینیوم. 82

جدول 4-18. آنالیز عنصری ناحیه­های انتخابی A وB از سطح خورده شده نمونه Zn3-Al3.. 84

جدول 4-19. آنالیز عنصری نقاط انتخابی از مقطع پوشش نمونه ZnAl3.. 87

جدول 4-20. مقادیر متوسط درصد تخلخل، درصد اکسید و زبری پوشش فلزی پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم. 89

جدول 4-21. میانگین سختی­سنجی از سطح پوشش فلز آلومینیوم خالص….. 90

جدول 4-22. زاویه خمش و آستانه گسیختگی پوشش پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم در آزمون خمش سه­نقطه­ای.. 90

جدول 4-23. مقادیر پارامترهای آزمون خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک سیکلی نمونه­های پوشش فلزی پاشش قوسی همزمان روی-آلومینیوم  92

جدول 4-24. درصد حضور عناصر در نقاط A، B و C در پوششZnAl6 خورده شده در آزمون پلاریزاسیون سیکلی.. 95

جدول 4-25. میزان تخلخل و اکسید موجود در پوششهای مورد پژوهش…. 98