فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 52 (تابستان 1401)

فصلنامه علوم و مهندسی سطح ایران
پیاپی 52 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/13
  • تعداد عناوین: 4
|
  • محمدهادی کریمی تفتی*، مهسا فخارپور صفحات 1-8

    در این تحقیق نانوساختارهای ستونی مایل اکسید نیکل به روش تبخیر فیزیکی با زاویه مایل روی زیرلایه های شیشه و استیل لایه نشانی شد. ساختار، مورفولوژی سطح وخواص ترشوندگی تحت تاثیر زیرلایه قرار می گیرند. مطالعات XRD نشان داد که نانوساختار لایه نشانی شده روی استیل در مقایسه با نانوساختار لایه نشانی شده روی شیشه جهت گیری بهتری دارد. بررسی های AFM و FESEM نشان داد که زبری سطح و اندازه دانه ها به نوع زیرلایه بستگی دارد. زبری سطح نانوساختار لایه نشانی شده روی استیل در مقایسه با نانوساختار لایه نشانی شده روی شیشه بیشتر است و دانه-های بزرگ با رشد دانه های کوچک و پیوستن آنها به یکدیگر به وجود آمده است. اندازه دانه های سطح نانوساختار لایه نشانی شده روی استیل بزرگتر از شیشه است. اندازه گیری های زاویه تماس نشان داد که نانو ساختار لایه نشانی شده روی شیشه آبدوست و روی استیل آبگریز به ترتیب دارای زوایای تماس 78 و 120 می باشند. مورفولوژی سطح نانوساختار ستونی مایل اکسید نیکل لایه نشانی شده روی استیل باعث شد تا زاویه تماس قطره آب با سطح به شدت افزایش یابد.

    کلیدواژگان: اکسید نیکل، نانوساختار، ترشوندگی، زیرلایه
  • مجتبی فرقانی*، محمدرضا پاک منش، مائده السادات ضوئی، محمد چیانی، سعید اصغری صفحات 9-18

    پوشش های تبدیلی کروماته با خواص ضد خوردگی به عنوان پوشش المان های خارجی سامانه های فضایی مورد استفاده قرار می گیرند. سه خاصیت اصلی این پوشش ها که در کاربرد هوافضا موثر هستند عبارتند از: مقاومت دربرابر خوردگی، استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه و مقاومت دربرابر سایش. در این مطالعه پارامترهای موثر بر خواص مورد اشاره شامل دما، مقدار اصلاح کننده و مقدار تسریع کننده واکنش بررسی شد و به منظور بهینه سازی این پارامترها از روش سطح پاسخ (RSM) در نرم افزار MiniTab استفاده گردید. مقدار تشکیل دهنده، زمان واکنش و زمان ماندگاری برای همه نمونه ها ثابت در نظر گرفته شد. مقاومت در برابر خوردگی توسط آزمون محیط مه نمکی 5/0 درصد در مدت 336 ساعت، استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه توسط آزمون کندگی پوشش از زیرلایه (Pull Off) و مقاومت در برابر سایش توسط آزمون پین روی دیسک انجام شد. ماکزیمم مقدار خوردگی پوشش کروماته معادل 8/71 درصد سالم ماندن سطح با ترکیب g/lit4 اصلاح کننده، g/lit8/1 تسریع کننده و در دمای C° 45 حاصل شد. بیشترین مقدار تنش کندگی پوشش از سطح زیر لایه برابر با MPa2/1 در مقدار اصلاح کننده g/lit4، تسریع کننده g/lit 8/1 و دمای C° 35 حاصل شد. حداقل کاهش وزن در اثر سایش mg 2/0 بود که برای پوشش با ترکیب اصلاح کننده g/lit 4، تسریع کننده g/lit 6 و در دمای °C 35 به دست آمد. بنابراین با افزایش میزان تسریع کننده و دما ضخامت پوشش افزایش یافته که این افزایش تا حد بهینه باعث افزایش مقاومت سایشی و تنش کندگی شده اما با افزایش بیش از حد بهینه ی ضخامت، مقاومت سایشی و تنش کندگی کاهش می یابند.

    کلیدواژگان: پوشش های تبدیلی کروماته، مقاومت دربرابر خوردگی، استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه، مقاومت دربرابر سایش و روش سطح پاسخ
  • حسنعلی رسولی*، معبود بابایی صفحات 19-29

    هدف پژوهش حاضر، مطالعه ی تاثیر یک نوع شتاب دهنده ی سازگار با محیط زیست بر فرایند فسفاته شدن فولاد در محلول دوکاتیونی روی-کلسیم است. بدین منظور، پارامترهای فسفاته کاری در حضور تسریع کننده های رایج (نیترات و نیتریت) با استفاده از سایر مطالعات بهینه شد. سپس این تسریع کننده ها با پراکسیدهیدروژن (H2O2) جایگزین شد. مورفولوژی و ترکیب پوشش حاصل با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشرمیدانی (FE-SEM) مجهز به طیف سنج انرژی تفرق اشعه ی ایکس (EDS) و ساختار بلوری با تفرق اشعه ایکس (XRD) بررسی شد. مقاومت خوردگی نیز توسط آزمون پلاریزاسیون در محلول %5/3 کلرید سدیم ارزیابی شد. طبق نتایج به دست آمده، غلظت بهینه ی H2O2 حدود mL/L 6/0 به دست آمد. همچنین، دما و pH بهینه ی فسفاته کاری به ترتیب حدود °C 47 و 2/3 بود. نتایج XRD نشان داد که ساختار پوشش شامل فازهای فسفوفیلیت، هوپیت و مقداری شولزیت می باشد. تصاویر FE-SEM نشان داد که در حضور H2O، شکل هندسی بلورهای پوشش، مکعبی می باشد که به صورت یکنواختی در سراسر سطح زیرلایه رشد کرده اند. همچنین، با توجه به پارامترهای الکتروشیمیایی، پوشش حاصل از حمام حاوی mL/L 6/0 H2O2 بیشترین مقاومت به خوردگی را دارا است. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که H2O2می تواند به عنوان جایگزین تسریع کننده های سنتی مانند نیترات و نیتریت استفاده شود در حالی که آلودگی کمتری دارد و پوشش با کیفیت بهتری را تولید می کند.

    کلیدواژگان: تسریع کننده ی فسفاته کاری، روی، کلسیم، پراکسید هیدروژن، مقاومت به خوردگی
  • اکبر اسحاقی*، ضیاء والفی، ناصر احسانی صفحات 31-40

    در این تحقیق پوشش ZrC با روش پاشش پلاسمایی با غلاف جامد و گازهای محافظ (SSPS) با تزریق گاز محافظ داخلی Ar و H2 با نرخ متفاوت بر روی زیر لایه گرافیتی (دارای پوشش SiC) اعمال شد و کیفیت ریز ساختار پوشش های اعمال شده با مقایسه با پوشش پلاسمایی مرسوم (APS) مورد بررسی قرار گرفتند. ابتدا اثر نرخ و نوع گازهای تزریق شده بر ریزساختار پوشش با مطالعه مورفولوژی ذرات در آزمون پاشش تک عبور بررسی شدند و همچنین ریزساختار و فازهای موجود در پوشش ها به همراه درصد تخلخل و مقدار اکسید آن ها ارزیابی گردیدند. با مقایسه تصاویر سطح و سطح مقطع پوشش ها، نتایج نشان می دهند پوشش اعمالی با روش SSPS و با تزریق گاز هیدروژن داخلی با نرخ l/min 20 به درون غلاف، میزان ذرات ذوب شده /اسپلت ها و پهن شدگی آنها در این پوشش افزایش و مقدار تخلخل موجود در ریزساختار آن بیش از50% نسبت به پوشش APS کاهش داشته است. سوختن هیدروژن با اکسیژن وارد شده به جت موجب مصرف اکسیژن و کاهش مقدار آن و تشکیل مقدار اکسید (50%) کمتر در پوشش و همچنین افزایش گرما و دمای اطراف جت پلاسما و افزایش میزان ذرات ذوب شده در پوشش ZrC-SSPS شده است.

    کلیدواژگان: پاشش پلاسمایی، غلاف جامد و گاز محافظ، پوشش ZrC
|
  • MohammadHadi Karimi Tafti, Mahsa Fakharpour Pages 1-8

    In this study, nickel oxide oblique columnar nanostructures were deposited on glass and steel substrates by physical evaporation deposition with oblique angle. The surface morphology, structural and wettability properties are affected by the substrate. XRD studies showed that the nanostructure deposited on steel has a better orientation than the nanostructure deposited on glass. AFM and FESEM studies showed that surface roughness and grain size depend on the type of substrate. The surface roughness of the nanostructure deposited on steel is higher compared to the nanostructure deposited on glass, and big grains are formed by the growth of small grains and merging them together. The grains size of the nanostructure deposited on steel are higher than the nanostructure deposited on glass. Contact angle measurements showed that the nanostructures deposited on glass and steel are hydrophilic and hydrophobic in nature with contact angles of 78 and 120, respectively. The morphology of the nickel oxide oblique columnar nanostructure surface deposited on steel causes to increase the contact angle of the water drop with the surface.

    Keywords: Nickle oxide, Nanostructure, Wettability, Substrate
  • Mojtaba Forghani, MohamadReza Pakmanesh, Maedeh Sadat Zoei, Mohamad Chiani, Saeed Asghari Pages 9-18

    Chromate conversion coatings with anti-corrosion properties are used as coatings for external elements of space systems. The three main properties of these coatings that are effective in aerospace application are: corrosion resistance, adhesion strength of the coating to the substrate and abrasion resistance. In this paper, the parameters affecting these properties were investigated and in order to optimize these parameters, the response surface methodology (RSM) method was used in MiniTab program. Variable parameters are temperature, amount of refiner and amount of accelerator. The amount of constituent material, reaction time and age time were considered constant for all samples. The corrosion resistance, adhesion strength of the coating to the substrate and abrasion resistance are determined by salt spray test in 0.5% saline medium for 336 hours, Pull Off test and pin on disk wear test, respectively. The maximum amount of corrosion resistance obtained for chromate coating which was 71.8% of the surface remind intact, with the combination of 4 g/lit refiner, 1.8 g/lit accelerator at 45 °C. The maximum amount of coating stress from the substrate surface was 1.2 MPa, which was obtained in the amount of 4 g/lit refiner, 1.8 g/lit accelerator and 35 °C temperature. The minimum weight loss due to abrasion was 0.2 mg, which was obtained for coating with the composition 4 g/lit refiner, 6 g/lit accelerator at 35 °C. Therefore, by increasing the amount of accelerator and temperature, the thickness of the coating increased, and this increase to the optimum level increases the abrasion resistance and adhesion strength of the coating, but when the thickness increases beyond the optimum, the abrasion resistance and adhesion strength decrease.

    Keywords: : Chromate conversion coatings, Corrosion resistance, Adhesion strength of the coating to the substrate, Abrasionresistance, Response surface methodology
  • Hassanali Rasouli, Maboud Babaei Pages 19-29

    The purpose of this study is to use of an Eco-friendly accelerator in zinc-calcium phosphating process. For this, the conventional phosphating parameters (containing nitrate and nitrite) were optimized using literature; Then, the accelerators were substituted with H2O2. The morphology of the phosphate coatings was observed by a scanning electron microscope (SEM), and the chemical compositions were investigated by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The crystalline structures of the phosphate coatings were analyzed by X-Ray Diffraction (XRD). The corrosion resistance of samples was assessed through polarization tests in 3.5 wt.% NaCl solution. According to the results, about 0.6 mL/L was obtained as optimum concentration of H2O2. Also, the optimum temperature and pH of phosphating were about 47 °C and 3.2 respectively. The XRD results indicated that the coating structure include phosphophyllite, hopeite and some scholzite phases. SEM images showed that, in the presence of H2O2, the geometrical shape of coating crystals is cubic, which are grown uniformly on the entire area the substrate. Also, according to the electrochemical parameters, the coating obtained from the bath containing 0.6 mL/L of H2O2, has the highest corrosion resistance. Therefore, it can be deduced that, H2O2 could be used to replace the traditional accelerators like nitrate and nitrite, since it is less pollutant and provides better quality of the coating.

    Keywords: Phosphating accelerator, Zinc, Calcium, Hydrogen peroxide, Corrosion resistance
  • Akbar Eshaghi, Zia Valefi, Naser Ehsani Pages 31-40

    In this study, the effect of injection of argon and hydrogen shielding gases on the properties of ZrC coatings, applied by solid shield plasma spraying (SSPS) and comparison with APS method were investigated. The effect of type and rate of injected gases on the microstructure of the coating were investigated by studying the morphology of the particles in the Single-line scan-spray. Also, the microstructure and phases of the coatings along with their porosity and oxide content were evaluated. The results show that the coating applied by SSPS method and injection of internal hydrogen gas at a rate of 20 l/min leads to an increase in the amount of splats in the coating and a decrease of more than 50% in the amount of oxides and porosity in the microstructure compared to APS coating. The H2 gas is injected to solid shield burns with O2 that caused a reduction in the amount of oxides in SSPS coatings and increase the heat and temperature around the plasma jet and increase the amount of molten particles in the coatings.

    Keywords: Plasma spray, Solid shield, Shrouded gas, ZrC coating