فهرست مطالب

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 45، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • آرش فتاح الحسینی، راضیه چهارمحالی، مینو کرباسی صفحات 7-20

    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.

    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، تیتانیوم خالص، طراحی فاکتوریل کسری، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • زینب نوروزی تیسه، مجید قهرمان افشار، محسن اسماعیل پور، حسین قاسمی نژاد، رامین قهرمانزاده صفحات 21-34

    در این پژوهش، نانوذرات مغناطیسی MnFe2O4@SiO2 عامل‌دار شده با N فسفونو متیل آمینو دی استیک اسید با ساختار هسته پوسته سنتز شدند. سپس خصوصیات گروه‌های عاملی سطحی، ساختار کریستالی، خواص مغناطیسی، اندازه و مورفولوژی سطحی این نانوذرات با به کارگیری آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکرسکوپ الکترونی روبشی ((FE-SEM، آنالیز توزین حرارتی (TGA) و مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش VSM)) مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. در این تحقیق، اثر بازدارنده تشکیل رسوب شامل نانوذرات مغناطیسی MnFe2O4@SiO2 بر فرآیند رسوب‌گذاری مطابق آزمون مرجع (NACE TM0374) با افزودن ppm 5 از ترکیب بازدارنده رسوب مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمون رسوب‌گذاری سولفات کلسیم و کربنات کلسیم بر روی سطح فولاد کربن بررسی گردید. بدین منظور، قطعه فولاد کربنی که در مجاورت ترکیب رسوب‌گذار و عدم حضور ترکیب بازدارنده رسوب (آزمون کنترل) و ترکیب رسوب‌گذار به همراه بازدارنده رسوب (آزمون اصلی) در مدت زمان معین (60 دقیقه) قرار می‌گیرد. سپس میزان رسوبات نمونه فولاد کربن شاهد و اصلی در محیط مشابه برج خنک‎کن نیروگاه‌های حرارتی شامل ppm 1000 کلرید و ppm 500 سولفات بررسی شده است. به منظور سنجش میزان رسوب‌گذاری بر روی سطح نمونه فولاد کربنی شاهد و اصلی، آزمون پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتریکی استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که میزان تشکیل رسوب در حضور عوامل بازدارنده رسوب‌گذاری به شدت کاهش می‌یابد.

    کلیدواژگان: نانوذرات MnFe2O4@SiO2، بازدارنده رسوب گذاری، نیروگاه حرارتی، آزمون تافل، آزمون امپدانس
  • محمدرضا کرم پور، مسعود عطاپور صفحات 35-48

    مس از دیرباز تاکنون مورداستفاده‌ی گسترده‌ بشر بوده است و به دلیل خواصی نظیر شکل‌پذیری عالی، هدایت حرارتی بالا، خواص ضدمیکروبی و همچنین بیشترین هدایت الکتریکی پس از نقره، این جایگاه بالای مصرفی را به دست آورده است. این فلز در مواردی نظیر سیم‌های انتقال برق، لوله‌های مسی، تجهیزات آزمایشگاهی، موتورهای الکترومغناطیسی، ظروف آشپزخانه‌ای، آلیاژسازی گسترده با طلا مورداستفاده قرارگرفته است. در این پژوهش رفتار خوردگی فلز مس در محلول یک مولار اسیدکلریدریک و تاثیر بازدارندگی روغن استحصال‌شده از گیاه خار مریم بررسی شد. روش انجام آزمایش به این صورت است که ابتدا رفتار خوردگی مس در محلول یک مولار اسید کلریدریک با استفاده از آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک سنجیده شد، در ادامه برای بررسی رفتار بازدارندگی روغن خار مریم محلول‌های یک مولاراسیدکلریدریک حاوی یک گرم و دوگرم روغن خارمریم در لیتر موردسنجش قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که طبق نمودارهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نمونه‌ی درون محلول حاوی یک گرم روغن خار مریم در یک لیتر محلول یک مولار اسید کلریدریک دارای مقاومت به خوردگی بیشتر و پتانسیل خوردگی بالاتر و چگالی جریان خوردگی کمتری نسبت به محلول بدون روغن است، همچنین نمونه درون محلول حاوی دوگرم روغن خار مریم در یک لیتر محلول یک مولار اسید کلریدریک دارای مقاومت به خوردگی بسیار بهتر و سرعت خوردگی کمتر و رفتار نجیب‌تر می‌باشد. لذا می‌توان نتیجه گرفت که روغن خار مریم به‌عنوان یک بازدارنده سبز، اثر بازدارندگی قابل قبولی بر روی قطعه‌ی مسی در محلول مذکور داشته و با افزایش میزان روغن، بازدارندگی افزایش می‌یابد.

    کلیدواژگان: مس، روغن خار مریم، بازدارنده سبز، خوردگی، اسیدکلریدریک
  • نیلوفربهرامی پناه، ایمان دانایی، فهیمه ظهورزارعی صفحات 49-66

    در این تحقیق، محافظت از خوردگی فولاد 70X در محیط کلریدریک اسید در حضور ترکیب 2 آمینو 5 نیتروتیازول به عنوان بازدارنده توسط روش‌های پلاریزاسیون تافلی مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری‌های الکتروشیمیایی نشان دادند که این ترکیب به عنوان بازدارنده مناسب خوردگی عمل می‌کند و راندمان بازدارندگی با افزایش غلظت بازدارنده افزایش می‌یابد. اثر دما بر رفتار خوردگی فولاد 70X نیز بررسی گردید. با افزایش دما، دانسیته جریان خوردگی افزایش و بازدهی کاهش پیدا می‌کند. مدل‌های جذب مختلفی در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد جذب این بازدارنده‌ها بر روی سطح از مدل جذب لانگمویر تبعیت می‌کند. پارامترهای ترمودینامیکی با استفاده از جریان خوردگی در دماهای مختلف و با استفاده از ایزوترم جذب محاسبه گردید. مقدار منفی انرژی آزاد گیبس بیانگر جذب خود به خودی بازدارنده روی سطح می‌باشد. بررسی‌های ترمودینامیکی نشان داد که خوردگی فولاد 70X گرمازا بوده و مولکول‌های بازدارنده از طریق فرآیند جذب شیمیایی و فیزیکی برروی سطح فولاد جذب می‌شوند.

    کلیدواژگان: رفتار ترمودینامیکی، اثر بازدارندگی، ترکیب نیترامید تیازولی، خوردگی، فولاد 70X، خط لوله، محیط اسیدی
  • ساخت، مطالعه و مدل سازی سل پلاریزاسیون (ایزولاتور) مقرون به صرفه حفاظت کاتدی با پوشش دهی الکتروشیمیایی نیکل روی فولاد نرم
    ایرج احدزاده، بتول عزیزی صفحات 67-82
  • حسین اعرابی، مصطفی علیزاده صفحات 83-94

    در این تحقیق، سعی شد به دو روش مکانیکی و شیمیایی راندمان الکتروشیمیایی آندهای فدا شونده پایه آلومینیومی با آلیاژ Al-Zn-Mn-Fe بهبود یابد و تاثیر این دو روش با یکدیگر مقایسه شود. در این خصوص، از فرایند برش مذاب در زمان‌های 0، 2 و 4 دقیقه به عنوان روش مکانیکی و از افزودن عناصر بیسموت، لیتیوم و قلع به عنوان روش شیمیایی استفاده شد. نتایج بررسی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی عبوری نشان داد که فرایند برش مذاب موجب ریز شدن دانه‌ها، کاهش دانه‌های ستونی، هم محور شدن دانه‌ها و کاهش اندازه ترکیبات بین‌فلزی می‌شود. با افزایش زمان برش مذاب، اثر اصلاح ریزساختار افزایش یافت و به همین دلیل راندمان الکتروشیمیایی نمونه‌ها زیاد شد به طوری که نمونه 4 دقیقه ظریف‌ترین ساختار و بیشترین راندمان الکتروشیمیایی را نشان داد. همچنین نتایج نشان داد که در بین عناصر افزودنی، اضافه نمودن عنصر بیسموت سبب ایجاد بهترین بازدهی الکتروشیمیایی شد. نتایج مقایسه اثر اصلاح مکانیکی و اصلاح شیمیایی نشان داد که تاثیر اصلاح شیمیایی به مراتب از اصلاح مکانیکی بهتر است. بازده الکتروشیمیایی آلیاژ مذکور بدون برش مذاب و افزودنی‌های شیمیایی 11 درصد بود ولی با اعمال برش مذاب در 4 دقیقه بازدهی به 15 دصد افزایش یافت در حالی‌که در اثر افزودن عنصر بیسموت بازدهی الکتروشیمیایی از 15 درصد به 68 درصد افزایش یافت.

    کلیدواژگان: برش مذاب، آلیاژ آلومینیوم-روی، آند فداشونده، راندمان الکتروشیمیایی، ریزساختار
|
  • R. Chaharmahali, A. Fattah-alhosseini *, M. Karbasi Pages 7-20

    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
  • M. Ghahraman Afshar, M. Esameilpour, Z. Noroozi *, H. Ghaseminejad Pages 21-34

    In this study, magnetic nanoparticles of MnFe2O4@SiO2 activated with N-phosphonomethyl amino di-acetic acid were synthesized with a core-shell structure. Moreover, the characteristics of surface functional groups, crystal structure, magnetic properties, size and surface morphology of these nanoparticles were investigated by using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), microscope Scanning electrons (FESEM, Thermal Weight Analysis (TGA) and vibrating sample magnetometer(VSM). In this study, the antiscalant effect of precipitation for magnetic nanoparticles MnFe2O4@SiO2 were examined according to the reference test (NACE TM0374) by using 5 ppm MnFe2O4@SiO2. In this experiment, the precipitation effect of calcium sulfate and calcium carbonate on the surface of carbon steel was investigated. For this purpose, in one test a piece of carbon steel is placed in the presence of the precipitative compound and absence of antiscalant (control test) and in the other test of carbon steel is placed in precipitative compound with the antiscalant (main test) for a certain period of time. Afterwards, the amount of precipitation of the control and main experiment for carbon steel in the similar environment of the cooling tower of thermal power plants containing 1000 ppm sulfate and 500 ppm chloride were investigated. The tafel polarization test and impedance spectroscopy were used to measure the amount of fouling on the surface of the control and main carbon steel samples. The results indicate that the rate of precipitation formation is greatly reduced in the presence of antiscalant.

    Keywords: Nanoparticles, MnFe2O4@SiO2, Antiscalant, Thermal Powerplant, Tafel Polarization, Impedance spectroscopy
  • M.R. karampoor, M. Atapour, R. Mohammadrahimpanah Pages 35-48

    Copper has long been widely used by humans and due to its properties, such as excellent ductility, high thermal conductivity, antimicrobial properties, and also the highest electrical conductivity after silver, it has gained this high position of consumption. This metal has been used in cases such as power transmission wires, copper pipes, laboratory equipment, electromagnetic motors, kitchen utensils, extensive alloying with gold, etc. This study investigated the corrosion behavior of copper metal in a solution of 1.0 M HCl and the inhibitory effect of Silybum marianum oil (SMO). The test method is that the corrosion behavior of copper in a solution of 1.0 M HCl was first measured using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests. one and two gr of SMO were measured in liters. The results show that according to the potentiodynamic polarization diagrams and electrochemical impedance spectroscopy of the sample a solution containing one gr of SMO in one liter of 1.0 M HCl solution has higher corrosion resistance and higher corrosion potential and lower corrosion current density than the solution. It is oil-free. Also, the sample in a solution containing 2 g of SMO in one liter of 1.0 M HCl solution has much better corrosion resistance, lower corrosion rate, and more noble behavior. Therefore, it can be concluded that SMO as a green inhibitor has an acceptable inhibitory effect on the copper piece in the solution, and with increasing the amount of oil, the inhibition increases.

    Keywords: Copper, Silybum marianum oil, Green Inhibitor, Corrosion, HCl
  • N. Bahrami Panah *, I. Danaee, F. Zohoor Zarei Pages 49-66

    In this research, the corrosion inhibition of X70 steel in HCl containing 2-amino-5-nitrothiazole as an inhibitor has been investigated by Tafel polarization technique. The electrochemical measurements showed that this compound is a suitable corrosion inhibitor for mild steel and the inhibition efficiency increased with inhibitor concentration. The effect of temperature on the corrosion behavior of mild steel was studied. As the temperature increases, the corrosion current density increases and the inhibition efficiency decreases. Different adsorption models were investigated and the results showed that the adsorption of this inhibitor follows the Langmuir adsorption isotherm. The values of the thermodynamic parameters were calculated by the corrosion currents at different temperatures and using the adsorption isotherm. The negative sign of Gibbs free energy indicated spontaneous adsorption of inhibitor on steel surface. Thermodynamic investigations showed that corrosion of steel X70 is exothermic and the molecules of inhibitor are adsorbed on the steel surface by the process of chemisorption and physisorption.

    Keywords: Thermodynamic behavior, Inhibition effect, Thiazole nitramide compound, Corrosion, X70 steel, Pipeline, Acidic solution
  • Investigation of Thermodynamic Behavior and Inhibition Effect of Thiazole Nitramide Compound on Corrosion of Steel Pipeline X70 in Acidic Solution
    N. Bahrami Panah *, I. Danaee, F. Zohoor Zarei Pages 67-82
  • H. Arabi *, M. Alizadeh Pages 83-94

    In the present work, it was tried to improve the electrochemical efficiency of aluminum base sacrificial anodes with Al-Zn-Mn-Fe alloy by two mechanical and chemical methods and to compare the effect of these methods. In this regard, the melt shearing process at 0, 2 and 4 minutes was used as a mechanical method and the addition of bismuth, lithium and tin elements was used as a chemical method. The results of the microstructure investigation using optical (OM) and transmission electron (SEM) microscopes revealed that the melt shearing process leads to grain refinement, increasing the number of equiaxed grains and reducing the size of intermetallic compounds. With increasing the melt shearing time, the effect of microstructure modification increased and therefore the electrochemical efficiency of the samples increased so that the 4 minute sample showed the most modification of structure and the highest electrochemical efficiency. Also, the results showed that among the additive elements, adding Bi caused the best electrochemical efficiency. The results of comparing the effect of mechanical modification and chemical modification demonstrated that the effect of chemical modification is far better than the mechanical modification. The electrochemical efficiency of the mentioned alloy without melt cutting and chemical additives was 11%, but by applying melt cutting in 4 minutes, the efficiency increased to 15%, while due to the addition of bismuth, the electrochemical efficiency increased from 15% to 68%.

    Keywords: Melt shearing, Al-Zn alloy, Sacrificial anode, Electro-chemical efficiency, Microstructure