نویسندگان

1 دانشگاه یزد، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، یزد، ایران.

2 دانشگاه یزد، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی ، یزد، ایران.

3 دانشگاه شهرکرد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی متالورژی و مواد، شهرکرد، ایران.

چکیده

در این تحقیق پوشش سل ژل آلومینا به روش غوطه ‬وری روی فولاد St44 اعمال شد، که پس از خشک شدن در دماهای 300 ، 400 و С˚500 پخت شدند. آنالیز فازی و ریزساختار، مقاومت به خوردگی، استحکام چسبندگی و مقاومت به سایش نمونه‌های پوشش‌داده شده به ترتیب توسط XRD، SEM، آزمون‌های الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم، آزمون چسبندگی و دستگاه آزمون سایش بررسی شدند. نتایج XRD نشان می‌دهد که ساختار پوشش در دمای С˚300 به‌طور کامل آمورف بوده و در С˚500 به γ-Al2O3 متحول می‌شود و تا С˚1200 به‌طور کامل به α-Al2O3 تبدیل می‌شود. مشاهدات میکروسکوپی کمترین عیوب و بالاترین فشردگی برای فصل مشترک را برای نمونه پخت شده در دمای С˚400 نشان می‌دهد. در دمای С˚400 بهترین مقاومت به سایش و خوردگی حاصل شده و کاهش این خواص در نمونه‌ی پخت شده در دمای С˚500 می‌تواند به دلیل ترک‌ها و حفره‌های ایجاد شده ناشی از تحول فازی از ساختار آمورف به ساختار کریستالی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Sintering Temperatures on Mechanical and Electrochemical Properties of Sol–Gel Alumina Coatings Applied on Carbon Steel

نویسندگان [English]

  • Hamid Mirahmadi 1
  • Mehdi Kalantar 2
  • Masoud Mosalaeipour 2
  • Ahmad Kivani 3

1 University of Yazd, Department of Minning and Metallurgy Engineering, Yazd, Iran.

2 University of Yazd, Department of Minning and Metallurgy Engineering, Yazd, Iran.

3 University of Shahrekord, Department of Metallurgy and Materials Engineering, Shahrekord, Iran.

چکیده [English]

In this research alumina sol-gel coating was applied on St44 steel by dipping, that sintered at temperatures of 300, 400 and 500˚С after drying. Phase and micro structure analysis, corrosion resistance, adhesive strength and wear resistance were evaluated by XRD, SEM, electrochemical tests in 3.5% NaCl solution, pull off test and wear tester respectively. The results of DTA and XRD indicate that coating structure was amorphous at sintering temperature of 300˚С and transformed to γ-Al2O3 completely at 500˚С and transformed to α-Al2O3 completely up to 1200˚С. Microscopic observation indicate minimum defects and maximum compaction for interface of sample sintered at 400˚С. The best wear and corrosion resistance obtained at 400˚С and the decrease properties of sample sintered at 500˚С could be due to cracks and holes caused by the phase transformation from amorphous to crystalline structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • alumina coating
  • Sol gel
  • Corrosion Resistance
  • Wear resistance
  • adhesive strength
  • carbon steel
[1]  characterization of sol–gel Al2O3/Ni–P composite coatings on carbon steel”, Ceramics International, No. 35, pp. 2741-2745, 2009.
[2]       Y. Wang, W. Tian, T. Zhang, Y. Yang, “Microstructure, spallation and corrosion of plasma sprayed Al2O3–13%TiO2 coatings”, Corros. Sci. 51, pp. 2924, 2009.
[3]  S.K. Tiwari, R.K. Sahu, A.K. Pramanick, Raghuvir Singh, “Development of conversion coating on mild steel prior to sol gel nanostructured Al2O3 coating for enhancement of corrosion resistanceˮ, Surface & Coatings Technology, No. 205, pp. 4960–4967, 2011.
[4] M.A. Domínguez-Crespo, E. Ramírez-Meneses, A.M. Torres-Huerta, A. García-Murillo, E.M. Arce-Estrada, O.G. Castillo-Hernández, “Synthesis by Sol-gel Route and Characterization of Ceria Doped Silica Coatings on Commercial Carbon Steelˮ, Portugaliae Electrochimica Acta, 27(3), pp. 257-267, 2009.
[5] T. Hubert, S. Svoboda, B. Oertel, “Wear resistant alumina coatings produced by a sol–gel process", Surf. Coat. Technol, vol. 201, 1–2, pp. 487-491, 2006.
 [6] L. Bamoulid, M.-T. Maurette, D. De Caro, A. Guenbour, A. Ben Bachir, L. Aries, S. El Hajjaji, “An efficient protection of stainless steel against corrosion: Combination of a conversion layer and titanium dioxide depositˮ, Surf. Coat. Technol, vol. 202, pp. 5020-5026.
[7] A. Balamurugan, S. Kannan, S. Rajeswari, “Structural and electrochemical behaviour of sol-gel zirconia films on 316L stainless-steel in simulated body fluid environmentˮ,  Mater. Lett, 57, pp. 4202–4205, 2003.
[8] C. Wang, F. Jiang, F. Wang, “The characterization and corrosion resistance of cerium chemical conversion coatings for 304 stainless steel ˮ, Corrosion Science, Vol. 46, No. 1, pp. 75-89, 2004.
[9] J. Masalskia, J. Gluszeka, J. Zabrzeskia, K. Nitschb, P. Gluszek, “Improvement in corrosion resistance of the 316l stainless steel by means of Al2O3 coatings deposited by the sol-gel method”, Thin Solid Films, 349, pp. 186-190, 1999.
[10] G. Ruhi, O.P. Modi, A.S.K. Sinha, I.B. Singh, “Effect of sintering temperatures on corrosion and wear properties of sol–gel alumina coatings on surface pre-treated mild steelˮ,Corrosion Science, No. 50, pp. 639–649, 2008.
[11] اسکویی، علی اکبر. اثر فسفاته‌کاری بر چسبندگی پوشش آلومینا بر روی فولاد زنگ‌نزن 316 L، 38512، دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی و علم مواد، 1387.
[12] Q. .Fu, C.B. Cao and H.S. Zhu, “Preparation of alumina films from a new sol–gel routeˮ, Thin Solid Films, 48(1), pp. 99-102, 1999.
[13] C. Jing, X. Zhao, and Y. Zhang, “Sol–gel fabrication of compact, crack-free alumina filmˮ, Materials research bulletin, 42(4), pp. 600-608, 2007.
[14] T. Hübert, S. Svoboda, and B. Oertel, “Wear resistant alumina coatings produced by a sol–gel processˮ, Surface and Coatings Technology, 201(1), pp. 487-491, 2006.
[15] Y. Adraider, Y.X. Pang, F. Nabhani, S.N. Hodgson, M.C. Sharp, A. Al-Waidh, “Deposition of alumina coatings on stainless steel by a combined laser/sol-gel techniqueˮ, Materials Letters, 91, pp.88–91, 2013.
[16] A. Aryasomayajula, N.X. Randall, M.H. Gordon, D. Bhat, “Tribological and mechanical properties of physical vapor deposited alpha alumina thin film coatingˮ, Thin Solid Films, 517(2), pp. 819-823, 2008.