اثر دمای پخت بر خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی پوششهای آلومینایی اعمال شده بر روی فولاد کربنی

میراحمدی, حمید; کلانتر, مهدی; مصلایی پور, مسعود; کیوانی, احمد

doi:10.30501/jamt.2017.70352

اثر دمای پخت بر خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی پوششهای آلومینایی اعمال شده بر روی فولاد کربنی

نویسندگان

حمید میراحمدی ¹

مهدی کلانتر ²

مسعود مصلایی پور ²

احمد کیوانی ³

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.

10.30501/jamt.2017.70352

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

پوشش آلومینا

سل ژل

مقاومت به خوردگی

مقاومت به سایش

استحکام چسبندگی

فولاد کربنی

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.