رفتار خوردگی و زیست سازگاری آلیاژ تیتانیوم پوشش‌دهی شده با نانولایه کاربید تانتالوم

در این تحقیق، نانولایه کاربید تانتالوم با ضخامت 500 نانومتر بر روی سطح آلیاژ Ti-6Al-4V با روش رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار با پرتو الکترونی به منظور اصلاح سطح زیرلایه، پوشش داده شد. با ارزیابی سختی سطح نمونه­ها، سختی سطح نمونه اصلاح شده با پوشش کاربید تانتالوم (Ti-6Al-4V/Ta2C) نسبت به نمونه بدون پوشش (Ti-6Al-4V) به عنوان شاهد از HV346 به HV640 افزایش یافت. هم­چنین با انجام آزمون خوردگی در محلول فیزیولوژیکی هنکس مشاهده گردید که چگالی جریان خوردگی در نمونه­ها در مقایسه با نمونه شاهد از  2 به  5/1 کاهش می­یابد که بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی نمونه اصلاح شده می­باشد. پس از آزمون خوردگی با بررسی میزان رهایش یون­های V، Al و Ti، غلظت عناصر آزاد شده پس از پوشش دهی به بیش از نصف میزان آنها در قبل از پوشش­دهی کاهش می­یابد. هم­چنین افزایش رشد و تکثیر سلول­های  MG-67(استئوبلاست) و چسبیدن و پهن شدن آنها بر روی سطح نمونه­های پوشش­دهی شده نسبت به نمونه شاهد توسط آزمون­های برون تنی و سمیت سلولی مشاهده گردید. نهایتاً، آزمون­های پراش پرتو ایکس، بررسی­های میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری به ترتیب برای شناسایی فازها، بررسی مورفولوژی و تعیین در صد عناصر نمونه­ها انجام گرفت. بنابراین نتایج این مطالعه نشان داد که آلیاژ Ti-6Al-4V پوشش داده شده با کاربید تانتالوم با توجه به مقاومت خوردگی و خواص سطحی عالی، گزینه مناسبی برای کاربرد در ایمپلنت­های ارتوپدی می­باشد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

طیف سنجی امپدانس و بررسی رفتار خوردگی پوشش های نانوکامپوزیتی کروم دی اکسید تیتانیم

در این تحقیق، نتایج طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی و خواص خوردگی پوششهای نانوکامپوزیتی کروم - دیاکسید تیتانیم  Cr-TiO2 از طریق رسوب همزمان نانوذرات حاصل از روش آبکاری الکتریکی ارائه شده است. پوشش نانوکامپوزیتی دیاکسیدتیتانیم با اندازه میانگین ذرات 21 nm محصول شرکت Evonik با درجه خلوص 99/5 درصد و ساختار کریستالی آناتاز )Anatase( در زمینه کروم پوشش در طی مدت زمان فرایند آبکاری بدست آمد. میانگین اندازه ضخامت پوشش نانوکامپوزیتی بر روی زیر الیهی فوالدی کمکربن از جنس ورق30 μm ،37.St بدست آمد. مورفولوژی سطح و ترکیب پوششها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به دستگاه آنالیز EDX Cr-TiO2 در مقایسه با پوشش کروم خالص، هموارتر و متراکمتر همراه با ممورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که مورفولوژی سطح پوشش نانوکامپوزیتی ریزترکهای کمتری میباشد و نانو ذرات دیاکسید تیتانیم به صورت یکنواخت در زمینه کروم پوشش توزیع شدهاند. رفتار الکتروشیمیایی پوششها در محلول های HNO3 در دمای 25±1˚C توسط روش پالریزاسیون پتانسیودینامیک و طیفسنجی خورنده مشتمل بر 0/5 مولار NaCl، یک مولار NaOH و یک موالر امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیوپویش نشان داد که با افزایش میزان نانوذرات دی اکسید تیتانیم در Cr-TiO2 در محلول های 0/5 مـوالر NaCl و یک مولار NaOH به صورت قابل توجهی پوشش، چگالی جریان خوردگی پوشش نانوکامپوزیتی TiO2 در پوشش، بهمقدار کاهش یافته و پتانسیل خوردگی به مقادیر با پتانسیل مثبتتر میل میکند. مقاومت پالریزاسیون نیز با افزایش میزان نانوذرات TiO2 در پوشش، باعث افزایش مقاومت به خوردگی و کاهش زیادی افزایش مییابد. از نتایج بدست آمده میتوان نتیجه گرفت که رسوب نانوذرات نرخ خوردگی پوشش کروم در محلولهای نمکی و قلیایی می شود. در ناحیه آندی منحنی های پالریزاسیون پوشش کروم خالص و پوششهای HNO3، تشکیل الیه رویین مشاهده شد. مشاهده شد که چگالی جریان رویین پوششهای نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم در محلول یک مولار 10-5( است. بنابراین، نرخ خوردگی لایه رویین A/cm2 10-4( بیشتر از پوشش کروم خالص)حدود A/cm2 نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم )حدود HNO3 بیشتر از پوشش کروم خالص است زیرا حضور نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش Cr-TiO2در محلول یک موالر پوششهای نانوکامپوزیتی کروم، پیوستگی الیه رویین پوشش نانوکامپوزیتی را مختل می کند و تخریب الیه رویین آن را تسریع میدهد و منجر به افزایش نرخ خوردگی در HNO3 مناسب نیستند. طیف امپدانس الکتروشیمیایی پوششها نشان داد که Cr-TiO2، در محلول پوشش می شود. از اینرو، پوشش های نانوکامپوزیتی سرعت خوردگی با مقاومت انتقال بار کنترل میشود و Rct با افزایش میزان نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش افزایش می یابد که دلالت بر افزایش مقاومت به خوردگی است.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

نگاهی مجدد به راه کارهای مقابله با خوردگی در صنعت کامپوزیت

دو عامل تمایل بازار و محدودیت بودجه باعث شده اند که برای تعمیر و جایگزین نمودن زیرساخت هایی که روی زمین یا زیر آن دچار خوردگی شده اند، از کامپوزیت ها بیشتر استفاده شود. آمارها حاکی از آن است که در آمریکا خوردگی فلزات هر سال بر اقتصاد آمریکا 300 میلیارد دلار هزینه اضافی تحمیل میکند. این هزینه ها صرف نگهداری، تعمیر و جایگزین نمودن سازه هایی است که دچار خوردگی شده اند. تولیدکنندگانی که با فلز سر و کار دارند همواره از استحکام بالای کامپوزیت ها بهره میبرند زیرا مثل آشیل، قهرمان اسطوره ای یونان که بجز پاشنه پا در تمام نقاط بدنش رویین تن بود، فلزات نیز از خوردگی رنج میبرند. کامپوزیت ها در برابر خوردگی از فلزات محافظت میکنند و اگر بخشی از سازه فلزی با کامپوزیت تقویت نشده باشد، سریع تر دچار خوردگی میگردد. اولین بار پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه به منظور جلوگیری از خوردگی مورد استفاده قرار گرفتند. این محصول با رزین های ایزوپلی استر که در مقابل خوردگی از خود مقاومت بسیار بالایی نشان میدهند، رقابت میکند. اگر چه امروزه رزین های اپوکسی وینیل استر بهتر از دیگر پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه در مقابل خوردگی مقاومت میکنند اما تولید کنندگان کامپوزیت سعی میکنند در بازارهایی که از پتانسیل به کارگیری کامپوزیت ها برخوردارند، تا مدت های مدیدی همچنان فعال باقی بمانند.

مطالعه خواص ضدخوردگی کامپوزیت پلی‌پیرول / پلی‌آنیلین (به عنوان پلیمر هادی)

در این تحقیق، خواص ضدخوردگی کامپوزیت پلی‌پیرول / پلی‌آنیلین (به عنوان پلیمر هادی) با استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی (طیف‌سنجی الکتروشیمیایی امپدانس، اندازه‌گیری‌های پتانسیل خوردگی و آزمون‌های پلاریزاسیون آندی) در محیط خورنده 3.5% کلرید سدیم بررسی شده است. کامپوزیت پلی‌پیرول / پلی‌آنیلین به روش پتانسیواستاتیک (کرنوآمپرومتری) بر روی پنل کربن استیل سنتز شد. تغییرات مقادیر ظرفیت خازن الکتریکی و مقاومت فیلم‌ها نسبت به زمان غوطه‌وری برای بررسی نفوذ‌پذیری فیلم‌های پوشرنگ در برابر آب مورد مطالعه قرار گرفتند. کامپوزیت پلی‌پیرول / پلی‌آنیلین در طی زمان‌های طولانی‌تر دارای نفوذ‌پذیری نسبتاً پایین‌ و رفتار کاتالیستی خوبی برای روئین کردن کربن استیل است. نتایج نشان دادند این کامپوزیت دارای رفتار ضدخوردگی بهتری نسب به هر کدام از پلیمرهای همگون (پلی‌پیرول و پلی‌آنیلین) می‌باشد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

بررسی رفتار خوردگی روکش کامپوزیتی سوپر آلیاژ پایه کبالت استلایت -6 کاربید بور در محیط نمکی

در تحقیق حاضر هدف بررسی رفتار خوردگی روکش های کامپوزیتی ایجاد شده از یک آلیاژ پایه کبالت به همراه فاز تقویت کننده کاربید بور در محیط های نمکی است. برای این منظور روکش هایی از کامپوزیت استلایت -6 کاربید بور (B4C) تولیـد شـده در نسبت های مختلف کاربید بور نسبت به استلایت 6، تحت فرایند جوشکاری GTAW بـر روی زیـر لایـه هـایی از فـولاد سـاده کربنی ایجاد گردید. همچنین اثر سرعت جوشکاری نیز با ثابت نگه داشتن جریان و ولتاژ قوس بر مقاومت به خوردگی روکش هـا مورد بررسی قرار گرفت. ضمن بررسی میکروسکوپی نوری از سطح مقطع روکش، مقاومت به خـوردگی روکـش هـا در محلـول استاندارد 5/3 درصد وزنی NaCl مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از بازرسی نمونه ها نشان داد که لایه ها ی روکش شده عمدتا شامل کاربید های نوع M7C3 ،M23C6 و نیز فاز زمینـه ی غنـی از کبالـت γ کـه مربـوط بـه آلیـاژ اسـتلایت و همچنـین کاربیدهای بور که به عنوان فاز تقویت کننده به روکش ها اضافه شده بودند می باشد. بـه منظـور ارزیـابی مقاومـت بـه خـوردگی آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و نیز امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه ها انجام گرفت . نتایج حاصل از بررسی هـا نشـان داد که با افزایش درصد کاربید بور در روکش ها و همچنین افزایش سرعت جوشکاری، چگالی جریا ن خوردگی و متعاقبا مقاومت به خوردگی روکش ها افزایش یافته است.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

خسارتهای خوردگی و راهکاری کامپوزیتها

یکی از مباحث بسیار مهم علمی ، فنی و اقتصادی که کم تر از یکصد سال است توجه دانشمندان و پژوهشگران را به خود جلب کرده و مطالعات بسیار زیادی بر روی آن صورت گرفته و می گیرد ، خوردگی و به ویژه خوردگی فلزات است . خوردگی در اصل تخریبیا فساد یک ماده در اثر واکنش با محیط پیرامون خود است .

خوردگی پدیده ای مخرب و هزینه آفرین است که همه ساله موجب هدر رفتن مبالغ هنگفتی از سرمایه کشور می شود . مصرف رو به افزایش مواد  شیمیایی خورنده و لزوم برقراری شرایط عملیاتی مختلف و بحرانی در واحدهای صنعتی ، سبب زیان های مالی و جانی فزاینده ای شده است . خوردگی علاوه بر صرف هزینه های بسیار گزاف که به صورت مستقیم و غیرمستقیم توسط صاحبان صنایع پرداخت می شود ، تأثیرات منفی دیگری نیز همانند از دست رفتن انرژی ، ماده ، ایمنی و خطرات زیست محیطی را به همراه خواهد داشت .