بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر خواص کاربردی پوشش تبدیلی کروماته (آلوداین) توسط روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه فضایی ایران، پژوهشکده مواد و انرژی، اصفهان، ایران

چکیده

پوشش‌های تبدیلی کروماته با خواص ضد خوردگی به عنوان پوشش المان‌های خارجی سامانه‌های فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سه خاصیت اصلی این پوشش‌ها که در کاربرد هوافضا مؤثر هستند عبارتند از: مقاومت دربرابر خوردگی، استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه و مقاومت دربرابر سایش. در این مطالعه پارامترهای مؤثر بر خواص مورد اشاره شامل دما، مقدار اصلاح‌کننده و مقدار تسریع‌کننده واکنش بررسی شد و به‌منظور بهینه‌سازی این پارامترها از روش سطح پاسخ (RSM) در نرم‌افزار MiniTab استفاده گردید. مقدار تشکیل‌دهنده، زمان واکنش و زمان ماندگاری برای همه نمونه‌ها ثابت در نظر گرفته شد. مقاومت در برابر خوردگی توسط آزمون محیط مه‌‌نمکی 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 اصلاح‌کننده، g/lit8/1 تسریع‌کننده و در دمای C° 45 حاصل شد. بیشترین مقدار تنش کندگی پوشش از سطح زیر لایه برابر با MPa2/1 در مقدار اصلاح‌کننده g/lit4، تسریع‌کننده 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 اصلاح‌کننده g/lit 4، تسریع‌کننده 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 بهینه‌ی ضخامت، مقاومت سایشی و تنش کندگی کاهش می‌یابند.

کلیدواژه‌ها


  1. 1.Handbook, A. S. M. Surface Engineering, vol. 5, ASM International, Materials Park, OH, 2017.

    2.R. Grilli, Conversion coatings for aluminium alloys: a surface investigation for corrosion mechanisms, University of Surrey (United Kingdom), (2010).

    1. Secretariat, E.C.S.S, Space engineering: Multipaction design and test, ESA-ESTEC Report No. ECSS-E-20-01A, (2008).
    2. A.M. Pereia, B.D. Dunn, and G. Pimenta, Assessment of chemical conversion coatings for the protection of aluminium alloys: a comparison of Alodine 1200 with chromium-free conversion coatings, (No. ESA-STM-276), (2008).
    3. P. Pokorny, Chromate Conversion Coatings And Their Current Application, Metalurgija, 55(2) (2016) 253-256.
    4. K. Li, J. Liu, T. Lei, and T. Xiao, Optimization of process factors for self-healing vanadium-based conversion coating on AZ31 magnesium alloy. Applied Surface Science, 353 (2015) 811-819.
    5. R. Rungta, A Methodology for Optimizing Chromate Conversion Coating Process Parameters, (online) available: https://www.pcimag.com/articles/100232amethodology for optimizing chromate conversion coating process parameters, (March. 1, 2015).
    6. L.M. Janqour, and A.A. Sarabi, Optimization of coating process parameters and surface characterization for vanadium-based conversion coating on 2024 aluminum alloy. Progress in Organic Coatings, 133 (2019) 33-43.
    7. K. Saranya, M. Kalaiyarasan, and N. Rajendran, Selenium conversion coating on AZ31 Mg alloy: a solution for improved corrosion rate and enhanced bio-adaptability. Surface and Coatings Technology, 378 (2019) 124902.
    8. H.E. Mohammadloo, A.A. Sarabi, A.S. Alvani, R. Salimi, and H. Sameie, The effect of solution temperature and pH on corrosion performance and morphology of nanoceramic based conversion thin film. Materials and Corrosion, 64(6) (2013) 535-543.
    9. H.E. Mohammadloo, A.A. Sarabi, R.M. Hosseini, M. Sarayloo, H. Sameie, and R. Salimi, A comprehensive study of the green hexafluorozirconic acid-based conversion coating. Progress in Organic Coatings, 77(2) (2014) 322-330.
    10. J. Gou, M. Sun, X. Ma, G. Tang, and Y. Zhang, Effects of temperature and pH value on the morphology and corrosion resistance of titanium-containing conversion coating. Applied Surface Science Advances, 3 (2021) 100060.
    11. B. Liu, Q. Zhang, Y. Li, Y. Yang, T. Zhang, Y. Wang, Y. Shao, H. Sun, Z. Wang, and F. Wang, Optimization of the Corrosion Resistance of Electroless Ni–W–P Coatings on Magnesium Alloys by the Response Surface Methodology. Coatings, 11(1) (2021) 18.
    12. M.A. Domínguez-Crespo, E.Onofre-Bustamante, A.M. Torres-Huerta, and F.J. Rodríguez-Gómez, Morphology and corrosion performance of chromate conversion coatings on different substrates. Journal of the Mexican Chemical Society, 52(4) (2008) 241-248.
    13. A.K. Hussein, Application of Response Surface Methodology for Modelling and Optimization of Hot Corrosion Rate of Nimonic 75 Coated by Ce-doped Aluminizing-Titanizing. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences, 18(2) (2015) 240-249.
    14. M.A. Bezerra, R.E. Santelli, E.P. Oliveira, L.S. Villar, and L.A. Escaleira, Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry. Talanta, 76(5) (2008) 965-977.
    15. W. Zhu, W. Li, S. Mu, N. Fu, and Z. Liao, Comparative study on Ti/Zr/V and chromate conversion treated aluminum alloys: Anti-corrosion performance and epoxy coating adhesion properties. Applied Surface Science, 405 (2017) 157-168.