R p ,m − ΔE corr / βa ϕ(%) = ( R p ) × 10 × 100 (2)

در معادله ياد شده، φ مقدار تخلخل برحسب درصد، Rp,m مقاومت پلاريزاسيون زيرلايه فولادكربني بر حسب اهم، R p مقاومت پلاريزاسيون نمونه پس از فسفاتهكاري برحسب اهم، ΔEcorr اختلاف بين پتانسيل خوردگي فلز پايه پيش و پس از اعمال پوشش برحسب ولت و βa شيب خط تافل آندي نمودار پلاريزاسيون مربوط به فولاد كربني بر حسب V/dcade است [22].
همچنين، به كمك قانون فارادي، ميتوان نرخ نفوذ خوردگي را نيز به وسيله رابطه 3 محاسبه كرد. در اين رابطه m ظرفيت الكتروني3، M جرم اتمي و ρ چگالي ماده است.
181047272789

CPR(mpy) = 0.0129 Mimcorrρ
از سوي ديگر، با توجه به اينكه پوشش فسفاته عايق الكتريكي است و خوردگي نمونه فسفاتهكاري شده از راه تبادل الكتريكي بين فلزپايه (فولاد) و محيط خورنده در طول تخلخلهاي پوشش انجام ميشود، بنابراين، در مقاله كنوني با فرض خوردگي فولاد، نرخ خوردگي بر حسب
mpy از رابطه 4 محاسبه شد [21].
mpy = 0.0457 icorr (mA/ m2)
همچنين، براي اندازهگيري بازده حفاظت از خوردگي رابطه 5 بكار برده شد [23].
icorr
(η%) = 1 − (icorr0) ×100

بحث و نتايج
مطالعهي ساختار پوشش فسفاته
شكل1 تصاوير SEM پوشش اعمالي بر سطح فولاد سادهكربني را نشان ميدهد. همان گونه كه مشاهده مي ود، لايه فسفاته شامل بلورهاي درشت هوپيت و زمينه متشكل از بلورهاي ريزدانه فسفوفيليت است كه ساختار معمول پوشش فسفاته Zn ميباشد.

3- M → M m + + me
مطالعه تغييرات درصد كاهش وزن پوشش براي نمونه فسفاته شده در دماهاي گوناگون عمليات حرارتي
شكل 2، درصد كاهش وزن پوشش فسفاتهZn را پساز عمليات حرارتي تا دماي 300 درجه سانتي گـراد نـشانميدهد. در واقع ، تبخير آب ساختاري فازهـاي موجـود درلايه فسفاته به هنگام عمليات حرارتي آن، سبب كاهش دروزن پوشش ميشود [14و 13].

تعيين دما ي بهينه عمليات حرارت ي پوشش فسفاته با توجه به ارزياب ي مقاومت به خوردگي
منحنيهاي پلاريزاسيون نمونههاي فسفاته كاري شـدهك ه در دماه اي گون اگون م ورد عملي ات حرارت ي ق رار گرفته ند، به همراه نمونـهاي كـه عمليـات حرارتـي نـشده،جهت مقايسه در شكل3 نشان داده شده است. با توجه بـهاين منحني ها مقادير مقاومت پلاريزاسيون (RP)، دانـسيته جريان خوردگي (icorr)، پتانسيل خوردگي و نرخ خـوردگيمحاسبه شد و نتايج در جدول 2 آمدهاند.
شكل4 نيز تاثير دماي گونـاگون عمليـات حرارتـي بـرچگ الي جري ان خ وردگي (icorr) و معك وس مقاوم ت ب ه خوردگي (1/RP) نمونه فسفاتهكاري شده را نشان ميدهد.
همان گونه كه از نتـايج مـشاهده مـيشـود، عمليـاتحرارتي پوشش فسفاته تا دمـاي 120 درجـهسـانتي گـرادمفيد بوده و منجر به بهبود خواص حفـاظتي نمونـه نظيـرافـزايش مقاومـت پلاريزاسـيون و كـاهش چگـالي جريـانخوردگي ميشود كه به دليـل كـاهش آب سـاختاري فـازهوپيت موجود در پوشش است، ولي با افزايش دما به 180 درجهسانتيگراد و دماهاي بالاتر، به احتمال زياد، به دليـلانجام استحاله فازي ارتورومبيك به مونوكلينيك، مقاومـتبه خور دگي كاهش مييابد زيرا مقاومت بـه خـوردگي فـازمونوكلينيك نسبت به اورتورومبيك پايينتر است [14]. از سوي ديگر، تجزيـه حرارتـي تركيـب فـسفاته در دماهـايبـالاتر، بـا تغييـر پارامترهـاي شـبكه فازهـاي موجـود در پوشش، سبب كاهش حجم و در نتيجه، القاي تنش مي ود.
بنابراين، ترك ها در نتيجه القاي چنين تنشهايي، سرتاسرضخامت پوشش و عمود بر فصل مشترك پوشش/ زيرلايـهگسترش مي يابند و منجر به كاهش مقاومت بـه خـوردگيمــيشــوند [13]. بنــابراين، در كــل مــي تــوان چنــيننتيجه گيري كرد كه ميكرو حفـرات تـشكيل شـده در اثـرآبزدايـي پوشـش فـسفاته در دمـاهـاي پـايين عمليـات حرارتي، نه تنهـا تـاثير چنـداني بـر كـاهش مقاومـت بـهخوردگي نداشتند بلكه در اين حالـت بـه دليـل آبزدايـيپوشـش، مقاومـت بـه خـوردگي افـزايش يافـت، ولـي در دماهاي بالاتر عمليات حرارتي، به دليل تغيير پارامترهـايشبكه بلورهاي فسفاته، اين ميكرو حفـرات بـه تـركهـايماكرو تبديل شده، منجر به كاهش مقاومـت بـه خـوردگيشدند. بنابراين، با توجـه بـه نتـايج آزمـون، دمـاي بهينـهعمليات حرارتي براي پوشش فسفاتهZn اعمال ي بر سـطحفولاد ساده كربني، دماي 120 درجه سـانتيگـراد انتخـابشد. گفتني است كه انجام عمليات حرارتي نمونـه فـسفاتهشده تا دماهاي بالاتر (350 درجه سـانتيگـراد ) و بررسـيتغييرات ايجاد شده در مقاومـت بـه خـوردگي بـه وسـيله آزمون پلاريزاسيون، صرفا جهت اطمينان از نتـايج بدسـتآمده مبني بر كاهش قدرت حفاظـت پوشـش فـسفاته بـههنگام عمليات حرارتـي در دماهـاي بـالاتر از 120 درجـهسانتيگراد، انجام گرفت.

نتيجهگيري
در اين مقاله به مطالعه تاثير دماها ي گوناگون عمليات حرارتي پوشش فسفاته Zn اعمالي روي سطح فولاد ساده كربني، بر درصد كاهش وزن و خواص حفاظتي آن پرداخته شد. تصاوير SEM از پوشش اعمالي، بلورهاي درشت هوپيت را به همراه زمينه غني از فاز فسفوفليت نشان داد كه ساختار معمول اين پوشش است. همچنين، نتايج نشان دادند، از دست رفتن آب ساختاري فازهاي هوپيت و فسفوفيليت موجود در پوشش در حين عمليات حرارتي منجر به كاهش وزن آن شد. با افزايش دما نيز وزن پوشش كاهش بيشتري پيدا كرد. از سوي ديگر، ارزيابي خواص حفاظتي پوششها به وسيله آزمون پلاريزاسيون پس از انجام عمليات حرارتي در دماهاي گوناگون، نشان داد كه حرارتدهي لايه فسفاته تا دماي 120 درجه سانتيگراد مفيد بوده و سبب افزايش مقاومت به خوردگي آن ميشود كه دليل آن تبخير آب ساختاري موجود در فاز هوپيت است، اما با افزايش دما به 180 درجهسانتيگراد و دماهاي بالاتر، مقاومت به خوردگي كاهش يافت كه به احتمال زياد، به دليل انجام استحاله فازي ارتورومبيك به مونوكلينيك و نيز تركدار شدن پوشش است.
cast AZ91D magnesium alloy”, Trans
Nonferrous Met Soc China, 18, 344-348, 2008.
H. Zhang, G. Yao and Sh. Wang, “A chrome-free conversion coating for magnesium–lithium alloy by a phosphate– permanganate solution”, Surface & Coatings Technology, 202, 1825-1830, 2008.
T. S. N.Sankara Narayanan, “Surface pretreatment by phosphate conversion coating- a review”, National Metallurgy Laboratory, 9, 130-177, 2005.
C. M. Wang, H. Ch. Liau, and W. T. Tsai, “Effect of heat treatment on the microstructure and electrochemical behavior of manganese phosphate coating”, Materials Chemistry and Physics, 102, 207–213,2007.
T. Biestek and j. Weber, “Electrolytic and chemical conversion coatings, A concise surrey of their production, properties and testing” Wgdawnictwa Naukowo Technicane, 42, 128-224, 1976.
P. T. Olesen, “Electrolytic deposition of amorphous and crystalline Zinc calcium phosphates”, Materials Science, 33, 30593063, 1998.
D. B. Freeman, phosphating and metal pretreatment: A Guide to modern processes, Industrial press, Inc., 34, 43-59, 1989.
Metals handbook, 9th Ed, vol. 5, pp: 379-

404
W. J. Wittke, “Phosphate coating”, Metal Finishing, 37, 576-620, 1980.
S. Scislowski, “phosphating, part II-Total Acid, free Acid and pH”, Metal Finishing, 84, 35-40, 1991.
Din-50942, “Phosphating of metals”, 1987
E. E. Stansbury, R.A. Buchanan,
“Fundamentals of electrochemical corrosion”, ASM International, 86, 178-180, 2000.
V. d. Freitas. C. Lins, G. Francisco, “Electrochemical impedance spectroscopy and linear polarization applied to evaluation of porosity of phosphate conversion coatings on electrogalvanized steels”, Applied Surface Science, 253, 2875–2884, 2006.

Refrences
L.Y. Niu, Z.H. Jiang and G.Y. Li, “A study and application of zinc phosphate coating on
AZ91D magnesium alloy”, Surface &
Coatings Technology, 200, 3021-30263, 2006.
N. Li-yuan, “Cathodic phosphate coating containing nano zinc particles on magnesium alloy”, Trans Nonferrous Met Soc China, 18, 365-368, 2008.
T.S.N. Sankara Narayanan, S. Jegannathanand and K. Ravichandran
“Corrosion resistance of phosphate coatings obtained by cathodic electrochemical treatment: Role of anode–graphite versus steel”, Progress in Organic Coatings, 55, 355362, 2006.
G.Y. Li, J.S. Lian and L.Y. Niu, “Growth of zinc phosphate coatings on AZ91D magnesium alloy”, Surface & Coatings Technology, 201, 1814-1820, 2006.
Y. Totik, “The corrosion behaviour of manganese phosphate coatings applied to AISI 4140 steel subjected to different heat treatments”, Surface & Coatings Technology, 200, 2711-2717, 2006.
M. Manna, “Characterisation of phosphate coatings obtained using nitric acid free phosphate solution on three steel substrates: An option to simulate TMT rebars surfaces”, Surface & Coatings Technology, 203, 19131918, 2009.
G. M. Zhan, and S. G. Kapoor, “The effects of surface roughness on sheet steels after phosphating”, Corrosion Science, 24, 977-991, 1984.
P.-E. Tegehall, and N. G. Vannerberg, “Nucleation and formation of zinc phosphate conversion coating on cold-rolled steel”, Corrosion Science, 32, 635-652, 1991.
J.B. Bajat a, V.B. Miskovi and C-Stankovi, “Adhesion characteristics and corrosion stability of epoxy coatings electrodeposited on phosphated hot-dip galvanized steel”, Progress in Organic Coatings, 63, 201-208, 2008.
L. Feng, Sh. Da-Yongand and H. En-Hou,
“Barium phosphate conversion coating on die-
23- E. P. Banczek, P. R. P.Rodrigues, “The Surface & Coatings Technology, 202, 2008– effects of niobium and nickel on the corrosion 2014. resistance of the zinc phosphate layers”,
پيوستها

جدول 1- تركيب شيميايي فولاد 37 St .

Fe
C
پاي
ه

17
/
0

5
/
0

3
/
0

04
/
0

04
/
0

مقدار

)
wt.%
(

Fe

C

پاي

ه

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

17

/

0


دیدگاهتان را بنویسید