اثر محتوای فسفر بر ریزساختار و فرسایش مقاومت در برابر خوردگی پوشش های Ni-Co-Fe-P الکترورسوب شده

پوشش های آلیاژ چهارتایی Ni-Co-Fe-P الکترورسوب داده شدند و وابستگی ریزساختار و فرسایش-مقاومت در برابر خوردگی با محتوای P متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. با افزودن H3PO3 از 0 تا 40 گرم L-1 بهحمام الکترولیت، محتوای فسفر در پوشش آلیاژ چهارتایی Ni-Co-Fe-P به 12.92 درصد وزنی افزایش یافت. همراه بابا افزایش محتوای فسفر، ریزساختار از یک ساختار مرکب کریستالی و آمورف به یک ساختار تبدیل شد.آمورف خالص و سپس به ساختار کامپوزیتی دیگر، در حالی که اندازه دانه به تدریج تصفیه شد و سختی میکرو به وضوح از حدود 510 به 1150 HV افزایش یافت. نرخ خوردگی و هم افزایی بین فرسایشو با افزایش مقدار فسفر ابتدا خوردگی افزایش و سپس کاهش یافت. منحنی های پلاریزاسیون شناسایی شدنددر جریان دوغاب با سرعت ضربه 19/4 متر بر ثانیه، تمایل به انفعال را برای همه پوشش‌های رسوب‌شده نشان می‌دهد.پوشش Ni-Co-Fe-12.92P رسوب‌شده از غلظت H3PO3 40 گرم در لیتر دارای بهترین فرسایش – خوردگی است.مقاومت به دلیل بالاترین سختی و کمترین چگالی جریان خوردگی. مقادیر زیادی ترک خوردگیلب ها در امتداد شیارهای ریز شخم را می توان بر روی مورفولوژی سطح فرسوده پوشش های رسوب داده شده مشاهده کرد و مکانیسم سایش غالب، برش مکانیکی میکرو در پوشش های Ni-Co-Fe-P در هنگام قرار گرفتن است.به فرسایش - خوردگی در جریان دوغاب.1. معرفیفرسایش - خوردگی یک تخریب رایج موادی است که در سیال دو فازی اعمال می شود، به ویژه دوغاب شن و ماسه نفتی یا ماسه شور.[1-2]. به منظور بهبود مقاومت در برابر فرسایش پلاستیک های تقویت شده با الیاف، لایه های فلزی محافظ الکترورسوبی شده در نظر گرفته شده است.[3]. و رسوب الکترولیتی یک پوشش مبتنی بر Ni-Co بر روی کربنفولاد قادر است سختی و مقاومت را به میزان قابل توجهی افزایش دهدبه سایش و خوردگی فولاد در دوغاب شن و ماسه روغنی [1]. قبلی ماکار همچنین راه ممکنی را برای بهبود مقاومت در برابر فرسایش - خوردگی فولاد با پوشش‌های الکترورسوب‌شده نشان داد [4].بر اساس آبکاری نیکل، رسوب همزمان کبالت با نیک el به طور گسترده برای بهبود پیوندهای مکانیکی مناسب و مقاومت در برابر خوردگی مورد مطالعه قرار گرفت [5]. در سال های اخیر، سه گانه Ni-Co-Feآلیاژها به شدت مورد مطالعه قرار گرفته اند زیرا این آلیاژهای سه تایی هستندالقای اشباع بالاتر و میدان اجباری کمتری را نسبت به آلیاژهای مغناطیسی دو ناری نشان می دهد [6]. در واقع، پوشش آلیاژ Ni-Co-Fe نیز وجود داردجذب به عنوان یک آلیاژ فلز واسطه مهم برای برجسته آن استخواص فیزیکی و شیمیایی [7]. سختی آن، مقاومت در برابر خوردگیو درخشندگی سطحی نزدیک به رسوب سخت کروم استو ممکن است در درجه خاصی جایگزین روکش کروم سخت پرکاربرد واقعی شود [8].از آنجایی که پذیرفته شده است که سختی، سایش و مقاومت در برابر خوردگی پوشش‌های Ni-P به وضوح تحت تأثیر ترکیب فسفر روس [9-10] است، محتویات مختلف فسفر در مورد بررسی قرار گرفت.به منظور درک اثر ترکیب بر روی خواص مکانیکی رسوبات الکترونی نیکل-P [11]. بر این اساس، ریزساختار ازآمورف، نانوبلور و کامپوزیت آنها به دست آمدمحتویات مختلف فسفر [9-11]. علاوه بر این، اضافه شدن از0.45 مولار هیپوفسفیت سدیم به الکترولیت پایه کلرید نیز می تواندمقاومت در برابر خوردگی پوشش های الکترورسوبی شده را بهبود می بخشد [12].بنابراین، افزودن فسفر قرار بود سختی، سایش و مقاومت در برابر خوردگی پوشش‌های Ni-Co-Fe را بهبود بخشد. با این حالمقالات در مورد پوشش های آلیاژ چهارتایی Ni-Co-Fe-P بسیار محدود بود.با افزودن H3PO3 به حمام الکترولیت، پوشش Ni-Co-Fe-P ایجاد شدرسوب داده شده و دارای سختی بالاتر و ضریب اصطکاک کمتر استو نرخ سایش در مقایسه با سه تایی Ni-Co-Fe الکترورسوب شدهپوشش آلیاژی [13]. با این حال، هنوز در مورد تأثیر آن مشخص نیستمحتوای فسفر بر روی خواص فیزیکی یا شیمیایی. بنابراین، دراین کار، وابستگی ریزساختار و فرسایش - خوردگی است. 2. کار آزمایشی2.1. رسوب الکتریکی پوشش های آلیاژ Ni-Co-Fe-Pپوشش های آلیاژ Ni-Co-Fe-P با ضخامت حدود 30 تا 40 میکرومتربه صورت گالوانوستاتیک از الکترولیت متشکل ازNiSO4·6H2O 120 گرم L-1NiCl2·6H2O 40 گرم L-1، FeSO4·7H2O 20 گرم L-1،CoCl2·7H2O 10 گرم L-1 و سایر مواد افزودنی. در طول رسوب الکتریکی،غلظت H3PO3 (10 تا 40 گرم در لیتر) برای تولید پوشش های آلیاژ Ni-Co Fe-P با محتویات مختلف P تنظیم شد. همه مواد شیمیایی معرف بودنددرجه بندی و در آب مقطر حل می شود. مقدار pH محلول بودروی 1.8 تنظیم شد. یک ورق نیکل خالص و یک میله استوانه ای AISI 1045با قطر 4 میلی متر و طول 40 میلی متر به عنوان آند و کاتد استفاده شدبه ترتیب. چگالی جریان 2 A dm-2 و دمای 65 درجه سانتیگراددر تمام مراحل آبکاری حفظ شدند. و زمان آبکاریدر 3 ساعت کنترل شد. پس از رسوب الکتریکی، نمونه ها در داخل شستشو داده شدندآب جاری و اتانول، در هوای گرم خشک شده و سپس برای زغال زایی و آزمون فرسایش - خوردگی نگهداری می شود. 2.2. خصوصیات موادپوشش ها با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) مشخص شدندبرای تعیین ساختار مورفولوژی سطح و موقعیت ترکیب شیمیایی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی S3400 (SEM) بدست آمد.مجهز به طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDS). ریزسختی با استفاده از دستگاه میکروسختی دیجیتال HXD-1000TC توسط دستگاه تشخیص داده شداستاندارد GB4342-84 و در 5 موقعیت تصادفی واقع در سطح الکترورسوب شده برای هر نمونه اندازه گیری شد. یک بار ثابت0.98 نیوتن برای 15 ثانیه برای ایجاد فرورفتگی در رسوبات اعمال شد.میانگین 5 قرائت به عنوان مقدار سختی برای هر نمونه در نظر گرفته شد. اندازه گیری های الکتروشیمیایی توسط سیستم PS-268A (پکن، چین) با یک الکترود شمارنده پلاتین و یکالکترود مرجع الکترود کالامل اشباع (SCE) در 3.5٪ NaClمحلول آبی برای خوردگی استاتیکی و در ماسه حاوی دوغاب برایخوردگی دینامیک قبل از انجام آزمایشات الکتروشیمیایی، نمونه ها بودنددر محلول سدیم کلرید 3.5 درصد وزنی در دمای اتاق نگهداری شد و پتانسیل مدار باز (OCP) اندازه‌گیری و ثبت شد تا زمانی که تغییرات بیشتری ایجاد نشد.مشاهده شده (b10 mV h-1). تمام آزمایش‌های خوردگی در یک سلول استاندارد سه الکترودی انجام شد، جایی که میله فولادی رسوب‌شده در آن قرار داشت.به عنوان الکترود کار (WE)، یک الکترود کالامل اشباع (SCE) استفاده می شود.به عنوان الکترود مرجع و یک صفحه پلاتین به عنوان الکترود کمکی. درحداقل دو آزمون برای هر نمونه به منظور تایید تکرارپذیری نتایج انجام شد.2.3. آزمون فرسایش – خوردگیآزمون‌های فرسایش خوردگی با فرسایش گلدان دوغابی انجام شدتستر (سیستم فرسایش – خوردگی نوع MSH، چین) مجهز به سیستم آشکارساز الکتروشیمیایی. این عمدتا از یک دستگاه چرخان تشکیل شده استو نمودار شماتیک تستر فرسایش در شکل 1 نشان داده شده است.که توسط راجهرم و همکاران نیز توصیف شده است. [14]. نمونه ها بودندبر روی نگهدارنده لبه دیسک دوار با قطر 20 میلی متر نصب شده و موتور نمونه را با سرعت چرخش 400 دور در دقیقه در دوغاب می چرخاند. سرعت ضربه به معنای سرعت ذره استسرعت به عنوان تاثیر بر نمونه و می توان آن را به عنوان تفاوت سرعت بین چرخش و جریان در نظر گرفت. بنابراین سرعت ضربه واقعی استکمتر از سرعت چرخش زیرا سرعت چرخش آسان استشناسایی و برای مقایسه فرسایش – خوردگی با سرعت ضربه مفید است.سرعت خط دیسک چرخش برای نشان دادن مکان ضربه (Vi) استفاده شد. می توان آن را از قطر (D) و چرخش محاسبه کردسرعت (Vr) با استفاده از این معادله Vi = πDVr. بنابراین مکان اسمی ve ضربه 4.19 m s-1 در سرعت چرخش 400 rpm در این مطالعه است. در فرسایش ما از ماسه های سیلیکا با میانگین اندازه 250 تا 550 میکرومتر استفاده شد.تست های خوردگی هر آزمون فرسایش خوردگی به مدت 3 ساعت انجام شدگلدان دوغاب با محلول آبی 10 لیتری حاوی 10 درصد وزنی پر شد.ذرات شن و 3.5٪ NaCl. دوغاب قدیمی با دوغاب تازه جایگزین شدبرای هر سه آزمایش در این مطالعه حاضر، از دست دادن جرم ناشی ازفرسایش خالص (ما) برابر با از دست دادن جرم در مقطر فرض شدآب حاوی 10 درصد وزنی ذرات ماسه بدون افزودن NaCl. بهکاهش جرم ناشی از خوردگی خالص (Wc)، آزمایش در 3.5٪ انجام شد.محلول NaCl بدون ذرات شن و ماسه. هم افزایی بین فرسایشو خوردگی (Ws) به عنوان تفاوت بین کل بیان شداز دست دادن جرم (Wt) و مجموع We و Wc. سه تکرار تست سایشبرای به حداقل رساندن پراکندگی داده ها انجام شد. همه نمونه هاابتدا توسط کاغذ SiC در شن 800 # آسیاب شده و با رنگ ace چربی زدایی شدند، سپس در حمام اولتراسونیک با اتانول تمیز شدند و قبل از اندازه گیری وزن سنجی از دست دادن جرم در دس اکاتورها در هوا خشک شدند.اندازه گیری وزن سنجی با استفاده از ترازوی دقیق انجام شدبا دقت 0.1± میلی گرم. اندازه گیری ها شش بار تکرار شدبرای هر نمونه حداکثر و حداقل مقادیر به دست آمددور انداخته شد. 4 قرائت باقیمانده برای به دست آوردن میانگین از دست دادن توده سنی برای هر نمونه آزمایش به طور میانگین محاسبه شد. تمام اندازه گیری های الکتروشیمیاییو آزمون های فرسایش خوردگی در دمای محیط انجام شد. 3. نتایج و بحث3.1. مورفولوژی و ترکیب شیمیاییشکل 2 مورفولوژی سطح رسوبات الکترو آلیاژ Ni-Co-Fe-P را با محتویات مختلف فسفر نشان می دهد. دارای مورفولوژی مستعمره ماننداندازه های مختلف در همه نمونه ها دیده می شود. و هر مستعمره می تواند باشدمشخص شد که حاوی چندین دانه کوچکتر است. مورفولوژی های سطحی مشابهپوشش رسوب‌شده نیز در Ni-Co-W [15] و Ni-P مشاهده شد[16] آلیاژها. قابل توجه است که ترک ها روی آلیاژ Ni-Co-Fe-P رسوب کرده انداز الکترولیت حاوی 10 گرم L-1 H3PO3، که نشان دهنده یک بالا استتنش داخلی در پوشش نهشته شده در این H3PO3 ایجاد شدتمرکز. با افزایش غلظت H3PO3، ساختار کولونی مانند کوچکتری به دست می آید. این نشان دهنده ادغام فسفر استبرای پالایش اندازه دانه پوشش های آلیاژ Ni-Co-Fe-P مفید است.الگوهای معمولی EDS پوشش‌های آلیاژ Ni-Co-Fe-P رسوب‌شده ازغلظت های مختلف H3PO3 در شکل 3 نشان داده شده است.مشاهده می شود، محتوای P در پوشش Ni-Co-Fe-P با افزایش افزایش می یابدغلظت H3PO3 در حمام آبکاری. با افزایش ازغلظت H3PO3 از 10 تا 40 گرم در لیتر، محتوای P از افزایش یافته است5.60 تا 12.92 درصد وزنی. علاوه بر این، نه تنها محتویات عناصر دیگرمتشکل از آلیاژ Ni-Co-Fe-P کاهش یافت، اما محتوای نسبی آنها نیز کاهش یافتدرصد با افزایش غلظت H3PO3 متفاوت بود.4. نتیجه گیریپوشش‌های آلیاژ چهارتایی Ni-Co-Fe-P الکترورسوب داده شدند ومحتوای فسفر پوشش رسوب‌شده با تغییر آن تنظیم شدغلظت H3PO3 ریزساختار و وابستگی مقاومت به فرسایش - خوردگی محتوای فسفر پوشش‌های Ni-Co-Fe-Pمورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که:(1) مورفولوژی سطح پوشش ها مانند کلونی نشان داده شدساختار و افزایش غلظت H3PO3 مفید استبه پالایش اندازه دانه محتوای فسفر Ni-Co-Fe-Pپوشش با افزایش غلظت H3PO3 در داخل افزایش یافتحمام آبکاری(2) ریزساختار از ساختاری مرکب از کریستال های بلند و بی شکل به یک آمورف خالص و سپس به دیگری تبدیل شد.ساختار ترکیبی با افزایش محتوای P. و سختی مایل به‌عنوان پوشش رسوب‌شده به طور قابل‌توجهی افزایش یافتحدود دو بار(3) پلاریزاسیون آندی پوشش‌های رسوب‌شده در 3.5 درصد وزنی NaClراه حل نشان می دهد که مقاومت در برابر خوردگی ابتدا با کاهش یافتافزودن H3PO3 و سپس با افزودن H3PO3 بیشتر افزایش یافت.تمایل به انفعال را می توان از قطبی شدن مشاهده کردمنحنی‌های پوشش‌های رسوب‌شده و پوشش Ni-Co-Fe-12.92Pبهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد.(4) نرخ تلفات جرمی پوشش رسوب‌شده در فرسایش - خوردگیآزمون نشان می دهد که محتوای فسفر بالا برای بهبود مقاومت در برابر فرسایش - خوردگی مفید است در حالی که هم افزایی بین فرسایشو خوردگی ابتدا افزایش یافته و سپس با افزایش محتوای فسفر کاهش می یابد. پوشش Ni-Co-Fe-12.92P بهترین ها را داردمقاومت در برابر فرسایش - خوردگی به دلیل بالاترین سختی وکمترین چگالی جریان خوردگی(5) مکانیزم سایش میکرو برش مکانیکی در اینها غالب استانواع پوشش های آلیاژی چهارتایی در معرض فرسایش –خوردگی در جریان دوغاب.

منابع: [1] Y. Yang, Y.F. Cheng, Electrolytic deposition of Ni-Co-SiC nano-coating for erosion-en�hanced corrosion of carbon steel pipes in oilsand slurry, Surf. Coat. Technol. 205 (2011) 3198–3204. [2] X. Ji, J. Zhao, S. Yang, L. Gu, Erosion–corrosion behavior of electrodeposited amor�phous Ni-W-P coating in saline-sand slurry, Corrosion 69 (2013) 593–600. [3] A.H. Whitehead, H. Simunkova, P. Lammel, J. Wosik, N. Zhang, B. Gollas, Rain erosion characteristics of electrodeposited Ni-SiC metal-matrix composite layers, Wear 270 (2011) 695–702. editor:A.Salemi