تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش های نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو نانو
یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما دارد رشته مهندسی مواد و متالوژی هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی در تمامی گرایشهای آن برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش های نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو نانو ” با فرمت Word (قابل ویرایش) در 85 صفحه را معرفی مینماید.
چکیده پایان نامه تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش های نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو نانو :
پوشش های نیکل از حمام های کلریدی حاوی مقادیر مختلف آمونیوم کلرید با روش رسوب دهی الکتریکی دو مرحله ای و بدون وقفه تهیه شدند. مورفولوژی، توپوگرافی و بافت پوشش ها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پروفیلومتر کانفوکال و پراشسنج اشعه ایکس (XRD) مطالعه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوشش حاصل از حمام پوشش دهی فاقدآمونیوم کلرید دارای ساختارهای میکرو مخروطی هستند. افزودن آمونیوم کلرید به حمام پوشش دهی باعث تشکیل ساختارهای مخروطی متقارنتر، تیز تر و ظریفتری شد و همچنین در حضور g. L-1 200 آمونیوم کلرید، ساختار میکرو- نانو مخروطی یکنواخت تری به دست آمد. تشکیل ساختارهای میکرو- نانو مخروطی شکل به وسیله تئوری “رشد توسط نابجایی های پیچی” تحلیل شد. آنالیز XRD نشان داد که آمونیوم کلرید سبب تغییر جهت گیری مرجح صفحات کریستالی پوشش از (220) به (111) میشود. نقش آمونیوم کلرید با روشهای ولتامتری چرخهای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مطالعه شد.
نتایج نشان داد که آمونیوم کلرید با تشکیل کمپلکسهای نیکل- آمونیاک باعث افزایش مقاومت انتقال بار در فرایند رسوب دهی الکتریکی نیکل میشود و بنابراین از جوانه زنی رسوبات نیکل ممانعت میکند. ترشوندگی پوششهای نیکل با اندازه گیری زاویه تماس آنها با آب بررسی شد و مشاهده شد که پوشش های تازه تهیه شده رفتار فوق آبدوست دارند و با نگهداری آنها در هوا، زاویه تماس به طور تدریجی افزایش مییابد و نهایتا بعد از 2 هفته نگهداری در هوا، پوششها فوق آبگریز میشوند. افزایش زاویه تماس در طول مدت نگهداری در هوا به جذب مواد آلی روی سطح پوششها نسبت داده شد. زبری متوسط پوشش تهیه شده از حمام حاوی g. L-1 200 آمونیوم کلرید بیشتر از پوششهای دیگر بود، بنابراین طبق مدل ونزل این پوشش فوق آبگریز تر از پوششهای دیگر شد. مقاومت به خوردگی پوششها با آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به صورت غوطه وری مدت دار در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید بررسی شد.
نتایج نشان داد که خاصیت فوق آبگریزی باعث افزایش به طور میانگین 12 برابری مقاومت پلاریزاسیون پوششها می شود. با افزایش زمان غوطه وری مقاومت پلاریزاسیون به طور تدریجی کاهش یافت که ناشی از کاهش خاصیت آبگریزی بود. بعد از حذف خاصیت آبگریزی، مقاومت پلاریزاسیون تمامی پوششها شروع به افزایش چشمگیری کرد. این افزایش ناشی از تشکیل فیلم رویین در سطح پوششها در اثر خوردگی در محلول خورنده بود. برای مطالعه دقیقتر اثر اصلاح کننده کریستال، پوشش های نیکل در حضور افزودنی دیگری با نام اتیلن دی آمونیوم دیکلرید با فرایند رسوب دهی الکتریکی دو مرحلهای تهیه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوشش های نیکل حاصل، فاقد ساختار میکرو- نانو مخروطی مطلوب میباشند. زبری پوششهای تهیه شده کمتر از پوششهای تهیه شده از حمام های آمونیوم کلریدی بود، بنابراین با نگهداری در هوا پوششها صرفاً آبگریز شدند. بررسی مقاومت به خوردگی این پوششها نشان داد که خاصیت آبگریزی برخلاف فوق آبگریزی اثر چندانی روی مقاومت به خوردگی ندارد. مقاومت پلاریزاسیون این پوششها نیز با افزایش زمان غوطه وری افزایش یافت اما میزان افزایش آن کمتر از میزان مشاهده شده در پوششهای حاصل از حمام آمونیوم کلرید بود. نتایج شبیه سازی داده های امپدانس نشان داد که تجمع محصولات خوردگی و پلاگ شدن سطح باعث بهبود مقاومت به خوردگی شده است.
کلمات کلیدی: فوق آبگریزی، نیکل، رسوب دهی الکتریکی، آمونیوم کلرید، اتیلن دی آمونیوم دی کلرید
فهرست مطالب
فهرست مطالب………………………………………………. هشت
چکیده………………………………………………………………. 1
فصل اول: مقدمه
فصل دوم: مروری بر منابع
2-1 معرفی و تاریخچه………………………………………………………………………. 4
2-2 ترشوندگی سطوح جامد و اهمیت آن…………………………………………………… 5
2-3 پارامترهای آبگریزی……………………………………………………………………………………… 6
2-3-1 زاویه تماس ظاهری…………………………………………………………………………. 6
2-3-2 پسماند زاویه تماس…………………………………………………………………………………… 7
2-3-3 زاویه لغزش………………………………………………………………………………………………. 7
2-4 مدل‌های ترشوندگی………………………………………………………….. 8
2-4-1 مدل یانگ……………………………………………………………….. 8
2-4-2 مدل ونزل………………………………………………………………………… 8
2-4-3 مدل کاسی باکستر…………………………………………………………………………… 9
2-4-4 حالت شبه پایدار کاسی………………………………………………………………………………….. 10
2-4-5 انتقال بین حالت ونزل و کاسی…………………………………………………………………….. 10
2-5 سطوح فوق آبگریز مصنوعی……………………………………………………………………………………… 10
2-6 روشهای تهیه سطوح فوق آبگریز مصنوعی…………………………………………………………. 11
2-6-1 زبر کردن مواد دارای سطح انرژی کم……………………………………………………………………. 11
2-6-2 ایجاد زیرلایه زبر و اصلاح کردن آن با مواد با انرژی سطحی کم…………………………………….. 12
2-7 رفتار خوردگی پوششهای فلزی فوقآبگریز………………………………………………………………….. 15
2-8 رسوبدهی الکتریکی نیکل……………………………………………………………………………………. 17
2-9 کاربرد پوشش های نیکل و آلیاژهای آن…………………………………………………………… 18
2-9-1 کاربردهای تزئینی…………………………………………………………………………………………………………………… 18
2-9-2 کاربردهای عاملی…………………………………………………………………………………………………………………… 18
2-9-3 کاربردهای الکتروفورمینگ……………………………………………………………………………………………………… 18
2-10 پوشش دهی الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………………… 19
2-11 محلولهای پوشش دهی نیکل……………………………………………………………………………………………………………… 19
2-11-1 محلولهای واتز……………………………………………………………………………………………………………………… 19
2-11-2 محلولهای سولفامات……………………………………………………………………………………………………………… 20
2-11-3 محلولهای کلرید…………………………………………………………………………………………………………………… 20
2-11-4 محلولهای سولفاته…………………………………………………………………………………………………………………. 21
2-12 رسوب الکترولیتی فلز………………………………………………………………………………………………………………………… 21
2-12-1 رسوبدهی الکتریکی با جریان مستقیم……………………………………………………………………………………….. 21
2-12-2 پوششدهی پالسی…………………………………………………………………………………………………………………… 21
2-12-3 رسوب دهی فلز القا شده با لیزر………………………………………………………………………………………………….. 21
2-13 مکانیسم رسوب دهی الکتریکی نیکل…………………………………………………………………………………………………….. 22
2-14 تاثیر پارامترهای الکتروشیمیایی بر خواص رسوبات الکتریکی……………………………………………………………………. 23
2-14-1 افزودنیهای حمامهای رسوب دهی الکتریکی……………………………………………………………………………… 24
2-14-2 اثرات سطح زیرلایه…………………………………………………………………………………………………………………. 26
2-14-3 پارامترهای موثر دیگر روی مورفولوژی رسوبات الکتریکی……………………………………………………………. 27
2-15 رفتار الکتروشیمی و خوردگی نیکل……………………………………………………………………………………………………… 27
2-16 جمع بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34
فصل سوم: مواد و روشها
3-1 زیرلایه مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………………. 35
3-2 آماده سازی سطح نمونه………………………………………………………………………………………………………………………… 35
3-3 حمام پوشش دهی………………………………………………………………………………………………………………………………… 36
3-4 عملیات پوشش دهی…………………………………………………………………………………………………………………………….. 36
3-5 مطالعات مورفولوژی…………………………………………………………………………………………………………………………… 36
3-6 اندازه گیری ضخامت پوشش…………………………………………………………………………………………………………………. 37
3-7 بررسی توپوگرافی……………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
3-8 مطالعات بافت پوششهای ایجاد شده……………………………………………………………………………………………………… 37
3-9 اندازه گیری زاویه تماس پوششها با آب………………………………………………………………………………………………… 37
3-10 مطالعات الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 37
3-11 مطالعات خوردگی الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………………….. 38
3-11-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک……………………………………………………………………………………………………… 38
3-11-2 طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………………… 38
فصل چهارم: بحث و تحلیل یافته ها
4-1 اثرات الکتروشیمیایی آمونیوم کلرید بر مکانیسم رسوبدهی الکتریکی نیکل…………………………………………………. 39
4-1-1 آزمون ولتامتری چرخهای…………………………………………………………………………………………………………… 40
4-1-2 آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی………………………………………………………………………………….. 41
4-2 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوششها………………………………………………………………………………. 43
4-3 اثر آمونیوم کلرید روی بافت نسبی پوششها……………………………………………………………………………………………. 47
4-4 رفتار ترشوندگی پوشش های نیکل تهیه شده از حمام حاوی آمونیوم کلرید…………………………………………………… 48
4-5 مقاومت به خوردگی پوششهای نیکل تهیه شده از حمامهای پوشش دهی حاوی آمونیوم کلرید………………………. 50
4-5-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک…………………………………………… 50
4-6 طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی……………………………………………. 52
4-7 عملکرد طولانی مدت پوششهای نیکل حاصل از حمام حاوی آمونیوم کلرید در محلول خورنده……………………. 55
4-8 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوششهای نیکل……………………………………………………………………. 60
4-9 رفتار ترشوندگی پوشش های نیکل تهیه شده از حمام حاوی اتیلندیآمونیوم دیکلرید…………………………………… 62
4-10 رفتار خوردگی پوشش نیکل رسوب داده شده از حمام پوششدهی حاوی اتیلندیآمونیوم دیکلرید…………….. 63
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1 نتیجه گیری…………………………………………………….. 67
5-2 پیشنهادات………………………………………………………… 68
منابع و مراجع……………………………………………………………. 69
فهرست شکلها
فصل دوم
شکل 2‑1 تصاویر سطوح فوق آبگریز با ساختار سلسله مراتب…………………………………………………………………………….. 5
شکل 2‑2 تصاویر SEM سطوح فوق آبگریز طبیعی با ساختار واحد………………………………………………………………………… 5
شکل 2‑3 تصاویر لغزش قطره آب از سطح آبگریز نرمال واز سطح فوق آبگریز…………………………………………………….. 6
شکل 2-4 زاویه تماس قطره آب با سطح………………………………………………………………………………………………………….. 7
شکل 2‑5 شرح زاویه تماس پیشرونده و پسرو………………………………………………………………………….. 7
شکل 2‑6 زاویه لغزش……………………………………………………. 7
شکل 2‑7 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح صاف و همگن مطابق مدل یانگ……………………………………………………….. 8
شکل 2‑8 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح زبر مطابق مدل ونزل…………………………………………………………………………. 8
شکل 2‑9 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح زبر مطابق با مدل کاسی باکستر…………………………………………………………… 9
شکل 2‑10 تصاویر سطوح PVC به دست آمده در محتوای مختلف اتانول در محلول PVC…………………………………… 11
شکل 2‑11 فیلم نانومیلهTiO2 و یک پاپیلا در بزرگنمایی بالا……………………………………………………………………………… 12
شکل 2‑12 تغییرات زاویه تماسی فیلم نیکل در مدت زمان نگهداری در شرایط محیطی…………………………………………. 13
شکل 2‑13 طیف XPS فیلم نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانو………………………………………………………………… 14
شکل 2‑14 تصاویر SEM پوشش چند لایه مس/ نیکل با مورفولوژی خیار دریایی با بزرگنماییهای مختلف…………….. 15
شکل 2‑15 تصویر SEM پوشش نیکل با ساختار مخروط مانند با پله های مارپیچی………………………………………………… 15
شکل 2‑16 منحنیهای نایکوئیست زیرلایه مسی، فیلم نیکل فوق آبدوست و فیلم نیکل فوق آبگریز در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید 16
شکل 2‑17 منحنیهای باد پوشش نیکل فوق آبگریز در مدت زمانهای مختلف غوطه وری در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید 16
شکل 2‑18 منحنیهای نایکوئیست زیرلایه منیزیمی و سطح فوق آبگریز اعمال شده روی آلیاژ منیزیم در مدت زمانهای مختلف غوطه وری در محلول 5% وزنی سدیم کلرید……………………….. 17
شکل 2‑19 طرح کلی پیل الکتروشیمی…………………. 19
شکل 2‑20 تصاویر SEM رسوبات نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف اتیلن دی آمونیوم دی کلرید…………………… 27
شکل 2‑21 تصاویر SEM فیلمهای نیکل پوشش دهی الکتریکی شده در چگالی جریان ها وزمانهای مختلف…………… 28
شکل 2‑22 گراف بصری از قطره آب روی فیلم نیکل با ساختار نانو مخروطی مطابق شکل 2‑21…………………………… 29
شکل 2‑23 ارتباط بین زاویه تماس و زاویه لغزش با ارتفاع مخروطهای فیلم نیکل………………………………………………… 29
شکل 2‑24 نمودارزاویه تماس نسبت به زمان الکترولیز در نیکل کلرید 74/. مولار و 08/0 مولار میرستیک اسید……… 31
شکل 2‑25 ارتباط بین زاویه تماس سطح کاتد و غلظت نیکل کلرید حمام پوشش دهی………………………………………….. 31
شکل 2‑26 تصاویر SEM سطح نیکل بعد از الکترولس…………………………………………………………………………………….. 30
شکل 2‑27 گراف بصری زاویه تماس قطره آب روی فیلمهای نیکل بر حسب مدت زمان الکترولس………………………. 31
شکل 2‑28 منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیکل با اندازه مختلف دانه در اسید سولفوریک 1………………………….. 32
شکل 2‑29 منحنیهای پلاریزاسیون نیکلهای تهیه شده از حمام پوششدهی با مقادیر مختلف یونهای ساماریم……….. 33
فصل چهارم
شکل 4‑1 ولتاموگرامهای چرخه ای به دست آمده از حمام های پوشش دهی نیکل…………………………………………………. 40
شکل 4‑2 منحنیهای گالوانوستات رسوب نیکل در چگالی جریان A. dm-2 2…………………………………………………….. 41
شکل 4‑3 منحنیهای نایکوئیست و مدار معادل الکتریکی رسوبدهی الکتریکی نیکل…………………………………………… 42
شکل 4‑4 تصاویر SEM پوشش های نیکل تهیه شده از حمام با مقادیر مختلف آمونیوم کلرید طی رسوب تک مرحلهای و دو مرحلهای 44
شکل 4‑5 ارتفاع و عرض میکرو مخروط های پوشش های نیکل به دست آمده از شکل 4‑4…………………………………… 45
شکل 4‑6 تصاویر سطح مقطع پوشش های نیکل تهیه شده در دو مرحله رسوبدهی الکتریکی………………………………… 46
شکل 4‑7 الگوهای پراش اشعه ایکس از پوشش های نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید…………… 47
شکل 4‑8 ضرایب بافت نسبی پوشش های نیکل نسبت به میزان آمونیوم کلرید در حمام پوششدهی…………………………. 48
شکل 4‑9 زاویه تماس پوششهای نیکل تهیه شده با آب در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید…………………………… 48
شکل 4‑10 تصاویر میکروسکوپی کانفوکال و مقادیر زبری متوسط پوششهای نیکل تهیه شده از حمام های پوشش دهی با مقادیر مختلف آمونیوم کلرید……… 49
شکل 4‑11 منحنیهای پلاریزاسیون پوشش C2 فوقآبدوست و فوقآبگریز در محلول 5/3% سدیم کلرید……………….. 51
شکل 4‑12 منحنیهای نایکوئیست و باد- فاز پوشش های نیکل تهیه شده از حمام پوششدهی………………………………… 53
شکل 4‑13 مدار معادل الکتریکی سیستم مورد مطالعه……………………………………………………………………………………… 54
شکل 4‑14 طرحوارهای از فصل مشترک بین سطح فوق آبگریز و آب دریا………………………………………………………….. 54
شکل 4‑15 منحنیهای نایکوئیست و باد – فاز پوششهای نیکل فوقآبگریز تهیه شده از حمام پوششدهی در محلول 5/3% سدیم کلرید 56
شکل 4‑16 مدارهای معادل الکتریکی پیشنهادی برای تفسیر فیلم رویین………………………………………………………………. 57
شکل 4‑17 تصاویر SEM پوششهای نیکل تهیه شده از حمام پوشش دهی حاوی آمونیوم کلرید در مدت زمانهای مختلف غوطه وری در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید……………………. 60
شکل 4‑18 تصاویر SEM پوششهای نیکل تهیه شده از حمام با مقادیر مختلف EDA طی رسوب تک مرحلهای و دو مرحلهای 61
شکل 4‑19 ارتفاع و عرض میکرومخروطهای پوششهای D1 و D2 به دست آمده از شکل 4‑18…………………………… 62
شکل 4‑20 نمایش طرحوارهای از مکانیسم رشد پیشنهادی در حضور EDA………………………………………………………… 62
شکل 4‑21 زاویه تماس پوششهای نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف EDA با آب…………………………………….. 63
شکل 4‑22 تصاویر میکروسکوپی کانفوکال و مقادیر زبری متوسط پوششهای نیکل تهیه شده از حمامهای پوشش دهی با مقادیر مختلف EDA………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 63
شکل 4‑23 منحنی های نایکوئیست و باد- فاز پوشش D4 آبگریز در مدت زمانهای غوطه وری مختلف در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید 64
شکل 4‑24 مدار معادل الکتریکی سیستم مورد مطالعه……………………………………………………………………………………… 65
فهرست جداول
فصل دوم
جدول 2‑1 ترکیب محلول واتز…………………………………………………………………………………………………………………….. 20
جدول 2‑2 وضعیتهای عملکرد محلول واتز…………………………………………………………………………………………………. 20
جدول 2‑3 ترکیب محلول سولفامات……………………………………………………………………………………………………………. 20
جدول 2‑4 پارامترهای پلاریزاسیون به دست آمده از منحنیهای پلاریزاسیون نیکل با اندازه دانه مختلف در سولفوریک اسید یک مولار 33
فصل سوم
جدول 3‑1 ترکیب شیمیایی زیرلایه مسی……………………………………………………………………………………………………….. 35
جدول 3‑2 نماد اختصاری غلظتهای مختلف افزودنی در حمام پوشش دهی………………………………………………………. 36
فصل چهارم
جدول 4‑1 پارامترهای استخراج شده از منحنیهای نایکوئیست شکل 4‑3………………………………………………………….. 42
جدول 4‑2 ثابت تعادل ترمودینامیکی تشکیل کمپلکسهای نیکل در دمای 298 کلوین………………………………………… 43
جدول 4-3 مقادیر پتانسیل خوردگی و چگالی جریان خوردگی پوششهای نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید 51
جدول 4‑4 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑12………………………. 54
جدول 4‑5 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑ 15الف و ه………….. 58
جدول 4‑6 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑15ب و و……………… 58
جدول 4‑7 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑15 ج و ز……………… 58
جدول 4‑8 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑15 د و ه………………. 59
جدول 4‑9 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑23……………………… 65
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها