12725

12725

ايجاد و بررسي پوشش محافظ/رساناي 3O4(Mn,Co) روي فولاد زنگ‏نزن فريتي از طريق آبكاري و اكسيداسيون

كارشناسي ارشد

مواد - شناسايي و انتخاب مواد

دي‏ماه 1392

دي‏ماه 1392

دكتر سعيد رستگاري - دكتر منصور سلطانيه

چكيده امروزه، با كاهش دماي كاري پيل‏هاي سوختي اكسيد جامد، امكان استفاده از اتصال‏دهنده‏هاي فلزي فراهم شده است. تحقيقات نشان مي‏دهد فولادهاي زنگ‏نزن فريتي مناسب‏ترين مواد براي اين جايگزيني هستند. اما رشد بيش از حد اكسيد سطحي با مقاومت الكتريكي بالا و پوسته شدن آن در كنار مسموميت كاتد به واسطه تبخير كروم، مهم‌ترين موانع بر سر راه استفاده از اتصال‏دهنده فلزي در پيل سوختي اكسيد جامد به حساب مي‌آيند. اين مشكلات منجر به كاهش طول عمر اتصال‏دهنده و تضعيف عملكرد پيل مي‌شوند. براي رفع اين مشكلات، پوشش‏دهي سطح اتصال‏دهنده بهترين روش به حساب مي‏آيد. اسپينل‏هاي بدون كروم موادي مناسب براي اين منظور هستند كه در ميان آن‏ها اسپينل كبالت-منگنز، با داشتن هدايت الكتريكي خوب و بازدارندگي بسيار مناسب در برابر نفوذ كروم، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش به منظور توليد پوشش‏هاي محافظ/رسانا، با استفاده از آبكاري پالسي، لايه‏هاي متوالي كبالت و منگنز روي فولاد زنگ‏نزن فريتي (AISI-430) ايجاد شدند. انجام عمليات حرارتي در اتمسفر هوا با دماي °C800، منجر به نفوذ متقابل كبالت و منگنز و ورود اكسيژن به ساختار لايه‏ها شده و پوشش اسپينل كبالت-منگنز تشكيل مي‏شود. براي ارزيابي پوشش به دست آمده، ميكروسكوپ نوري و الكتروني، آناليز EDS و پراش پرتو ايكس (XRD) مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان مي‏دهد كه pH مورد استفاده براي آبكاري كبالت، در ساختار پوشش نهايي تأثيرگذار خواهد بود. استفاده از pH پايين منجر به توليد پوششي تك لايه و يكنواخت از 3O4(Mn,Co) خواهد شد. در حالي‏كه استفاده از pH بالا، نفوذ آهن به لايه كبالت را تسهيل كرده و منجر به توليد پوششي دو لايه از 3O4(Mn,Co) و 3O4(Fe,Co) خواهد شد. در ادامه، با انجام اكسيداسيون در زمان‏هاي طولاني‏تر، ميزان بازدارندگي پوشش در برابر نفوذ كروم به سمت سطح ارزيابي شد و فازهاي تشكيل شده شناسايي شدند. نتايج نشان مي‏دهد پس از 100 ساعت اكسيداسيون، ميزان كروم در سطح هر دو نوع پوشش، نزديك به صفر است. بنابراين، با اعمال پوشش، پديده تبخير كروم به خوبي كنترل خواهد شد. با كاهش ضخامت پوشش، علاوه بر اينكه بازدارندگي در برابر نفوذ كروم حفظ مي‏شود، پوشش‏هايي با تخلخل كمتر تشكيل خواهند شد. در مجموع، روش آبكاري الكتريكي و اكسيداسيون بعدي مي‏تواند به عنوان روشي آسان و اقتصادي براي توليد پوشش محافظ/رسانا روي اتصال‏دهنده پيل سوختي اكسيد جامد مورد استفاده قرار گيرد و پوشش توليد شده با اين روش، وظايف اصلي خود شامل بازدارندگي در برابر نفوذ كروم به سطح و تشكيل فازهايي با هدايت الكتريكي بالاتر را به خوبي انجام خواهد داد. واژه‌هاي كليدي: پيل سوختي اكسيد جامد، اتصال‏دهنده، پوشش، آبكاري پالسي، اسپينل كبالت-منگنز.