9386

9386

بررسي تأثير تركيب پودر و دما بر مشخصات ساختاري پوشش نفوذي كروم روي فولاد زنگ نزن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد- گرايش شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفند ماه 1390

اسفند ماه 1390

دكتر شهرام خير انديش- دكتر سعيد رستگاري

چكيده: عمليات كروم¬دهي پودري عملياتي است كه قادر به ايجاد يك پوشش سطحي با سختي بالا و مقاومت به خوردگي مناسب روي صفحات دوقطبي فولادي براي پيل سوختي با غشاء مبادله كننده پروتون(PEMFC) است. در اين پژوهش تأثير تغيير تركيب پودر و دما بر ساختار و سختي و مقاومت به خوردگي پوشش مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اين منظور نمونه¬هايي از جنس فولاد زنگ نزن L316 به روش سمانتاسيون پودري با 5 تركيب مختلف پودري در دمايC° 950 تحت عمليات كروم-دهي قرار گرفته و رفتار نمونه¬هاي كروم¬دهي شده توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي(SEM) ، ميكروسختي سنجي و تفرق اشعه X مورد بررسي قرار گرفته است. پوشش حاصل از نفوذ كروم يك پوشش چند لايه است كه علاوه بر لايه كاربيد كروم سطحي شامل سه لايه ديگر نيز است. تركيبات موجود در پوشش شامل انواع كاربيدها مثل (Cr,Fe)23C6، (Cr,Fe)7C3، Cr2C3، و نيتريدهاي كروم مثل Cr2N و(Cr,Fe)2N1-x هستند. سختي پوشش به واسطه حضور تركيبات سخت مثل كاربيدها و نيتريدها افزايش يافته و در محدوده 500 تا 700 ويكرز است. مقاومت به خوردگي فولاد زنگ نزن L316 كرومايز شده در شرايط كاري يك پيل سوختي با غشاء مبادله كننده پروتون توسط آزمايش پتانسيوديناميك در محلول M H2SO4 5/0در دماي °C80 مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به بيشينه بودن مقاومت به خوردگي نمونه¬هاي كروم¬دهي شده با دو تركيبC (63% كروم و 9% فعالساز) و E (35% كروم و 5% فعالساز)، عمليات كروم¬دهي براي اين دو تركيب در دماي °C 1000 و°C 1050 انجام شد. نتايج نشان مي¬دهند كه مقامت به خوردگي در اثر پوشش¬دهي بهبود يافته است. اين رفتار مي¬تواند بدليل تاثير كروم بر تشكيل لايه محافظ سطحي باشد. بطوري كه وجود كروم بيشتر در سطح باعث توليد يك لايه سطحي پسيو شده و سطح را در مقابل خوردگي محافظت مي¬كند. در نمونه¬هاي كروم-دهي شده در دماي °C 950چگالي جريان خوردگي بسيار كم است اما با افزايش دما، اگرچه ضخامت پوشش افزايش يافته است اما مقاومت به خوردگي كاهش يافته است. علت اين امر، تشكيل كاربيدهاي كروم به مقدار زياد و تهي شدن پوشش از كروم و همچنين تشكيل فاز سيگما است. واژه¬هاي كليدي: صفحات دوقطبي-فولاد زنگ¬نزن-كروم¬دهي-مقاومت به خوردگي.