26300

تاثير شرايط آندايزينگ بر رفتار سايشي آلياژ Al5052 آندايز سخت شده

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

30 شهريور 1400

دكتر حسن ثقفيان لاريجاني

مهندسي مواد و متالورژي

در تحقيق حاضر، رفتار سايشي آلياژ آلومينيوم 5052 تحت شرايط مختلف از آندايزينگ سخت همچون نوع محلول ( اسيد سولفوريك،اسيد اگزاليك و اسيد فسفريك)، غلظت محلول¬ها ( 3/0، 5/0 و 7/0 مولار)، ولتاژ ( 50،30 و 70 )، دما (دماي اتاق و 5 درجه سانتي¬گراد) و زمان (120،90،60 و 360 دقيقه) مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان داد كه محلول اسيد سولفوريك براي آندايزينگ اين آلياژ مناسب نيست. چرا كه آندايز با محلول¬ اسيد سولفوريك در شرايط ذكر شده و حتي در دماي صفر درجه¬ي سانتي گراد، ولتاژ 25 ولت و غلظت 1/0 مولار نيز باعث سوختن و خوردگي سطح نمونه مي¬شود. همچنين محلول اسيد فسفريك پوششي با ميانگين قطر حفرات 142 نانومتر، سختي 320 ويكرز و ضخامت 23 ميكرومتر ايجاد كرد كه خواص مطلوبي با توجه به اهداف اندايزينگ سخت نمي¬باشد. اما با آندايزينگ نمونه در اسيد اگزاليك، نتايج مطلوب بوده و با افزايش غلظت و ولتاژ، ميانگين قطر حفرات ابتدا كاهش و سپس افزايش و سختي و ضخامت نمونه ها ابتدا افزايش و سپس كاهش مي يابد. نتايج بدست آمده در مورد زمان و دما نشان داد كه با افزايش زمان و كاهش دما، ميانگين قطر حفرات كاهش و ضخامت و سختي پوشش افزايش مي يابد. اين موضوع را مي¬توان به ترتيب ناشي از رشد طولي حفرات در جهت ميدان الكتريكي، افزايش پيوستگي پوشش آندي و كاهش قدرت حل كنندگي محلول دانست. آزمايش سايش نشان داد كه درآندايزينگ نمونه¬ها در دماي 5 درجه¬ي سانتي¬گراد، محلول 5/0 مولار اسيد اگزاليك به مدت 120 دقيقه، با افزايش ولتاژ، ميزان كاهش وزن و ميانگين ضريب اصطكاك ابتدا كاهش و سپس افزايش و نتيجتا مقاومت به سايش ابتدا افزايش و سپس كاهش مي¬يابد. ميزان كاهش وزن در هركدام از ولتاژهاي 30، 50 و 70 ولت به ترتيب : 1/1 ميلي¬گرم، 8/0 ميلي¬گرم و 2/1 ميلي¬گرم و ميانگين ضريب اصطكاك به ترتيب: 399/0، 340/0 و 373/0 بود. اين روند در زمان 360 دقيقه نيز صادق بوده و ميزان كاهش وزن در هركدام از ولتاژهاي 30، 50 و 70 ولت به ترتيب: 1 ميلي¬گرم، 6/0 ميلي¬گرم و 9/0 ميلي¬گرم و ميانگين ضريب اصطكاك به ترتيب: 364/0، 248/0 و 314/0 بود. كمترين ميانگين قطر حفرات( 35 نانومتر)، بيشترين ميزان سختي( 720 ويكرز) و بيشترين ضخامت پوشش(82 ميكرومتر) مربوط به نمونه اي بود كه در محلول اسيد اگزاليك با غلظت 5/0 مولار، در دماي 5 درجه¬ي سانتي¬گراد، تحت ولتاژ 50 ولت به مدت 360 دقيقه آندايز شده بود. اين نمونه با كمترين كاهش وزن( 6/0 ميلي گرم) ، كمترين ضريب اصطكاك( 248/0) و كمترين نرخ سايش(200/0 ميلي¬گرم بر متر) در تست سايش همراه بود و بيشترين مقاومت به سايش را از خود نشان داد.

1401/01/08

The effect of anodizing process conditions on the triboligical behaviour of hard anodized Al5052 alloy

9/21/2022 12:00:00 AM

Al5052 alloy is a widely used alloy in the aerospace and military industries as well as fabrication of high pressurized tanks. This alloy is not heat treatable. Therefore, researchers are looking for alternative approaches to improve the surface properties of this alloy. Hard anodizing process is a promising strategy for this purpose. In this research, the effects of different important parameters of hard anodizing process on surface properties of Al5052 alloy were investigated systematically. The investigated factors are: the type of solution (sulfuric acid, oxalic acid and phosphoric acid), solutions concentration (0.3, 0.5 and 0.7 M), applied voltage (50 , 30 and 70 V), solution temperature (room temperature and 5 ° C) and anodizing time (60, 90, 120 and 360 minutes). The results showed that the sulfuric acid solution was not suitable to anodize this alloy and the surface of the sample was corroded intensively during the process. Also, the phosphoric acid solution did not create a coating with the desired hardness and thickness. However, conducting the anodizing process using oxalic acid solution leaded to suitable results. it was observed that and the hardness and thickness of the samples first increased and then decreased upon increasing the solution concentration and applied voltage. This phenomenon can be due to the competition between the formation and dissolution of the layer. Using longer anodizing time and lower temperature resulted in increase of the anodized layer thickness and hardness. This can be attributed to the longitudinal growth of cavities in the direction of the electric field which increase the film continuity and decreasing the solubility of the solution, respectively. The highest hardness and abrasion resistance were related to the sample that was anodized in a solution of oxalic acid with a concentration of 0.5 M, at a temperature of 5 ° C, at a voltage of 50 volts for 360 minutes.

آندايزينگ سخت، آلياژ آلومينيوم 5052، اسيد اگزاليك، غلظت، دما، زمان، ولتاژ، سختي، سايش.

Hard anodizing, Al5052 alloy, Oxalic acid Concentration, Temperature, Time, Voltage

Morteza zirak

Hasan saghafian larijani