28257

بررسي اثر خوردگي شيميايي بر روي فولاد زنگ نزن 403L پوشانده شده با لايه تركيبي تيتانيوم_مس به روش اسپاترينگ

كارشناسي ارشد

فيزيك

1399

1401/12/03

محمدرضا زماني

علي غفاري نژاد

فيزيك

در اين پروژه اثر پوششهاي نانو فلزي تركيبي مس-تيتانيوم بر روي خوردگي سطح دروني لولهها و سازههاي در تماس با فاضلاب تصفيه خانههاي فاضلاب بررسي شده است. بدين منظور ضخامتهاي متفاوتي از پوشش ذكر شده به روش كندوپاش بر روي سطح فولاد زنگنزن304l لايه نشاني شد. سپس تاثير درصد اتمي مس بر مواردي همچون ساختار و خواص مربوط به مقاومت خوردگي الكتروشيميايي زيرلايه فولادي توسط آناليزهايي نظير: آناليز پراش پرتو ايكس(XRD)آناليز طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس(EDS ،)ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM ،)ميكروسكوپ نيروي اتمي(AFM )آناليز برونيابي تافل(LSV )و طيف سنجي امپدانس(EIS )بررسي شد. نتايج حاصل از XRD نشان داد كه با افزايش درصد وزني مس اندازه بلوركها افزايش مييابد. اما افزايش بيش از اندازه مس باعث كاهش اندازه بلوركها خواهد شد. تصاوير SEM نشان داد ضخامت لايهها در محدوده 10090 تا 14190 نانومتر قرار گرفته است. نتايج حاصل از اندازهگيري پلاريزاسيون خوردگي شيميايي نشان ميدهد كه با افزايش درصد وزني مس جريان خوردگي از1-14×0919 تا 0-14×9910 كاهش پيدا ميكند. اما با افزايش دما در لايه جريان خوردگي تا0-14×9908 افزايش پيدا ميكند. نتايج حاصل از آناليز امپدانس نيز نشان ميدهد با افزايش درصد مس درلايه مقاومت انتقال بار در برابر خوردگي از 14900 تا 884911 كيلو اهم افزايش پيدا ميكند. اما با افزايش بيش از اندازه دما مقاومت انتقال بار تا 19101 كيلو اهم كاهش يافت. همچنين تصاوير AFM نشان داد كه يكنواختي سطح فوالد پوشش داده شده با لايه TiCu نسبت به فولاد خام بهبود چشمگيري داشته و زبري سطح را از 10910نانومتر تا 8910 نانومتركاهش داده است. با افزايش درصد وزني مس يكنواختي سطح بيشتر شده است. مطالعه و بررسي دقيق نتايج حاصل از آناليزهاي انجام شده نشان ميدهد كه لايه نازك تركيبي مس تيتانيوم در محافظت از فولاد زنگ نزن L 304 در برابر خوردگي شيميايي بسيار موثر بوده و آهنگ خوردگي را بطور چشمگيري در اين نوع فولاد كاهش داده است

1402/02/05

Investigating the effect of chemical corrosion on 304L stainless steel covered with titanium-copper composite layer by sputtering method

2/22/2024 12:00:00 AM

In this project, the effect of copper-titanium combined nano-metallic coatings on the corrosion of the inner surface of pipes and structures in contact with wastewater of sewage treatment plants has been investigated. For this purpose, different thicknesses of the mentioned coating were applied by sputtering on the surface of L304 stainless steel. Then the effect of the atomic percentage of copper on things such as the structure and properties related to the electrochemical corrosion resistance of the steel substrate by analyzes such as: X-ray diffraction analysis (XRD), X-ray energy diffraction spectroscopy analysis (EDS), scanning electron microscope (SEM), force microscope Atomic force (AFM), Tofel extrapolation analysis (LSV) and impedance spectroscopy (EIS) were investigated. The results of XRD showed that the size of the crystals increases with the increase in the weight percentage of copper. But increasing the amount of copper will decrease the size of the crystals. SEM images showed that the thickness of the layers was in the range of 197.4 to 206.7 nm. The results of measuring the polarization of chemical corrosion show that the corrosion current decreases from 7.28 x 10-6 to 8.69 x 10-9 with increasing copper weight percentage. But with the increase in temperature in the corrosion current layer, it increases up to 7-10 x 8.45. The results of the impedance analysis also show that with the increase in the percentage of copper in the layer, the load transfer resistance against corrosion increases from 13.74 to 550.66 kilohms. But with the excessive increase in temperature, the load transfer resistance decreased to 6.146 kilohms. Also, the AFM images showed that the uniformity of the surface of the steel coated with TiCu layer has significantly improved compared to the raw steel and the surface roughness has decreased from 27.64 nm to 5.69 nm. By increasing the weight percentage of copper, the uniformity of the surface has increased. The detailed study and analysis of the results of the analyzes show that the combined thin layer of copper and titanium is very effective in protecting 304 L stainless steel against chemical corrosion and has significantly reduced the rate of corrosion in this type of steel.

sepideh

bagheri