مطالعه بنیادین بر روی مقاومت به خوردگی پوشش آلیاژی Zn-Ni
مقدمه
خواص مکانیکی و شیمیایی فلزات بطور قابل توجهی توسط آلیاژ کردن بهبود می یابد. در سالهای اخیر، آبکاری آلیاژی علاقه شدیدی را بعنوان یک تکنیک جدید که امکانات صنعتی بسیاری را برای تولید پوشش های با کیفیت بالاتر در حوزه پوشش سطح محصولات هیدرومتالورژیکی و تولید هیدرومتالورژیکی مواد جدیدی همانند ترکیبات فاز جامد ( intermetallic ) محلول های جامد فوق اشباع و آلیاژهای آمورفی که به روش پیرومتالورژیکی قابل دست یابی نیستند در اختیار ما میگذارد.
شکل 1 آلیاژهای دوتایی آبکاری شده در محلول های آبی:
■آلیاژهای گزارش شده تا سال 1960 را نشان می دهد.
● آلیاژهایی که برای اولین بار بین سالهای 1961 تا 1964 آبکاری شده اند را نشان می دهد
▲ آلیاژهای گزارش شده از سال 1964 به بعد را نشان می دهد.
آبکاری آلیاژی تاریخچه ای به قدمت 147 سال دارد که اولین باردر سال 1841 جاکوب توانست به روش آبکاری آلیاژ برنج را بدست آورد، و تا به امروز همانگونه که در شکل 1 نیز نشان داده شده است، تلاش های بسیاری صورت گرفته و بیش از 200 نوع آلیاژ دوتایی و سه تایی از محلولهای آبی تهیه شده است. تقریبا 70 نوع از این آلیاژها، بعبارتی چیزی بیش از یک سوم کل آلیاژی که قبلا گزارش شده اند، شامل فلزات گروه آهن هستند. حدود 30 مورد از این سیستمهای آلیاژی مربوط به آلیاژهای نیکل، 23 مورد مربوط به کبالت و 21 مورد نیز آلیاژهای آهن هستند. بنابراین در بین فلزات گروه آهن، نیکل بیشترین تعداد ساختارهای آلیاژی را به خود اختصاص داده است. همانطور که در جدول یک دیده میشود، بررسی تعداد زیادی از مقالات چاپ شده در بین سالهای 1975 و 1984 نشان داد که 80% از این مقالات در مورد سیستمهای آلیاژی فلزات گروه آهن بویژه نیکل هستند. از میان آلیاژهای نیکل، Ni-Zn، Ni-Fe و Ni-Sn سیستمهایی هستند که عمدتا بیشتر مورد بررسی قرار می گیرند، زیرا انتظار می رود که پوشش به دست آمده ویژگی های برجسته مطلوبی برای استفاده عملی داشته باشد و علاوه بر این، رفتار پوشش آنها از نقطه نظر علمی جالب توجه است. شکل 2، روند تعداد گزارش های ارائه شده مربوط به سه سیستم آلیاژی فوق در 12 سال گذشته را به خوبی نشان می دهد. مشخصا در هر سال، مطالعات زیادی در ارتباط با آبکاری سیستم های Ni-Fe و Ni-Sn برای پوشش های تزئینی، مقاوم در برابر خوردگی یا آلیاژهای مغناطیسی انجام شده است. از سوی دیگر، تعداد گزارشات مربوط به آلیاژهای Ni-Zn از اوایل دهه 1980 به طور ناگهانی افزایش یافته است. این روند به طور عمده ناشی از تحقیقات گسترده تولید کنندگان فولاد برای ایجاد ورق فولادی مقاوم در برابر خوردگی برای پانل های بدنه خودرو است [2] - [6]. به منظور ارتقاء کاربرد عملی آلیاژ بسیار مقاوم Ni-Zn در برابر خوردگی در زمینه های دیگر آبکاری فلزی و همچنین در صنعت خودرو، داشتن دانش جامع درمورد پوشش آلیاژی Ni-Zn ضروری می باشد. نویسندگان این مقاله برای انجام یک سری مطالعات در مورد پوشش آلیاژی Zn-Ni تحت حمایت مالی مؤسسه توسعه نیکل قرار گرفته اند. این یک گزارش نهایی است که به موسسه نامبرده ارائه شده است.
|
جدول 1 درصد مواد فلزی مورد استفاده در عناصر آلیاژی. یک نظرسنجی از گزارش های اخیر در مورد رسوب آلیاژ (1975-1984). |
||||||||||
|
75 |
76 |
77 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
|
|
Ni |
40.0 |
41.0 |
46.3 |
38.0 |
41.9 |
26.5 |
39.1 |
40.0 |
55.5 |
48.7 |
|
Co |
23.0 |
19.7 |
20.7 |
35.4 |
30.1 |
18.4 |
16.3 |
16.7 |
10.6 |
15.7 |
|
Fe |
19.7 |
13.1 |
18.3 |
6.3 |
14.0 |
7.1 |
21.7 |
22.2 |
17.6 |
19.1 |
|
Zn |
3.3 |
18.0 |
14.6 |
11.4 |
7.5 |
17.3 |
18.5 |
24.4 |
47.1 |
35.7 |
|
Sn |
24.6 |
27.9 |
12.2 |
20.3 |
17.2 |
20.4 |
13.0 |
24.4 |
12.9 |
13.9 |
|
Cu |
16.4 |
17.7 |
12.2 |
20.3 |
18.3 |
14.3 |
13.0 |
8.2 |
13.0 |
7.8 |
|
Au |
13.1 |
18.0 |
12.2 |
10.1 |
18.3 |
14.3 |
14.1 |
14.4 |
5.9 |
8.7 |
|
Pb |
11.5 |
9.8 |
9.8 |
8.9 |
5.4 |
16.3 |
10.9 |
13.3 |
8.2 |
6.1 |
|
Cr |
4.9 |
6.6 |
11.0 |
5.1 |
9.7 |
4.1 |
10.9 |
6.7 |
5.9 |
7.0 |
|
Cd |
3.3 |
14.8 |
9.8 |
6.3 |
6.5 |
7.1 |
6.5 |
5.6 |
3.5 |
7.8 |
|
⃰ |
61 |
61 |
82 |
79 |
93 |
98 |
92 |
90 |
85 |
115 |
⃰ مجموع تعدا گزارشات
شکل 2 آمار سالیانه گزارشهای مربوط به آلیاژهای Fe-Ni, Sn-Ni و Zn-Ni