تاثیر الکترولیت بر ریزساختار و خواص خوردگی پوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی آلیاژ آلومینیم 7075

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 4، دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 37، فروردین 1404، صفحه 49-60   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2025.89503.1153

نویسندگان

عرفان پیرهادی نوری¹؛ سعید رضا الله کرم^{* 2}؛ مهرناز قراگوزلو³

¹دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران

²دانشکده مهندسی متالورژی و مواد ، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران.

³گروه نانو فناوری پژوهشگاه رنگ

چکیده

اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روشی موثر برای بهبود مقاومت به خوردگی آلیاژ آلومینیم 7075 است. الکترولیت یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار روی خواص پوشش حاصل می‌باشد. در این تحقیق جهت بررسی تاثیر الکترولیت، پوشش‌دهی توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در الکترولیت‌های سیلیکاتی، فسفاتی و سیلیکاتی-فسفاتی بر روی آلیاژ AA7075 انجام شد. ضخامت پوشش‌ها توسط ضخامت‌سنج ادی‌کارنت اندازه‌گیری شد. مشخص شد که افزایش غلظت سیلیکات موجب افزایش سرعت رشد پوشش می‌شود. با افزایش غلظت سیلیکات از 5 به 10 گرم بر لیتر، ضخامت پوشش از 7 به 5/14 میکرومتر رسید. ریزساختار و عناصر تشکیل‌دهنده پوشش‌های حاصل توسط SEM مجهز به آشکارساز EDS بررسی شد. مشخص شد حضور فسفات سدیم در الکترولیت، ضمن کند کردن سرعت رشد پوشش، منجر به کاهش 6/10 درصدی تخلخل آن نیز می‌شود. مقاومت به خوردگی پوشش‌ها در محلول 5/3 درصد NaCl توسط آزمون EIS ارزیابی شد. مشاهده شد |Z| برای پوشش سیلیکاتی-فسفاتی نسبت به پوشش سیلیکاتی 89 درصد بیشتر است. بنابراین الکترولیت سیلیکاتی-فسفاتی با توجه به تخلخل کمتر بهترین خواص خوردگی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

آلومینیم 7075؛ پوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی؛ خوردگی

مراجع

[1]    M. A. Wahid, A. N. Siddiquee, and Z. A. Khan, “Aluminum alloys in marine construction: characteristics, application, and problems from a fabrication viewpoint,” Marine Systems & Ocean Technology, vol. 15, no. 1, pp. 70-80, 2020. https://doi.org/10.1007/s40868-019-00069-w

[2]    T. Dursun, and C. Soutis, “Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys,” Materials & Design (1980-2015), vol. 56, pp. 862-871, 2014. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.12.002

[3]    C. Vargel, Corrosion of Aluminium, Amsterdam: Elsevier, 2004. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-044495-6.X5000-9

[4]    K. M. Lee, Y. G. Ko, and D. H. Shin, “Incorporation of multi-walled carbon nanotubes into the oxide layer on a 7075 Al alloy coated by plasma electrolytic oxidation: Coating structure and corrosion properties,” Current Applied Physics, vol. 11, no. 4, pp. S55-S59, 2011. https://doi.org/10.1016/j.cap.2011.07.009

[5]    W. Liu, J. Yang, Y. Qiu, Y. Liu, and K. Deng, “Titanium carbide’s effects on coatings formed on D16T aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation,” Anti-Corrosion Methods and Materials, vol. 67, no. 1, pp. 48-58, 2020. https://doi.org/10.1108/ACMM-06-2019-2149

[6]    X. Lu, M. Mohedano, C. Blawert, E. Matykina, R. Arrabal, K. U. Kainer, and M. L. Zheludkevich, “Plasma electrolytic oxidation coatings with particle additions – A review,” Surface and Coatings Technology, vol. 307, pp. 1165-1182, 2016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.08.055

[7]    M. Aliofkhazraei, D. D. Macdonald, E. Matykina, E. V. Parfenov, V. S. Egorkin, J. A. Curran, S. C. Troughton, S. L. Sinebryukhov, S. V. Gnedenkov, T. Lampke, F. Simchen, and H. F. Nabavi, “Review of plasma electrolytic oxidation of titanium substrates: Mechanism, properties, applications and limitations,” Applied Surface Science Advances, vol. 5, pp. 100121, 2021. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2021.100121

[8]    M. Kaseem, S. Fatimah, N. Nashrah, and Y. G. Ko, “Recent progress in surface modification of metals coated by plasma electrolytic oxidation: Principle, structure, and performance,” Progress in Materials Science, vol. 117, pp. 100735, 2021. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100735

[9]    S. Sikdar, P. V. Menezes, R. Maccione, T. Jacob, and P. L. Menezes, "Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Process—Processing, Properties, and Applications," Nanomaterials, vol. 11, no. 6, p. 1375, 2021. https://doi.org/10.3390/nano11061375

[10]  G. Barati Darband, M. Aliofkhazraei, P. Hamghalam, and N. Valizade, “Plasma electrolytic oxidation of magnesium and its alloys: Mechanism, properties and applications,” Journal of Magnesium and Alloys, vol. 5, no. 1, pp. 74-132, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jma.2017.02.004

[11]  M. Molaei, K. Babaei, and A. Fattah-alhosseini, “Improving the wear resistance of plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings applied on Mg and its alloys under the addition of nano- and micro-sized additives into the electrolytes: A review,” Journal of Magnesium and Alloys, vol. 9, no. 4, pp. 1164-1186, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jma.2020.11.016

[12]  A. Ghasemi, V. S. Raja, C. Blawert, W. Dietzel, and K. U. Kainer, “The role of anions in the formation and corrosion resistance of the plasma electrolytic oxidation coatings,” Surface and Coatings Technology, vol. 204, no. 9, pp. 1469-1478, 2010. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.09.069

[13]  A. Fattah-alhosseini, S. O. Gashti, and M. Molaie, “Effects of Disodium Phosphate Concentration (Na2HPO4·2H2O) on Microstructure and Corrosion Resistance of Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Coatings on 2024 Al Alloy,” Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 27, no. 2, pp. 825-834, 2018. https://doi.org/10.1007/s11665-018-3124-1

[14]  S. Ignjatović, C. Blawert, M. Serdechnova, S. Karpushenkov, M. Damjanović, P. Karlova, D. C. F. Wieland, M. Starykevich, S. Stojanović, L. Damjanović-Vasilić, and M. L. Zheludkevich, “Formation of multi-functional TiO2 surfaces on AA2024 alloy using plasma electrolytic oxidation,” Applied Surface Science, vol. 544, pp. 148875, 2021. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148875

[15]  C. Jiang, Y. Wang, S. Wang, Y. Zou, J. Ouyang, D. Jia, and Y. Zhou, “Growth characteristics and properties of plasma electrolytic oxidation coatings produced in different electrolytes on SiCp/Al composite,” Materials Characterization, vol. 205, pp. 113344, 2023. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.113344

[16]  X. Lu, C. Blawert, Y. Huang, H. Ovri, M. L. Zheludkevich, and K. U. Kainer, “Plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy with addition of SiO2 particles,” Electrochimica Acta, vol. 187, pp. 20-33, 2016. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.11.033

[17]  E. Akbari, F. Di Franco, P. Ceraolo, K. Raeissi, M. Santamaria, and A. Hakimizad, “Electrochemically-induced TiO2 incorporation for enhancing corrosion and tribocorrosion resistance of PEO coating on 7075 Al alloy,” Corrosion Science, vol. 143, pp. 314-328, 2018. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.08.037

[18]  H. Fakhr Nabavi, M. Aliofkhazraei, and A. Sabour Rouhaghdam, “Morphology and corrosion resistance of hybrid plasma electrolytic oxidation on CP-Ti,” Surface and Coatings Technology, vol. 322, pp. 59-69, 2017. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.05.035

[19]  A. Hakimizad, K. Raeissi, M. A. Golozar, X. Lu, C. Blawert, and M. L. Zheludkevich, “The effect of pulse waveforms on surface morphology, composition and corrosion behavior of Al2O3 and Al2O3/TiO2 nano-composite PEO coatings on 7075 aluminum alloy,” Surface and Coatings Technology, vol. 324, pp. 208-221, 2017. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.05.068

[20]  Y. G. Ko, S. Namgung, and D. H. Shin, “Correlation between KOH concentration and surface properties of AZ91 magnesium alloy coated by plasma electrolytic oxidation,” Surface and Coatings Technology, vol. 205, no. 7, pp. 2525-2531, 2010. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.09.055

[21]  Z. Shahri, S. R. Allahkaram, R. Soltani, and H. Jafari, “Optimization of plasma electrolyte oxidation process parameters for corrosion resistance of Mg alloy,” Journal of Magnesium and Alloys, vol. 8, no. 2, pp. 431-440, 2020.