دانلود پایان نامه ارشد : تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش­های رسوب الکتریکی نیکل

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد 

گرایش : خوردگی و حفاظت از مواد

عنوان : تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش­های رسوب الکتریکی نیکل     

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده مهندسی مواد

 تاثیر اصلاح کننده بر خواص ترشوندگی پوشش­های رسوب الکتریکی نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو– نانو

پایان نامه کارشناسی ارشد خوردگی و حفاظت از مواد

اساتید راهنما

دکتر کیوان رئیسی

دکتر فخرالدین اشرفی­زاده 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبعنوان                                                                                                   صفحهفهرست مطالب.......................................................................................... هشتچکیده...................................................................................................... 1فصل اول: مقدمهفصل دوم: مروری بر منابع2-1 معرفی و تاریخچه....................................................................................... 42-2 ترشوندگی سطوح جامد و اهمیت آن............................................................. 52-3 پارامترهای آبگریزی.................................................................................... 62-3-1 زاویه تماس ظاهری.............................................................................. 62-3-2 پسماند زاویه تماس......................................................................... 72-3-3 زاویه لغزش.................................................................................. 72-4 مدل‌های ترشوندگی................................................................ 82-4-1 مدل یانگ........................................................................................ 82-4-2 مدل ونزل............................................................................ 82-4-3 مدل کاسی باکستر.............................................................................. 92-4-4 حالت شبه پایدار کاسی.......................................................................... 102-4-5 انتقال بین حالت ونزل و کاسی.......................................................................... 102-5 سطوح فوق آبگریز مصنوعی.................................................................................. 102-6 روش­های تهیه سطوح فوق آبگریز مصنوعی.................................................................... 112-6-1 زبر کردن مواد دارای سطح انرژی کم................................................................. 112-6-2 ایجاد زیرلایه زبر و اصلاح کردن آن با مواد با انرژی سطحی کم...................................... 122-7 رفتار خوردگی پوشش­های فلزی فوق­آبگریز.......................................................... 152-8 رسوب­دهی الکتریکی نیکل........................................................................... 172-9 کاربرد پوشش­های نیکل و آلیاژهای آن...................................................................... 182-9-1 کاربرد­های تزئینی....................................................................................... 182-9-2 کاربردهای عاملی.............................................................................................. 18            2-9-3 کاربردهای الکتروفورمینگ............................................................................. 182-10 پوشش­دهی الکتریکی....................................................................................... 192-11 محلول­های پوشش­دهی نیکل.......................................................................... 192-11-1 محلول­های واتز.............................................................................. 19            2-11-2 محلول­های سولفامات......................................................................... 202-11-3 محلول­های کلرید........................................................................................... 202-11-4 محلول­های سولفاته............................................................................ 212-12 رسوب الکترولیتی فلز.............................................................................. 212-12-1 رسوب­دهی الکتریکی با جریان مستقیم........................................................... 212-12-2 پوشش­دهی پالسی............................................................................. 212-12-3 رسوب­دهی فلز القا شده با لیزر.................................................. 212-13 مکانیسم رسوب­دهی الکتریکی نیکل.................................................... 222-14 تاثیر پارامترهای الکتروشیمیایی بر خواص رسوبات الکتریکی........................................ 232-14-1 افزودنی­های حمام­های رسوب­دهی الکتریکی....................................................... 242-14-2 اثرات سطح زیرلایه....................................................................................... 262-14-3 پارامترهای موثر دیگر روی مورفولوژی رسوبات الکتریکی..................................... 272-15 رفتار الکتروشیمی و خوردگی نیکل............................................................ 272-16 جمع بندی...................................................................................... 34فصل سوم: مواد و روش­ها3-1 زیرلایه مورد استفاده................................................................................... 353-2 آماده­سازی سطح نمونه......................................................................... 353-3 حمام پوشش­دهی...................................................................................... 363-4 عملیات پوشش­دهی.......................................................................... 363-5 مطالعات مورفولوژی......................................................................... 363-6 اندازه­گیری ضخامت پوشش................................................................ 373-7 بررسی توپوگرافی................................................................................... 373-8 مطالعات بافت پوشش­های ایجاد شده..................................................... 373-9 اندازه گیری زاویه تماس پوشش­ها با آب............................................... 373-10 مطالعات الکتروشیمیایی.......................................................................... 373-11 مطالعات خوردگی الکتروشیمیایی....................................................... 383-11-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک.................................................................. 383-11-2 طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی.................................................. 38فصل چهارم: بحث و تحلیل یافته­ها4-1 اثرات الکتروشیمیایی آمونیوم کلرید بر مکانیسم رسوب­دهی الکتریکی نیکل............... 394-1-1 آزمون ولتامتری چرخه‌ای........................................................... 404-1-2 آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی................................... 414-2 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوشش‌ها............................... 434-3 اثر آمونیوم کلرید روی بافت نسبی پوشش­ها..................................... 474-4 رفتار ترشوندگی پوشش­های نیکل تهیه شده از حمام حاوی آمونیوم کلرید..................... 484-5 مقاومت به خوردگی پوشش­های نیکل تهیه شده از حمام­های پوشش­دهی حاوی آمونیوم کلرید........... 504-5-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک................................................ 504-6 طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی............................... 524-7 عملکرد طولانی مدت پوشش­های نیکل حاصل از حمام حاوی آمونیوم کلرید در محلول خورنده........... 554-8 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوشش‌های نیکل.......................... 604-9 رفتار ترشوندگی پوشش­های نیکل تهیه شده از حمام حاوی اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید.................. 624-10 رفتار خوردگی پوشش نیکل رسوب داده شده از حمام پوشش­دهی حاوی اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید.................. 63فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات5-1 نتیجه­گیری.................................................................. 675-2 پیشنهادات.................................................................... 68منابع و مراجع..................................................... 69چکیدهپوشش­های نیکل از حمام­های کلریدی حاوی مقادیر مختلف آمونیوم کلرید با روش رسوب­دهی الکتریکی دو مرحله­ای و بدون وقفه تهیه شدند. مورفولوژی، توپوگرافی و بافت پوشش­ها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پروفیلومتر کانفوکال و پراش­سنج اشعه ایکس (XRD) مطالعه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوشش حاصل از حمام پوشش­دهی فاقدآمونیوم کلرید دارای ساختار­های میکرو مخروطی هستند. افزودن آمونیوم کلرید به حمام پوشش­دهی باعث تشکیل ساختار­های مخروطی متقارن­تر، تیز تر و ظریف­تری شد و همچنین در حضور g. L-1 200 آمونیوم کلرید، ساختار میکرو- نانو مخروطی یکنواخت­تری به دست آمد. تشکیل ساختار­های میکرو- نانو مخروطی شکل به وسیله تئوری "رشد توسط نابجایی­های پیچی" تحلیل شد. آنالیز XRD نشان داد که آمونیوم کلرید سبب تغییر جهت­گیری مرجح صفحات کریستالی پوشش از (220) به (111) می­شود. نقش آمونیوم کلرید با روش­های ولتامتری چرخه­ای و طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مطالعه شد. نتایج نشان داد که آمونیوم کلرید با تشکیل کمپلکس­های نیکل- آمونیاک باعث افزایش مقاومت انتقال بار در فرایند رسوب­دهی الکتریکی نیکل می­شود و بنابراین از جوانه­زنی رسوبات نیکل ممانعت می­کند. ترشوندگی پوشش­های نیکل با اندازه­گیری زاویه تماس آن­ها با آب بررسی شد و مشاهده شد که پوشش­های تازه تهیه شده رفتار فوق­آبدوست دارند و با نگهداری آن­ها در هوا، زاویه تماس به طور تدریجی افزایش می­یابد و نهایتا بعد از 2 هفته نگهداری در هوا، پوشش­ها فوق­آبگریز می­شوند. افزایش زاویه تماس در طول مدت نگهداری در هوا به جذب مواد آلی روی سطح پوشش­ها نسبت داده شد. زبری متوسط پوشش تهیه شده از حمام حاوی g. L-1 200 آمونیوم کلرید بیشتر از پوشش­های دیگر بود، بنابراین طبق مدل ونزل این پوشش فوق­آبگریز تر از پوشش­های دیگر شد. مقاومت به خوردگی پوشش­ها با آزمون طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به صورت غوطه­وری مدت­دار در محلول 5/3%  وزنی سدیم کلرید بررسی شد. نتایج نشان داد که خاصیت فوق­آبگریزی باعث افزایش به طور میانگین 12 برابری مقاومت پلاریزاسیون پوشش­ها می­شود. با افزایش زمان غوطه­وری مقاومت پلاریزاسیون به طور تدریجی کاهش یافت که ناشی از کاهش خاصیت آبگریزی بود. بعد از حذف خاصیت آبگریزی، مقاومت پلاریزاسیون تمامی پوشش­ها شروع به افزایش چشمگیری کرد. این افزایش ناشی از تشکیل فیلم رویین در سطح پوشش­ها در اثر خوردگی در محلول خورنده بود. برای مطالعه دقیق­تر اثر اصلاح کننده کریستال، پوشش­های نیکل در حضور افزودنی دیگری با نام اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید با فرایند رسوب­دهی الکتریکی دو مرحله­ای تهیه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوشش­های نیکل حاصل، فاقد ساختار میکرو- نانو مخروطی مطلوب می­باشند. زبری پوشش­های تهیه شده کمتر از پوشش­های تهیه شده از حمام­های آمونیوم کلریدی بود، بنابراین با نگهداری در هوا پوشش­ها صرفاً آبگریز شدند. بررسی مقاومت به خوردگی این پوشش­ها نشان داد که خاصیت آبگریزی برخلاف فوق­آبگریزی اثر چندانی روی مقاومت به خوردگی ندارد. مقاومت پلاریزاسیون این پوشش­ها نیز با افزایش زمان غوطه­وری افزایش یافت اما میزان افزایش آن کمتر از میزان مشاهده شده در پوشش­های حاصل از حمام آمونیوم کلرید بود. نتایج شبیه­سازی داده­های امپدانس نشان داد که تجمع محصولات خوردگی و پلاگ شدن سطح باعث بهبود مقاومت به خوردگی شده است.کلمات کلیدی: فوق­آبگریزی، نیکل، رسوب­دهی الکتریکی، آمونیوم کلرید، اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید.1.      فصل اول مقدمهامروزه سطوح فوق­آبگریز با زاویه تماس بزرگ با آب (بزرگتر از °150) به علت ویژگی­های منحصر به فردشان همچون خواص دفع آب، ضد رسوب، مقاومت بالا به خوردگی و خودتمیز شوندگی علاقه روز افزونی را به خود جلب کرده­اند. محققان تلاش کرده­اند که ویژگی­های سطوح طبیعی با خاصیت آب­گریزی را تقلید کنند که از جمله این سطوح، برگ نیلوفر آبی[1] است. لازمه فوق آب­گریز بودن یک سطح، انرژی سطحی پایین و پیروی از الگوی زبری خاص در ابعاد میکرو و نانومتر است. دو مدل مشهور برای توصیف ترشوندگی سطوح، مدل ونزل[2] و مدل کاسی- باکستر[3] است. روش­های متنوعی برای ایجاد زبری و تولید سطوح­ فوق­آبگریز بکار رفته است که از جمله می­توان به اچ­کردن پلاسما، لیتوگرافی، اکسیداسیون آندی، سل ژل و رسوب­دهی الکتریکی اشاره نمود. اغلب روش­های مذکور پرهزینه هستند و به دلیل عملیات شیمیایی دشوار و فرایندهای چند مرحله­ای پیچیده به سادگی قابل استفاده در مقیاس­های صنعتی نمی باشند. در مقابل رسوب­دهی الکتریکی مزایایی نظیر آسان بودن، هزینه کم و شرایط کاری قابل کنترل برای تولید انبوه دارد. در سال­های اخیر، تحقیقات وسیعی روی ساخت سطوح فوق­آبگریز فلزی به روش رسوب­دهی الکتریکی صورت گرفته است. محققین مشاهده کردند که برای فوق­آبگریز شدن پوشش، مورفولوژی پوشش باید به صورت ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانو باشد. همچنین مشخص شد که مورفولوژی سطوح به شدت به شرایط پوشش­دهی از جمله چگالی جریان، مدت زمان الکترولیز، pH ، دما و ترکیب حمام پوشش­دهی بستگی دارد. برای ایجاد ساختار سلسله مراتبی مناسب به افزودن ترکیبات معینی به حمام پوشش­دهی نیاز است که این افزودنی­ها، اصلاح کننده کریستال نامیده می­شود. برای تهیه پوشش­های نیکل با مورفولوژی سلسله مراتبی اغلب از اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید و به ندرت از آمونیوم کلرید استفاده شده است. تحقیقات انجام شده روی اثر اتیلن­دی­آمونیوم دی­کلرید نشان می­دهد که غلظت افزودنی روی مورفولوژی پوشش تاثیر قابل ملاحظه­ای دارد. مکانیسم افزودنی­های مذکور در فرایند رسوب­دهی الکتریکی مشخص نشده است و در تعداد کمی از تحقیقات تئوری­های رشد برای تشکیل ساختارهای سلسله مراتبی پیشنهاد شده است. انرژی سطحی کم پارامتر مهم دیگر برای ایجاد خاصیت فوق­آبگریزی است. عموماً سطوح فلزی با انرژی سطحی بالا به طور ذاتی آب دوست می­باشند، بنابراین برای ایجاد خاصیت فوق­آبگریزی روی فلزات نیاز به اصلاح سطح با مواد دارای انرژی سطحی کم است. بدین منظور در بیشتر موارد از مواد آلی کاهنده انرژی سطحی استفاده می­شود. در تحقیقات اخیر مشاهده شده است که پوشش­ها با مورفولوژی زبر مناسب با نگهداری در هوا فوق­آبگریز می­شوند. محققین مکانیسم­های متعددی برای این رخداد پیشنهاد کردند و توافقی در مورد مکانیسم افزایش زاویه تماس با زمان وجود ندارد.با توجه به اینکه نقش اصلاح کننده کریستال در فرایند رسوب­دهی الکتریکی و ایجاد ساختار سلسله مراتبی مشخص نیست و پژوهش­های انتشار یافته­ای در این زمینه وجود ندارد، هدف از این تحقیق بررسی مکانیسم اصلاح کننده کریستال در فرایند رسوب­دهی الکتریکی می­باشد. همچنین تاثیر مقادیر مختلف اصلاح کننده کریستال روی میکروساختار از جمله مورفولوژی، توپوگرافی و بافت ، رفتار ترشوندگی و مقاومت به خوردگی پوشش­های نیکل بررسی می­شود.این پایان نامه در پنج فصل تنظیم شده است. ابتدا در فصل دوم این پایان نامه مروری بر منابع صورت گرفته سپس در فصل سوم چگونگی انجام آزمون­ها و مواد و روش تحقیق آورده شده است. نتایج به دست آمده در فصل چهارم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و نهایتاً در فصل پنجم نتیجه­گیری و پیشنهادات ارائه شده است.2.      فصل دوم مروری بر منابع2-1         معرفی و تاریخچهبیش از 2000 سال پیش مشاهده شد که برخی از گیاهان دارای خاصیت خود­تمیز­شوندگی می باشند که به عنوان عامل نجات­بخش گیاه در محیط­های آلوده عمل می­کند. نیلوفر آبی، نمونه معروفی از این نوع گیاهان می­باشدکه معمولا در مرداب­ها و آب­های سطحی در شرق آسیا وشرق آمریکای شمالی رشد می­کند. مکانیسم ظهور این خاصیت به صورت راز باقی ماند تا زمانی که پیشرفت میکروسکوپ الکترونی روبشی[4] (SEM) در اواسط دهه 1960 میلادی صورت گرفت. مطالعات روی اکثر برگ­های گیاهان طبیعی در طول دهه گذشته آشکار کرد که سطح صاف ماکروسکوپی معمولا از زبری­های میکروسکوپی با مقیاس­های طولی مختلف تشکیل شده است و ساختار میکرو– نانوی سطح به همراه واکس اپیکیوتیکیولار[5] باعث آبگریزی می­شود. این کشف به عنوان یک پیشرفت بزرگ در زمینه فوق­آبگریزی برای ساخت این سطوح به تقلید از طبیعت در نظر گرفته می­شود. علاوه­بر­این در سال 2007 میلادی به دو نوع میکرو ساختار سطحی عمده در برگ­های گیاهان با خاصیت فوق­آبگریزی پی برده شد که یکی ساختار سلسله مراتبی میکرو– نانو و دیگری ساختار میکرو الیاف[6] است. این یک کشف حیاتی بود و به عنوان نقطه آغازی برای توسعه روش­های ساخت سطوح فوق­آبگریز به تقلید از سطوح فوق­آبگریز طبیعی محسوب می­شود. شکل ‏2‑1، الف و ب به ترتیب تصاویر SEM برگ نیلوفر­آبی با بزرگنمایی کم و زیاد است. همان­طور که مشاهده می­شود سطح برگ نیلوفر­آبی به طور یکنواخت با برآمدگی­ها و فرورفتگی­های 3- 10 میکرومتری بافت­دار شده است و این ساختار با مواد مومی آبگریز به اندازه 30- 100 نانومتری آراسته شده است. اعتقاد بر­این است که مشارکت این سلسله ساختار سطحی و مواد موم- مانند آبگریز دلیلی بر فوق­آبگریزی، یعنی زاویه تماسی حدود °162 می­باشد [1].
شکل ‏2‑1 تصاویر سطوح فوق­آب­گریز با ساختار سلسله مراتب، الف و ب به ترتیب تصاویر SEM برگ نیلوفر­آبی با بزرگنمایی کم و زیاد، ضمیمه شکل (ب) زاویه تماسی سطح با آب در حدود °162 [1].
شکل ‏2‑2، تصاویر سطوح فوق­آبگریز طبیعی با ساختار میکرو الیاف را نشان می­دهد. شکل ‏2‑2، الف و ب مربوط به تصاویر SEM پشت برگ رامعی[7] را با زاویه تماس °159 است. طبق شکل مذکور، شمار زیادی الیاف­های کاملا نرم با قطر 1-2 میکرومتر به طور یکنواخت روی سطح توزیع شده­اند و ساختار واحدی را تشکیل داده­اند [1].
شکل ‏2‑2 تصاویر SEM سطوح فوق­آبگریز طبیعی با ساختار میکرو الیاف. الف و ب تصاویر SEM پشت برگ رامعی با بزرگنمایی به ترتیب کم و زیاد و ضمیمه شکل ب زاویه تماس سطح با آب در حدود °164 [1].
2-2        ترشوندگی سطوح جامد و اهمیت آنترشوندگی سطح جامد جزء ویژگی­های مهم آن می­باشد، چون کنترل ترشوندگی در بیشتر کاربرد­های عملی بسیار سخت است. بیان مستقیم این ویژگی به وسیله زاویه تماس[8] (CA) با سطح می­باشد. سطوح با زاویه تماس بزرگتر از °150، فوق­آبگریز نامیده می­شوند. این سطوح به دلیل ویژگی­هایی همچون ضد چسبندگی، ضد آلودگی و خود­تمیزشوندگی مورد توجه ویژه قرار دارند. این­ها ویژگی­های مطلوب برای کاربردهای صنعتی و زیستی همچون رنگ­های ضد لک برای قایق­ها، ضد چسبندگی برف به آنتن­ها و پنجره­ها، خود­تمیزشوندگی شیشه اتومبیل، پالایش فلز، پارچه­های ضد لک و پوشش­های معماری ضد گرد و غبار به شمار می­آیند [2].مواد با سطح انرژی کم، برای مثال سطح با گروه­های فشرده شش وجهی 3-CF، زاویه تماس °120 با آب دارند. این سطوح به آسانی پاک می­شوند، اما ویژگی خود تمیزشوندگی ندارند. اما قطرات آب روی سطوح فوق­آبگریز طبیعی همچون برگ نیلوفرآبی به آسانی می­لغزد، بنابراین به عنوان حذف کننده آلودگی­ها عمل می­کنند. مکانیسم خود تمیزشوندگی برگ نیلوفرآبی مطالعه شده است. در فصل مشترک سیال چسبناک و سطح جامد، معمولا وضعیت مرز غیرلغزشی حکمفرماست. لغزش روی مرز در مقیاس چند ده نانومتری رخ می­دهد که در مقیاس ماکروسکوپی محسوس نمی­باشد. به هر حال، وقتی قطره­ای روی سطح فوق­آبگریز زبر کج شده به سمت پایین حرکت می­کند، لغزش ماکروسکوپی موثر روی مقیاس سازگار با ویژگی سطح رخ می­دهد. قطره آب در حال لغزش روی برگ نیلوفر آبی مانند توپ الاستیک رفتار می­کند نه یک سیال. در مورد سطح ­آبگریز معمول، به دلیل این­که وضعیت مرز غیرلغزشی قطرات آب در امتداد ذرات آلوده کننده قرار می­گیرند، این ذرات عمدتا در کناره­های قطرات قرار می­ گیرند و پشت قطره دوباره رسوب می­کنند (شکل ‏2‑3، الف). در مورد سطوح زبر دافع آب، فصل مشترک آب– جامد به کمترین حد می­رسد. آب، قطرات کروی تشکیل می­دهد و ذرات از سطح جمع می­شوند (شکل ‏2‑3، ب). لغزش قطرات آب و جمع شدن ذرات آلودگی از سطح برگ نیلوفر آبی، به اثر لوتوس[9] معروف است [2].تعداد صفحه :83قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید