پایان نامه مواد :ارزیابی فنی و اقتصادی پوشش­ اکسیدی روی ورق های فولادی

دانلود متن کامل پایان نامه

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده مهندسی مواد

 

ارزیابی فنی و اقتصادی پوشش­ اکسیدی روی ورق های فولادی  به روش آبی­کردن           

   حرارتی و روش شیمیایی

 

پایان­نامه کارشناسی­ارشد مهندسی مدیریت مواد

 

 

 

اساتید راهنما

دکتر فخرالدین اشرفی زاده

دکتر فریماه مخاطب رفیعی

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 :

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                                 صفحه

فهرست مطالب……………………………. هشت

فهرست اشکال…………………………. چهارده

فهرست جداول…………………………. شانزده

فصل اول  مقدمه. 2

فصل دوم  مبانی علمی و مروری بر پژوهشها 4

2-1- پوشش‌ها 4

2-2- تاثیر پوشش بر مقاومت خوردگی.. 5

2-3- پوشش های روی (گالوانیزه ) 6

2-3-1- گالوانیزه گرم. 6

2-3-2- گالوانیزه الکتریکی. 7

2-4- پوشش‌های قلع اندود. 8

2-4-1- روشهای ایجاد پوشش های قلع اندود. 9

2-4-2- ساختار و خواص پوشش… 11

2-5- پوشش‌های تبدیلی.. 11

2-5-1- خواص پوشش‌های تبدیلی.. 12

2-5-2- کاربرد پوشش‌های تبدیلی. 12

2-6- پوشش‏های آندی (آندایزینگ) 13

2-7- پوشش‏های کروماته. 13

2-7-1- مکانیزم تشکیل پوشش‌های کروماته. 14

2-7-2- کروماته کردن فولاد مقاوم به خوردگی. 15

2-7-3- ساختار و خواص پوشش های کروماته. 15

2-7-4- کاربرد پوشش های کروماته 17

2-8- پوشش‏های فسفاته. 17

2-8-1- مکانیزم تشکیل پوشش های‏ فسفاته. 18

2-8-2- خواص پوشش های فسفاته 18

2-8-3-کاربرد پوشش‌های فسفاته 20

2-9- پوشش های نفوذی.. 20

2-9-1- فلزات متداول برای نفوذ. 21

هشت

 

2-9-2- مکانیزم تشکیل پوشش های نفوذی.. 21

نه

 

2-9-3- روشهای تشکیل پوشش‌های نفوذی.. 22

2-9-4- کرومایزینگ… 22

2-9-5- خواص پوشش‌های نفوذی.. 23

2-9-6-کاربرد پوشش‌های نفوذی.. 24

2-10- آبکاری الکتریکی.. 24

2-10-1- آبکاری کروم. 25

2-10-2- آبکاری مس… 26

2-10-3- آبکاری نیکل. 27

2-11- پوشش‌های تبخیری.. 28

2-12- پوشش‌های اکسیدی.. 28

2-12-1- پوشش‌های شیمیایی (اکسیدی) فولاد. 29

2-12-2- پوشش‌های اکسید سیاه روی فولاد. 29

2-12-3- سیاه اندود در دمای بالا. 30

2-12-4- سیاه اندود در دمای پایین. 31

2-12-5- خواص پوشش‌های اکسیدی.. 31

2-12-6- مقاومت در برابر خوردگی.. 32

2-12-7- مراحل اجرای پوشش‌های اکسیدی. 34

2-12-8- نقص های پوشش‌های اکسیدی. 36

2-13- آبی کردن فولاد. 37

2-13-1- تاریخچه توسعه روشهای آبی کردن. 37

2-13-2- کاربرد. 42

2-13-3- آبی کردن زنگ… 42

2-13-4- محدودیت‌ها 43

2-14- مکانیزم زنگ زدن آهن. 43

2-15- ملاحظات اقتصادی در کاربرد پوششها 45

2-16- اهداف و اهمیت پژوهش حاضر. 46

فصل سوم  مواد و روش تحقیق.. 47

3-1- مواد اولیه. 47

3-2- آبی‌کردن به روش حرارتی.. 47

3-3- آبی‌کردن به روش شیمیایی.. 48

3-4- ارزیابی ریزساختار و مورفولوژی پوشش‌ها 49

3-5- آزمون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) 49

3-6- ارزیابی زبری پوشش‌ها 49

3-7- آزمون نانو فرو رونده 49

3-8- آزمون پراش پرتو ایکس… 50

3-9- ارزیابی مقاومت به خوردگی نمونه ها 50

3-10- ارزیابی چسبندگی پوشش‌ها به زمینه. 51

3-12- ارزیابی اقتصادی.. 51

فصل چهارم نتایج بررسیهای متالورژیکی و بحث… 52

4-1- پوشش‌دهی به روش حرارتی.. 53

4-1- 1- بهینه سازی پارامترهای حرارتی. 53

4-1- 2- ارزیابی ریزساختار پوشش‌ها با میکروسکوپ نوری.. 54

4-1-3- آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی. 56

4-1-4- آزمون میکروسختی و زبری سنجی.. 58

4-1-5- آزمون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) 59

4-1-6- ارزیابی خواص مکانیکی پوشش‌ها با آزمون نانو فرو رونده 60

4-1-7- ارزیابی چسبندگی پوشش‌ها به زیرلایه. 62

4-1-8- ارزیابی ساختاری (فازی) 62

4-1-9- ارزیابی رفتار خوردگی پوشش‌های حرارتی. 63

4-1-10- آزمون پاشش مه نمکی. 67

4-2- پوشش دهی به روش شیمیایی.. 69

4-2-1- بهینه سازی زمان پوشش‌دهی شیمیایی. 69

4-2-2- ارزیابی ریزساختار پوشش‌ها با میکروسکوپ نوری.. 70

4-2-3- آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی. 71

4-2-4- آزمون میکروسختی و زبریسنجی.. 74

4-2-5- آزمون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) 75

4-2-6- ارزیابی خواص مکانیکی پوشش‌ها با آزمون نانو فرو رونده 78

4-2-7-  ارزیابی چسبندگی پوشش به زیرلایه. 79

4-2-8- ارزیابی ساختاری (فازی) 80

4-2-9-  بررسی رفتار خوردگی پوشش‌های شیمیایی. 80

4-2-10- نتایج آزمون پاشش مه نمکی. 82

4-3- مقایسه دو روش پوشش دهی از نظر متالورژیکی.. 84

4-3- 1- آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی. 84

4-3-2- آزمون امپدانس الکتروشیمیایی جهت ارزیابی رفتار خوردگی.. 85

4-3-3- بررسی توپوگرافی سطح پوشش… 87

ده

 

فصل پنجم  ارزیابی اقتصادی و مالی طرح.. 88

5-1- خلاصه اجرایی.. 88

5-2- دورنمای طرح. 88

5-3- محصول. 89

5-4- ویژگی های محصول. 90

5-5- مزایای محصول. 90

5-6- مراحل توسعه. 90

5-7- تحلیل بازار و صنعت.. 91

5-7-1- اندازه و رشد بازار. 91

5-9- روندها 92

5-9-1- روند اجتماعی. 92

5-9-2- روند جغرافیایی. 92

5-9-3- روند تکنولوژی.. 92

5-9-4- روند اقتصادی.. 92

5-9-5- روند تولید در ایران. 92

5-9-6- روند واردات.. 92

5-9-7- روند صادرات.. 92

5-10- نقطه ورود. 93

5-11- کانال های توزیع. 93

5-12- ساختار بازار و صنعت.. 93

5-13- محیط رقابتی.. 94

5-14- رقابت.. 94

5-15- فرصت.. 96

5-16- برنامه بازاریابی.. 96

5-16-1- آنالیز مصرف کننده 96

5-16-2- ظرفیت تولید. 100

5-16-3- استراتژی بازار هدف.. 100

5-16-4- کانال‏های توزیع. 101

5-16-5- استراتژی قیمت گذاری.. 101

5-16-6- تجارت الکترونیک… 101

5-16-7- استراتژی فروش.. 101

5-16-8- مدل درآمد. 102

5-17- برنامه عملیاتی.. 102

یازده

 

5-17-1- مطالعات فنی.. 102

5-17-2- شبکه شرکای تجاری.. 109

5-18- برنامه توسعه. 110

5-19- طرح مدیریتی.. 110

5-20- مزیت های رقابتی.. 112

5-21- برنامه مالی.. 112

5-21-1- هزینه های ثابت قبل از تولید. 113

5-21-2- هزینه های سالیانه تولید. 116

5-21-3- فروش سالیانه. 123

5-21-4- طرحهای مستقل و طرح های ناسازگار. 124

5-21-5- حداقل نرخ جذب کننده سرمایه گذار. 124

5-21-6- پیش بینی نرخ تورم در سالهای پیش رو. 125

5-21-7- حداقل نرخ جذب کننده سرمایه گذار متاثر از نرخ پایه بهره و نرخ تورم. 126

5-21-8- روش ارزش فعلی در ارزیابی اقتصادی طرح های ناسازگار. 127

5-21-9- صورتحساب درآمد بدون وام. 127

5-21-10- محاسبه ارزش فعلی خالص… 128

5-21-11- نرخ بازگشت سرمایه بدون در نظر گرفتن وام. 133

5-21-12- نقطه ی سر به سر تولید و قیمت سر به سر بدون در نظر گرفتن وام. 134

5-22- تأمین وجه. 136

5-22-1- صورتحساب درآمد با وام 12%. 137

5-22-2- جریان نقدی با وام با نرخ بهره 12%. 137

5-22-3- نرخ بازگشت سرمایه با در نظر گرفتن وام 12%. 142

5-22-4- نقطه ی سر به سر تولید و قیمت سر به سر با در نظر گرفتن وام 12%. 143

5-22-5- صورت حساب درآمد با وام با نرخ بهره 14%. 145

5-22-6- جریان نقدی با وام با نرخ بهره 14%. 145

5-22-7- نرخ بازگشت سرمایه با در نظر گرفتن وام با نرخ بهره 14%. 150

5-22-8- نقطه ی سر به سر تولید و قیمت سر به سر با در نظر گرفتن وام با نرخ بهره 14%. 151

فصل ششم  ‌نتیجه گیری.. 153

6-2- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………… 155

پیوست 1: آماده‌سازی. 156

الف- آماده سازی سطح جهت پوشش دهی.. 156

دوازده

ب- تمیزکاری.. 157

 

ج- اسید شویی فلزات.. 157

ج-1- کاربردها 157

ج-2- واکنش های اسیدشویی.. 158

ج-3- بازدارنده‌های اسیدشویی. 158

ج-4- عوامل ترکننده 158

د- ترکیب محلول اسیدشویی.. 159

ه- اسیدشویی فولاد. 160

و- اسیدشویی در محلول های آبدار. 161

پیوست2: پرفرما………………………….. 162

منابع………………………………….. 177

 

سیزده


فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                                                    صفحه

شکل 2-1- قسمت‌های مختلف یک واحد نورد با خروجی برای تولید ورق پوشش‌دار. 8

شکل 2-2- اثر افزایش pH بر روی میزان خوردگی روی.. 15

شکل 2-3- سرعت تشکیل ضخامت پوشش زرد رنگ روی سطح روی بر حسب دما 16

شکل 2-4- رشد پوشش فسفات روی بر فولاد. الف) 3 ثانیه، ب) 10 ثانیه، ج)30 ثانیه و د) 60 ثانیه پس از شروع عملیات.. 19

شکل 2-5- ارتباط هزینه- زمان عملیات، در آبکاری تزیینی کروم. 25

شکل 2-6- نمودار رشد ضخامت پوشش بر حسب زمان در حین فرایند شیمیایی و الکتروشیمیایی.. 32

شکل 2-7- شمایی از طول موج تابیده شده، ضخامت فیلم و انکسار آن. 32

شکل 2-8- تاثیر دما‌ی حمام بر سرعت تشکیل پوشش… 33

شکل 2-9- وابستگی ضخامت پوشش اکسیدی به غلضت عامل اکسید کننده 33

شکل 2-10- رشد پوشش اکسیدی روی نمونه‌های فولادی در اکسیداسیون شیمیایی دو مرحله‏ای.. 34

شکل 2-11- طرح نمادین اختراع جان جنکینز. 40

شکل 3-1- تصویر دستگاه نانو فرو رونده ساخت شرکت CSM Instrument استفاده شده در این پژوهش… 50

شکل  3-2-  تصویرحمام نمک مورد استفاده شده در این پژوهش… 51

شکل 4-1- تصویر متالوگرافی نمونه شاهد با پوشش آبی در بزرگنمایی (الف)50 برابر و (ب) 100 برابر. 54

شکل 4-2- نمونه فولاد پرکربن پوشش‌دهی شده در دمای 350 درجه سانتی‌گراد به مدت (الف) 20 دقیقه و (ب) 40 دقیقه. 55

شکل 4-3- نمونه فولاد کم‌کربن پوشش‌دهی شده در دمای 350 درجه سانتی‌گراد در حالت ………………….. 55

شکل 4-4- ساختار نمونه کم‌کربن پوشش‌دهی شده به مدت 40 دقیقه در دمای 450 درجه سانتی‌گراد- سرد شده در هوا 55

شکل 4-5- (الف) مقطع نمونه LC-450-40-OQ و (ب) مقطع نمونه HC در بزرگنمایی 100 برابر. 56

شکل 4-6- تصویر متالوگرافی از (الف) مقطع نمونه آبی شاهد (500 برابر) ……………………………………. 56

شکل 4-7- (الف)تصویر SEM از نمونه LC-450-40-AQ و (ب) همان نمونه در بزرگنمایی بالاتر. 57

شکل 4-8- تصویر SEM از نمونه HC-350-40-OQ در سه بزرگنمایی…………………………………….. 57

شکل 4-9- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح لایه اکسید حرارتی، (الف) نمونه HC-290-40 و (ب) نمونه تجاری.. 58

شکل 4-10- میکروآنالیز EDS سطح نمونه فولادی با پوشش نازک اکسیدی.. 58

شکل 4-11- زیری برحسب دمای عملیات در زمان ثابت 20 دقیقه. 59

شکل 4-12- تغییرات ضخامت نسبی بر حسب دمای عملیات اکسیداسیون. 59

شکل 4-13- (الف) تصویر AFM از پوشش عملیات حرارتی شده در دمای 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 40 دقیقه، 60

(ب) تصویر از بالا و (ج) دیاگرام آنالیز مقطعی همان نمونه. 60

شکل 4-14- اثر نانو فرو رونده روی پوشش از دریچه 5 × 5 میکرون. 61

شکل 4-15- نمودار بارگذاری و بار برداری بر حسب عمق نفوذ نمونه پرکربن دمای 350درجه سانتیگراد. 61

شکل 4-16- نمونه‌های پوشش دار بعد از آزمون چسبندگی.. 62

شکل 4-17- طیف پراش پرتوایکس نمونه پوشش اکسیدی در دمای 450 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 دقیقه. 63

شکل 4-18- طیف پراش پرتوایکس نمونه پوشش اکسیدی در زاویه 40-10 درجه. 63

شکل 4-19- منحنی نایکویست نمونه HC-290-40. 64

شکل 4-20- منحنی نایکویست نمونه HC-450-40. 65

شکل 4-21- مقایسه منحنی نایکویست نمونه پرکربن و نمونه HC-290-40. 65

شکل 4-22- مقایسه منحنی نایکویست نمونه پرکربن بدون پوشش و نمونه HC-350-40. 66

شکل 4-23- مقایسه منحنی نایکویست نمونه‌های پرکربن پوشش‌دهی شده در زمان 40 دقیقه و دماهای مختلف… 66

شکل 4-24- مقایسه منحنی نایکویست نمونه‌های HC-290-40 و HC-350-40. 67

شکل 4-25- مقایسه منحنی نایکویست نمونه‌های کم‌کربن و پرکربن بدون پوشش… 67

شکل 4-26- تصویر نمونه‌های فولاد پرکربن پس از انجام آزمون پاشش مه نمکی به مدت 4 ساعت… 68

شکل 4-27- تصویر نمونه‌های فولاد پرکربن پس از انجام آزمون پاشش مه نمکی به مدت 8 ساعت… 69

شکل 4-28- ساختار پوشش‌های نمونه‌های دارای پوشش اکسیدی شیمیایی در چهار زمان 5، 15، 30 و 60 دقیقه. 71

شکل 4-29- تصویر SEM از سطح نمونه اکسید شیمیایی در بزرگنمایی (الف) 8000 برابر و (ب)40000 برابر. 72

شکل 4-30- تصویر SEM از نمونه پوشش شیمیایی در بزرگنمایی (ج)  20000 برابر و (د) 40000 برابر. 72

شکل 4-31- آنالیز EDS پوشش در حمام 30 دقیقه. 72

شکل 4-32-تصویر  میکروسکوپ الکترونی روبشی از پوشش‌های حمام شیمیایی در سه دمای متفاوت.. 73

شکل4-33- آنالیز EDX از پوشش در حمام شیمیایی 15 دقیقه. 73

شکل 4-34- آنالیز EDX از پوشش در حمام شیمیایی 60 دقیقه. 74

شکل 4-33- نمودار زبری بر حسب زمان عملیات نمونه کم کربن.. 74

شکل 4-34- نمودار زبری بر حسب زمان عملیات نمونه پر کربن.. 75

شکل 4-35- نمودار ضخامت پوشش بر حسب زمان عملیات.. 75

شکل 4-36- الف- تصویر AFM از پوشش اکسیدی شیمیایی در15 دقیقه حمام پوشش دهی………. 76

شکل 4-37- الف- تصویر AFM از پوشش اکسیدی شیمیایی در 30 دقیقه حمام پوشش دهی………. 77

شکل 4-38- الف- تصویر AFM از پوشش اکسیدی شیمیایی در 60 دقیقه حمام پوشش دهی………. 78

شکل 4-38-  نمونه حمام شیمیایی پس از آزمون خمش… 79

شکل 4-39- الگوی پراش پرتوایکس نمونه پرکربن پوشش شیمیایی به مدت (الف) 10 دقیقه (ب) 30 دقیقه و (ج) 60 دقیقه. 80

شکل 4-40- نمودار نایکویست برای نمونه پرکربن پوشش‌دهی شده به مدت یک ساعت در حمام شیمیایی.. 81

شکل 4-41- نمودار نایکویست نمونه کم‌کربن پوشش‌دهی شده به مدت 30 دقیقه در حمام شیمیایی.. 81

شکل 4-42- مقایسه مقاومت خوردگی دو ورق پر کربن و کم کربن.. 82

شکل 4-43- تصویر سطح ظاهری نمونه‌ها پس از آزمون مه نمکی به مدت 4 ساعت… 83

شکل 4-44- تصویر سطح ظاهری نمونه‌ها پس از آزمون مه نمکی به مدت 8 ساعت… 83

شکل 4-45- تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی پوشش اکسیدی شیمیایی پس از 10 و 60 دقیقه پوشش‌دهی.. 84

شکل 4-46- میکروآنالیز EDS سطح نمونه فولادی با پوشش نازک اکسیدی.. 85

شکل 4-47- مقایسه نمودارهای امپدانس نمونه های پوشش اکسیدی شیمیایی و نمونه پوشش اکسیدی حرارتی.. 86

شکل 4-48- مقایسه سطح ظاهری ورق فولاد کم کربن معمولی و آبی شده پس از سه ماه در اتمسفر. 87

شکل 4-49- تصویر AFM از (الف) نمونه پوشش شیمیایی و (ب) نمونه پوشش حرارتی.. 87

شکل 5-1- سهم شرکت‌های خارجی از واردات تسمه آبی در بازار ایران. 94

شکل 5-2- ماتریس رقابت بازار تسمه آبی ایران. 95

شکل 5-3- روند تقاضا در پنج سال گذشته. 100

شکل 5-4- مراحل تولید تسمه‌های فولادی.. 106

شکل 5-5- تجهیزات برش تسمه فولادی.. 107

شکل 5-6- انواع بسته‌بندی محصول تسمه فولادی.. 107

شکل 5-7- آنیل تسمه‌ی فولادی در حمام مذاب سرب.. 107

شکل 5-8- محل استقرار بخش های مختلف در کارگاه 109

شکل 5-9- چارت سازمانی شرکت تولید تسمه. 112

شکل 5-10- پیش‌بینی نرخ تورم با استفاده از روش رگرسیون. 126


فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                                                     صفحه

جدول 2-1- ضخامت پوشش‌‌ها و فرایند مربوط به هر کدام. 9

جدول 2-2- طبقه بندی فرایند‌های اصلی کروماته کردن. 14

جدول 2-3- رنگ پوشش‌های کروماته روی فلزات مختلف… 16

جدول 2-4- تبدیل ضخامت پوشش به واحد وزن. 20

جدول 2-5- ترکیب شیمیایی محلول‌‏های مورد استفاده در اکسیداسیون شیمیایی فولاد. 35

جدول 2-6- دمای حمام اکسیداسیون شیمیایی انواع مختلف فولاد. 36

جدول 2-7- شایع‌ترین عیوب پوشش‌‏های اکسید شیمیایی در روی سطح فولاد و روش‌های اصلاح آن‌ها 36

جدول 2-8 – درجات زنگ زدگی سطوح فولادی بر اساس استاندارد ISO 8501. 45

جدول 3-1- ترکیب شیمیایی ورق فولاد ساده کم‌کربن و پرکربن (بر حسب درصد وزنی) 47

جدول 4-3- اطلاعات نمونه‌های منتخب جهت آزمون EIS. 64

جدول 4-4- نتایج حاصل از آزمون پاشش مه نمکی برای نمونه‌های منتخب روش حرارتی.. 68

جدول 4-5- حمام‌های شیمیایی قابل استفاده در روش شیمیایی.. 70

جدول 4-7- نتایج حاصل از آزمون پاشش مه نمکی برای نمونه های دارای پوشش شیمیایی.. 82

جدول 5-1- مزایا و ویژگی‌های محصول. 90

جدول 5-2- میزان تقاضا و قیمت تسمه آبی در سال‌های گذشته. 91

جدول 5-3- پیش بینی میزان تقاضا برای تسمه آبی طی 5 سال آینده 91

جدول 5-4- سهم شرکت‏‌های خارجی از واردات تسمه آبی ایران. 94

جدول 5-5 – جدول ماتریس رقابت برای بازار تسمه آبی ایران. 95

جدول 5-6- ماتریس رقابت… 95

جدول 5-7- مصرف تسمه آبی در سال 84. 97

جدول 5-8-  نمونه پرسشنامه‏‌های ‏توزیع شده 97

جدول 5-9- متوسط مقدار ورق خریداری شده توسط یک کارخانه. 97

جدول 5-10- تقاضا و قیمت تسمه در ایران در سال 88. 98

جدول 5-11- مشخصات تسمه مخصوص بسته بندی دستی.. 99

جدول 5-12- مصرف بخش‌های مختلف کارخانه. 108

جدول 5-13- پرسنل بخش تولیدی.. 111

جدول 5-14- پرسنل غیر تولیدی.. 111

جدول 5-15- برآورد هزینه‌های مربوط به زمین و آماده‌سازی برای هر سه روش… 113

جدول 5-16-  برآورد هزینه‌ی ساختمان و محوطه‌سازی برا ی هر سه روش… 114

جدول 5-17- ماشین‌آلات مورد نیاز پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 114

جدول 5-18- ماشین‌آلات مورد نیاز پوشش‌دهی به روش رنگ…. 115

جدول 5-19- ماشین‌آلات مورد نیاز پوشش‌دهی به روش حرارتی.. 115

جدول 5-20- هزینه‌ی وسایل نقلیه و اثاثیه. 116

جدول 5-21- هزینه‌ی تاسیسات در هر سه روش پوشش‌دهی.. 116

جدول 5-22- هزینه‌ی مواد اولیه در پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 117

‌جدول 5-23- هزینه ‌مواد اولیه در پوشش‌دهی به روش رنگ…. 117

جدول 5-24- هزینه‌ی مواد اولیه درپوشش‌دهی به روش حرارتی.. 117

جدول 5-25 – هزینه‌ی نیرو‌ی کار در پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 118

جدول 5-26- هزینه‌ی نیروی کار در پوشش‌دهی به روش رنگ…. 118

جدول 5-27- هزینه‌ی نیروی کار در پوشش‌دهی به روش حرارتی.. 118

جدول 5-28- هزینه ‌انرژی در پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 119

جدول 5-29- هزینه‌ انرژی در پوشش‌دهی به روش رنگ…. 119

جدول 5-30- هزینه‌ انرژی در پوشش‌دهی به روش حرارتی.. 119

جدول 5-31- هزینه‌ی نت در پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 120

جدول 5-32- هزینه‌ی نت در پوشش‌دهی به روش رنگ…. 120

جدول 5-33- هزینه‌ی نت در پوشش‌دهی به روش حرارت.. 120

جدول 5-34- هزینه‌ی بیمه کارکنان و دارائی در پوشش‌دهی به روش شیمیایی.. 121

جدول 5-35- هزینه‌ی بیمه کارکنان و دارائی در پوشش‌دهی به روش رنگ…. 121

جدول 5-36- هزینه‌ی بیمه‌ی کارکنان و دارائی در پوشش‌دهی به روش حرارتی.. 121

جدول 5-37- هزینه‌ی توزیع و فروش برای هر سه روش پوشش‌دهی.. 122

جدول 5-38- شرح هزینه‌ها‌ی متفرقه برای هر سه روش پوشش‌دهی.. 122

جدول 5-39- استهلاک سالیانه در پوشش دهی به روش شیمیایی (برحسب میلیون ریال) 122

جدول 5-40- استهلاک سالیانه در پوشش‌دهی به روش رنگ (بر حسب میلیون ریال) 123

جدول 5-41- استهلاک سالیانه در پوشش‌دهی به روش حرارتی (بر حسب میلیون ریال) 123

جدول 5-42- قیمت تمام شده و قیمت فروش و درآمد نا‌خالص سالیانه. 123

جدول 5-43- نرخ تورم بر حسب درصد در سال‌های مختلف… 125

جدول 5-44- پیش بینی نرخ تورم بر حسب درصد در سال‌های آتی.. 126

جدول 5-45- حداقل نرخ جذب‌کننده سرمایه‌گذار متاثر از نرخ پایه‌ی بهره و نرخ تورم. 127

جدول 5-46- صورت‌حساب درآمد بدون در نظر گرفتن وام، با در نظر گرفتن نرخ مالیات 25 درصد در فرآیند پوشش‌دهی شیمیایی.. 129

جدول 5-47- صورت‌حساب درآمد بدون در نظر گرفتن وام با در نظر گرفتن نرخ مالیات 25 درصد در فرآیند پوشش‌دهی با رنگ…. 130

جدول 5-48- صورت‌حساب درآمد بدون در نظر گرفتن وام با در نظر گرفتن نرخ مالیات 25% در فرآیند پوشش‌دهی حرارتی.. 131

جدول 5-49 – جریان نقدی در سال‌های مختلف با استفاده از حداقل نرخ جذب‌کننده متاثر از نرخ پایه‌ بهره برابر 10%، 15% و 20%. 132

جدول 5-50- نرخ بازگشت بر حسب درصد. 133

جدول 5-51- نقطه سر به سر روش پوشش‌دهی شیمیایی.. 134

جدول 5-52- نقطه سر به سر روش پوشش‌دهی با رنگ…. 135

جدول 5-53- نقطه سر به سر در روش پوشش‌دهی حرارتی.. 135

جدول 5-54- پوشش‌دهی به روش شیمیایی با نرخ بهره 12%. 136

جدول 5-55- پوشش‌دهی به روش شیمیایی با نرخ بهره 14%. 136

جدول 5-56- پوشش‌دهی با رنگ با نرخ بهره 12%. 136

جدول 5-57- پوشش‌دهی با رنگ با نرخ بهره 14%. 137

جدول 5-58- پوشش‌دهی به روش حرارتی با نرخ بهره 12%. 137

جدول 5-59- پوشش‌دهی به روش حرارتی با نرخ بهره 14%. 137

جدول 5-60- صورت‌حساب درآمد پوشش‌دهی به روش شیمیایی وام با نرخ بهره 12%. 138

جدول 5-61- صورت‌حساب درآمد پوشش‌دهی با رنگ با وام با نرخ بهره 12%. 139

جدول 5- 62- صورت‌حساب درآمد روش حرارتی با وام با نرخ بهره 12%. 140

جدول 5-63- جریان نقدی با وام با نرخ بهره 12%. 141

جدول 5-64- نرخ بازگشت سرمایه با در نظر گرفتن وام 12%. 142

جدول 5-65- نقطه سر به سر در روش پوشش دهی شیمیایی.. 143

جدول 5-67- نقطه سر به سر در روش پوشش‌دهی حرارتی.. 144

جدول 5-68- صورت‌حساب درآمد پوشش‌دهی به روش شیمیایی وام با نرخ بهره 14%. 146

جدول 5-69- صورت‌حساب درآمد پوشش‌دهی با رنگ با وام با نرخ بهره 14%. 147

جدول 5-70- صورت‌حساب درآمد پوشش دهی حرارتی با وام با نرخ بهره 14%. 148

جدول 5-71- جریان نقدی با وام با نرخ بهره 14% برای سه روش مختلف پوشش‌دهی.. 149

جدول 5-72- نرخ بازگشت سرمایه با در نظر گرفتن وام با نرخ بهره 14%. 150

جدول 5-73- نقطه سر به سر  در پوشش‌دهی شیمیایی.. 151

جدول 5-74- نقطه سر به سر در پوشش‌دهی با رنگ…. 151

 

 


 

 

 

 

 

 

a.
b.
c.
d.      چکیده

روی سطح فلزات لایه‌های اکسیدی گوناگونی تشکیل می‌شود که با عملیات شیمیایی یا حرارتی در محیط‌های مناسب می‌توان آن‌ها را پایدار نمود بطوری که محافظت‌کننده فلز پایه باشند. یکی از روش‌های ایجاد لایه اکسیدی محافظ در برابر خوردگی اتمسفری فولاد (زنگ زدگی)، فرایند آبی‌کردن است. هدف از پژوهش حاضر، مطالعه پوشش های اکسیدی فولاد به دو روش شیمیایی و حرارتی و ارزیابی این روش‌ها بر اساس معیارهای فنی و اقتصادی بود. بدین منظور سیکل‌های عملیات حرارتی و فرایند‌های شیمیایی ایجاد پوشش اکسیدی روی دو نوع ورق فولادی کم‌کربن و پرکربن اجرا شد. کیفیت سطح پوشش و مشخصات ساختاری ان توسط SEM بررسی شد. مشخصات سطح لایه‌های اکسیدی با استفاده از سیستم AFM و خواص مکانیکی آن با نانو سختی سنجی مطالعه شد. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش‌ها، آزمون امپدانس الکتروشیمیایی و پاشش نمک انجام شد. در روش اکسیداسیون شیمیایی از محلول‌ غلیظ شده سود به همراه نیترات سدیم استفاده شد و فرایند پوشش‌دهی در دمای 145-140 درجه سانتی‌گراد در سه زمان 10،30 و 60 دقیقه انجام گرفت. بررسی مورفولوژی پوشش‌های شیمیایی نشان داد که زمان 30 دقیقه منجر به ایجاد مورفولوژی یکنواخت می‌شود. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش‌ها آزمون امپدانس الکتروشیمیایی مشخص کرد که زمان پوشش‌دهی نقش تعیین‌کننده‌ای بر رفتار خوردگی آن دارد. پوشش اکسیدی به روش حرارتی روی دو دسته فولاد با سطح آماده سازی شده انجام شد. جهت ارزیابی تاثیر دمای عملیات حرارتی بر عملکرد پوشش اکسیدی شش دمای 300، 350، 400، 450، 500 و 600 درجه سانتی‌گراد انتخاب شد. سپس نمونه‌ها در دو محیط سرد کننده روغن و هوا سرد شدند. بررسی مورفولوژی پوشش‌های حرارتی نشان داد که دمای 450 درجه سانتی‌گراد و سرد شدن در هوا یا روغن منجر به ایجاد مورفولوژی همگن و یکنواخت می‌شود. نتایج آزمون‌های خوردگی نشان داد که مدت زمان خوردگی نمونه‌هایی آبی شده به فرایند اکسیداسیون و پارامتر‌های عملیاتی بستگی دارد که با توجه به محدوده کاربرد و نوع ورق فولادی باید بهینه‌سازی شوند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز EDS حضور فازهای اکسیدی را تایید نمود. بطور کلی مشاهده شد که رنگ نهایی لایه اکسیدی به دلیل پدیده تداخل نور در محدوده خاصی قابل کنترل است ولی مقاومت خوردگی مستقل از رنگ ظاهری آن است و به عوامل فرایند حرارتی بستگی دارد.

در بررسی‌های اقتصادی دورنمای کلی از مشخصات، اهداف، برنامه‌ها و ماموریت‌های این طرح بیان شد و در بخش تحلیل بازار و رقبا، جایگاه این طرح بررسی شد. در ارزیابی و تحلیل‌های مالی صورتحساب درآمد و نرخ بازگشت سرمایه با در نظر گرفتن وام و محاسبه ارزش فعلی خالص و نقطه سر به سر تولید و قیمت سر به سر و تامین وجه آورده شده است تا دو روش پوشش‌دهی شیمیایی و حرارتی را بتوان از جنبه‌های فنی و اقتصادی مقایسه نمود. با توجه به ارزیابی اقتصادی انجام شده روش حرارتی با وام 12 درصد اقتصادی است.

کلمات کلیدی: پوشش اکسیدی، فرایند آبی‌کردن، رفتار خوردگی، اکسیداسیون شیمیایی، تحلیل مالی، نقطه سر به سر

 

2-            فصل اول
مقدمه

لایه‌های اکسیدی گروهی از پوشش‌های تبدیلی هستند که روی آلیاژ‌های آهنی و غیر‌آهنی اعمال می‌شوند تا آن‌ها را در برابر خوردگی محافظت نمایند. انتخاب جنس پوشش به ظاهری که از قطعه انتظار می‌رود، میزان سهولت اعمال پوشش و شرایط کاربرد قطعه بستگی دارد. ورق‌های فولادی با داشتن خصوصیات بارزی مانند استحکام، شکل پذیری، فراوانی، قیمت مناسب و قابلیت تولید و تنوع محصولات، جایگاهی بی رقیب را در مصارف خانگی و صنعتی کسب کرده‌اند. از سوی دیگر موضوع خوردگی از کارایی قطعات فولادی می‌کاهد و یا عمر مفید آن‌ها را کاهش می‌دهد. به این دلیل ورق‌های فولادی با توجه به نوع کاربرد و انتظاراتی که از عملکرد آن‌ها وجود دارد، باید با لایه مناسبی پوشش داده شوند. در اکثر موارد، لایه‌های اکسیدی پایداری روی سطح فلزات تشکیل می‌شود که با عملیات شیمیایی یا حرارتی در محیط‌های معینی، می‌توان آن‌ها را چنان تثبیت نمود که محافظت کننده فلز پایه باشند [[1]].

یکی از روش‌های ایجاد لایه اکسیدی محافظ در برابر زنگ زدگی، فرایند آبی‌کردن[1] است؛ آبی‌کردن، ورق و تسمه‌های فولادی، همچنین قطعات فولادی کوچک را در برابر زنگ زدگی مقاوم می‌سازد [[2]]. در اوایل، آبی‌کردن با استفاده از زغال چوب در دمایی حدود 750-730 درجه فارنهایت انجام می‌شد. بدین صورت که، ابتدا قطعه با استفاده از عملیات سنگ ‌زنی و سنباده به صافی سطح مطلوب رسیده و سپس با استفاده از مشعل، حرارت دهی می‌شد. آنگاه قطعه درون زغال چوب فرو برده شده و خارج می‌گردید تا باعث تغییر رنگ قطعه و ایجاد پوشش گردد [[3]]. در دوران جنگ جهانی دوم ساخت فولاد با عناصر آلیاژی بیشتر توسعه یافت، که این فولاد‌ها در مقابل آبی‌کردن با زغال مقاوم بودند و دیگر روش‌های مرسوم آبی کردن با زغال برای آن‌ها قابل استفاده نبود. در این هنگام روش دولایت[2] توسط موزر[3] ابداع شد. در روش دولایت از کوره‌هایی با دمای 700-550 درجه فارنهایت و مواد شیمیایی متفاوتی استفاده می‌شد [[4]].

امروزه فرایند‌های آبی‌کردن به روش‌های شیمیایی و حرارتی قابل اجرا هستند. روش شیمیایی با استفاده از گونه خاصی از نمک داغ[4] در مخزنی که دمای آن حدود 280 درجه فارنهایت است انجام می‌شود [[5]]. روش دیگری از آبی‌کردن شیمیایی روش نیتره[5] است که در آن قطعات در دمای 750-370 درجه فارنهایت به مدت 15-12 دقیقه در نمک‌های مذاب فرو برده می‌شوند؛ در مرحله بعد، قطعات پس از خنک شدن در هوا با آب گرم یا روغن شستشو داده می‌شوند [[6]]. پوشش‌های اکسیدی آبی رنگی که به روش حرارتی ایجاد می‌شوند به دلیل هزینه کم تولید بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. از دیگر مزایای پوشش‌دهی به روش حرارتی می‌توان به سهولت کنترل ضخامت پوشش، هزینه پایین و قابلیت پوشش‌دهی روی قطعات صنعتی کوچک اشاره نمود.

علی‌رغم قدیمی بودن فرایند آبی‌کردن، تاکنون تحقیقات کافی و منسجمی در مورد ارزیابی رفتار خوردگی این پوشش‌ها انجام نشده است. لذا هدف این پژوهش، مطالعه رفتار خوردگی و مشخصات سطحی پوشش‌های اکسیدی و بررسی جنبه‌های اقتصادی ایجاد این نوع پوشش‏‌ها روی ورق‌های فولادی است که در قالب محاسبات یک واحد صنعتی صورت گرفته است. هدف این واحد صنعتی تولید تسمه فولادی پوشش‌دار است. تسمه در بسته‌بندی انواع محصولات فولادی، قطعات سنگین و مصالح سازه‌های ساختمانی جایگاه ویژه ای دارد.

این پایان نامه در شش فصل تنظیم شده است. در فصل دوم، مروری گذرا بر انواع روش‌های پوشش‌دهی با تأکید بر روش مورد نظر این پژوهش یعنی روش آبی‌کردن صورت گرفته و در فصل سوم، به اهم مواد و روش‌های به کار رفته در انجام این تحقیق اشاره شده است. پس از آن در فصل چهارم، نتایج بدست آمده از آزمایش‌های مختلف مورد ارزیابی و بحث قرار گرفته و در فصل پنجم مباحث اقتصادی مربوط به دو روش پوشش‌دهی بررسی شده است. نهایتاً در فصل ششم مباحث مطرح شده جمع بندی شده و نتیجه‌گیری نهایی ارائه گردیده است.

 

3-            فصل دوم
مبانی علمی و مروری بر پژوهش‌ها

a.              2-1- پوشش‌ها

ورق‌‌های فولادی با داشتن خصوصیات بارزی از جمله استحکام، شکل‌پذیری، فراوانی، قیمت مناسب و قابلیت تولید و تنوع محصولات، جایگاهی بی‌رقیب را در مصارف خانگی و صنعتی کسب کرده‌‌اند. از سوی دیگر موضوع واکنش محیط با آهن که منجر به زنگ زدن یا در حالت کلی‌‌تر خوردگی فلز می‌‌شود، حفاظت آلیاژ‌های آهنی را در برابر محیط پیرامون ضروری می‌‌سازد. بدون محافظت مناسب، ابتدا سطح قطعات و کم کم قسمت‌های درونی آن‌ها تحت اثر خورندگی محیط آسیب می‌‌بیند. این تخریب به مرور از کارایی قطعه می‌‌کاهد و یا عمر مفید آن را کاهش می‌‌دهد. به این دلیل ورق‌‌های فولادی را با توجه به نوع کاربرد و انتظاراتی که از عملکرد آن‌ها وجود دارد، باید با لایه مناسبی پوشش داد [1].

استفاده از پوشش‌های محافظ روی فولاد نه تنها میزان خوردگی را کنترل می‌‌نماید بلکه در اغلب موارد، چندگانه عمل می‌‌کند. به بیان دیگر، پوشش‌‌ها چند منظوره هستند و علاوه بر مقاومت خوردگی، خواصی مانند مقاومت در برابر خراش و سایش، لحیم‌پذیری، اصطکاک، شکل‌پذیری،‌ رنگ‌‌پذیری و زیبایی ظاهری را بهبود می‌بخشند [2].

پوشش‌‌ها، ورق فولادی را به دو روش می‌‌توانند حفاظت کنند، یکی با تشکیل حایل فیزیکی بین فولاد و محیط اطراف، زیرا لایه پوشش ارتباط جسم فولادی و محیط خورنده را قطع می‌‌کند. دوم با حفاظت گالوانیک، زیرا فلزی مانند روی که در سری الکتروشیمیایی فعال‌‌تر از آهن است به صورت فداشونده قطعه فولادی را محافظت می‌‌نماید. پوشش مورد نظر را می‌‌توان روی قطعه ساخته شده اعمال نمود یا اینکه در انتهای خط تولید ورق فولادی، پس از رسیدن ورق به ضخامت نهایی، آن را به صورت پیوسته پوشش داد و به بازار عرضه کرد. حالت اخیر به دلایل کیفیتی و محیط زیستی رواج بیشتری یافته و به سرعت رو به گسترش است. ورق‌‌های پوشش‌‌داری که به صورت آماده در اختیار مصرف‌‌کننده قرار می‌‌گیرد نه تنها از استحکام چسبندگی و مشخصات سطحی بالا‌تری برخوردار است، بلکه با حذف نیاز به خطوط پوشش‌‌دهی در واحد‌های کوچک از بروز مشکلات فنی و زیست- ‌محیطی متعددی جلوگیری می‌کند و در مجموع از دیدگاه اقتصادی توجیه خوبی دارد. نوع پوشش‌ها بسیار گسترده بوده و ممکن است از گروه فلزات، پلیمر‌ها و لعاب‌ها باشد. ضخامت، تعداد لایه‌ها و دیگر مشخصات پوشش با توجه به کاربرد ورق تعیین می‌‏شود. پوشش‌های رایج عبارتند از؛ پوشش گالوانیزه، پوشش قلع اندود، پوشش نیکل-کروم، پوشش‌‏های نفوذی، پوشش‏‌های تبدیلی و اکسیدی و پوشش‏‌های فسفاته [[vii]]. لازم به ذکر است که تولید چند نوع از ورق‌های فولادی پوشش‏دار اخیراً در کشور آغاز شده است.

برای مقاوم ساختن اجسام در موقع بهره‌برداری از پوشش‏‌های فلزی استفاده می‌‌شود. پوشش‌‏های فلزی به دو دلیل اساسی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند؛

[1] Bluing

[2] Dulite

[3] Mauser

[4] Chemical Hot-Salt Bluing

[5] Nitre

[1] قربانی، م، پوشش دادن فلزات، جلد 1، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، 1383.

[2] قربانی، م، پوشش دادن فلزات، جلد 2، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، 1383.

[3] مجد نیا خواجه، ف، خواجه نصیری، ن، آبکاری فلزات، جهاد دانشگاهی،1380.

[[4]] http://www.en.wikipedia.org/wiki/Bluing_(steel)

[[5]] Kenneth, G., Surface engineering  for wear resistance, Prentice Hall, Newjersey, 1988.

[[6]] Marjore, A., Electrofinishing, American Elsevier publishing company, NewYork, 1965.

[7] مجموعه مقاله‌های همایش تولید و مصرف ورق قلع اندود در کشور، ویرایش فخرالدین اشرفی زاده، شرکت فولاد مبارکه، اردیبهشت 1382

(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)

تعداد صفحه : 214

قیمت : 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 :        09361998026        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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

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