پایان نامه درباره ساختارسازی و زیست محیطی

در یک تحقیق انجام گرفته توسط تاروال و همکارانش [7]، از تکنیک تغییر ماهیت شیمیایی در اثر افشاندن مخلوطی از استات روی و آب و ایجاد شدن حرارت بر روی شیشه همراه با تولید فیلمی از اکسید روی استفاده شده، جهت دست‌یابی به خاصیت آبگریزی و قابلیت انتقال بالای نور، که در نهایت به خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن، خود تمییز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن رسیده و از آن روش در میکروچیپ‌های متحرک و میکرو‌راکتورها استفاده شده است.

  • 1-2-4 روش سُل‌ژل
    فرآیند سُل‌ژل یک روش شیمیایی‌تر با استفاده از یک اکسید فلزی می‌باشد و در واقع از اصل محلول‌سازی و رسوب‌دهی جامدات در مایعات با استفاده از تغییر پارامترهایی مثل دما استفاده کرده و محصولاتی مثل پوشش و پودر را بدست می‌آورند. البته باید یادآور شد که پوشش‌هایی که از این روش تولید می‌شوند دارای تخلخل‌هایی هستند، که بعضی خواص آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد [14].
    1-2-5 روش ایجاد زبری و رسوب‌دهی پاششی توسط مگنترون
    اساساً یک ابزار رسوب‌دهی پاششی شامل یک هدف، که منبع مواد رسوب داده شده بوده، و یک زیرلایه است. رسوب‌دهی پاششی یک روش ساختارسازی است که شامل رسوب‌دهی موادی است که قبلاً از سطح هدف جدا و بر روی زیرلایه پاشیده شده‌اند. تکنیک مذکور اغلب در ساخت انواع مختلف پوشش‌های محافظ، تکنولوژی سِل‌های خورشیدی و فیلم‌های نازک ابر رسانا‌ها کاربرد دارد. همچنین در مهندسی مواد نانوساختار (به عنوان مثال نانوفیبرها، فولرن‌ها، فیلم‌های نازک نانوکریستال) استفاده می‌شود [1،14].
    1-2-6 روش رسوب شیمیایی بخار
    اولین کاربردهای این روش به تولید لامپ‌های رشته‌ای در سال 1880 بر می‌گردد که در آن از روش رسوب شیمیایی بخار برای افزایش استحکام رشته‌های کربنی با رسوب فلز استفاده شد. فرآیندهای رسوب شیمیایی بخار انواع گوناگونی دارند، اما به طور کلی در همۀ آن‌ها از محفظه‌ای به نام رآکتور استفاده می‌شود که پیش ماده با ورود به رآکتور به صورت یک لایه نازک روی سطح زیرپایه رسوب کرده، در حالی که دچار یک سری تغییرات شیمیایی می‌شود و پوششی با ترکیب و خواص مورد نظر را ایجاد می‌کند [1].
    رسوب شیمیایی بخار در مورد پلیمرها توسط عمل پلاسما انجام می‌شود و در این روش گاز مونومر مستقیماً به محفظۀ پلاسما اعمال شده و پلیمریزه می‌شود. پلیمر ابتدا در فاز گازی تولید شده، و سپس تولیدات منتج شده روی سطح منفی با دمای پایین به شکل یک لایۀ ضخیم رسوب می‌کند [13].
    1-2-7 روش رسوب فیزیکی بخار
    این روش شامل یک فرآیند فیزیکی مثل تبخیر دما بالا در خلاء یا کندن مواد با پلاسما می‌باشد و بر خلاف روش رسوب شیمیایی بخار پوشش‌دهی با انجام یک واکنش شیمیایی در سطح زیرپایه همراه نیست. امروزه به کمک روش رسوب فیزیکی بخار می‌توان ساختارهای لایه نازک، به ضخامت یک لایه اتمی را رسوب داد که این در نانوفناوری اهمیت ویژه‌ای دارد. از مزیت‌های روش رسوب فیزیکی بخار می‌توان به این نکات اشاره کرد که از نظر زیست محیطی نسبت به برخی فرآیند‌های مشابه از جمله رسوب شیمیایی بخار برتری داشته و آلودگی کمتری ایجاد می‌کند [1].
    1-2-8 روش پرتودهی ایکس، گاما و الکترون توسط شتاب‌دهندۀ رودوترون
    این پرتوها اگرچه با روش‌های مختلف تولید می‌شوند، ولی در اصل یک کار را انجام می‌دهند. انرژی منتقل شده توسط این پرتوها در فرآیند پرتودهی منجر به تغییرات فیزیکی و شیمیایی، همچنین اصلاحات سطحی و حتی داخلی می‌شود و در نهایت باعث ایجاد پلیمریزاسیون، پیوند عرضی و استریلیزاسیون می‌گردد. این نوع پرتوها از نوع پرتوهای یونیزه‌کننده می‌باشند، زیرا انرژی آن‌ها در حدی است که فقط می‌توانند الکترون‌ها را از اتم‌ها و مولکول‌ها جدا کرده و آن‌ها را به یون تبدیل کنند [22].
    اختلاف عمدۀ پرتوهای ایکس، گاما و الکترون در قدرت نفوذ آن‌ها در ماده است. پرتوهای ایکس و گاما دارای قدرت نفوذ زیاد هستند، در حالی که نفوذ الکترون بستگی به انرژی الکترون‌های شتاب داده شده دارد. با یک شتاب‌دهنده الکترون دز مورد نظر به سرعت در حد ثانیه اعمال می‌گردد، ولی با پرتو گاما این کار ممکن است ساعت‌ها طول بکشد. پرتو گاما از رادیو ایزوتوپ کبالت 60 و پرتو ایکس با دستگاه‌های خاص مثل شتاب‌دهنده‌ها تولید می‌شوند [22].
    1-2-9 روش لیتوگرافی یا چاپ سنگی
    لیتوگرافی فرآیندی است که در ساخت ریزساختارها به کار می‌رود و در آن بخشی از لایه‌ای خاص یا تکه‌ای از زیرلایه به طور انتخابی برداشته می‌شود. لیتوگرافی یک تکنیک کاملاً مجهز و پایه‌ای است که برای ایجاد ناحیۀ وسیعی از طرح‌های تکراری در اندازه‌های میکرو و نانو کاربرد دارد [4]. در این روش با به کار بردن یک نقاب نوری، طرح هندسی مورد نیاز روی لایۀ فلزی یا زیرلایه‌ای که حساس به نورند ایجاد و با انجام عملیات شیمیایی، طرح هندسی لایه‌برداری می‌شود. از معایب این روش، نیازمندیش به سطوح صاف و هموار است که ساخت قطعات با سطوح ناهموار را بسیار دشوار می‌کند [1]. جانگ و همکارانش [23] ایجاد نانوزبری بر روی پارچۀ پلی‌تری‌متیلن‌ترفتالات و پلی‌استر را توسط پرتودهی تناوبی لامپ فرابنفش گزارش داده، و روی ساختمان‌های ایجاد شده، خواص رنگ پذیری و ثبات رنگی را بررسی کردند.
    1-2-10 روش پوشش فیزیکی یا مخلوط کردن
    شاید ساده‌ترین راه میانبر برای حرکت به جلو در راستای اصلاح هدفمند سطح پلیمر، مخلوط کردن مولکول‌های عمل گر (عامل‌های مؤثر برای رسیدن به هدف) با پلیمر‌های محلول، یا فقط پوشاندن پلیمر‌های جرمی روی پلیمر‌های سطحی باشد. اگرچه بزرگ‌ترین محدودیت این روش ناپایداری ساختار سطحی پلیمر و مخفی شدن مواد عمل گر در پلیمر است، اما اگر این تغییر ساختار آنقدر زیاد نباشد که کاربرد مواد را تحت تأثیر قرار دهد، این روش هنوز یک انتخاب خوب است، که از جمله این روش می‌توان به روش‌های خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه اشاره کرد. تشریح روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه در شکل 1-1 آورده شده است [13].
    شکل 1-1. شماتیکی از روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه [13].
    در روش خود مهاجرتی، مواد عمل گر با طراحی خاص ساختار شیمیایی در میان محلول پلیمر مخلوط می‌شود و چون تمایل به سمت، رسیدن به حداقل انرژی است، مولکول‌های مواد عمل گر خود به خود به سمت سطح پلیمر حرکت نموده و سرانجام با انباشته شدن بر روی سطح پلیمر، خواص سطحی پلیمر را مشخصاً تغییر می‌دهند. در روش خود آرایش یابندگی مولکول‌های مواد عمل گر فعال، روی سطحی با بار منفی، به کمک یکسری عملیات شیمیایی، الکترواستاتیکی و ایجاد باند‌های هیدروژنی متصل و توزیع می‌شوند. در روش لایه به لایه ماکرومولکول‌های شارژ شدۀ مثبت و منفی به واسطۀ برهمکنش‌های الکترواستاتیکی و فعل و انفعالات شیمیایی قوی، به طور متناوب بر روی سطح پلیمر، اعمال می‌شوند [13].
    1-2-11 روش پوشش‌دهی چرخشی
    پوشش‌دهی چرخشی روشی برای اعمال پوشش‌های نازک بر روی زیرپایه‌های مسطح می‌باشد. در این روش ابتدا بر اساس ضخامت مورد نظر لایه، مقدار ماده لازم به طور تقریبی تعیین می‌گردد. سپس مقداری محلول بیش از میزان لازم روی زیرپایه قرار داده می‌شود. در ادامه زیرپایه با سرعت بالا چرخانده می‌شود تا سیال بر اساس نیروی گریز از مرکز روی سطح پخش شود و نازک‌سازی لایه به انجام رسد. ماشین مورد استفاده در این روش پوشش دهنده، اسپینر نامیده می‌شود. گردش زیرپایه در حالی که محلول از لبه‌های آن بیرون می‌ریزد ادامه می‌یابد تا ضخامت مورد نظر بدست آید. حلال مورد استفاده ماده‌ای فرار است و در حین گردش تبخیر می‌شود. هر چه سرعت زاویه‌ای فرآیند بالاتر باشد فیلم ایجاد شده نازک‌تر خواهد بود [1].
    1-2-12 روش الکتروریسی
    در روش الکتروریسی از نیروهای الکترواستاتیکی برای ریسیدن الیاف نانومتری از یک فاز مایع استفاده می‌شود. بخش‌های مختلف یک سیستم استاندارد الکتروریسی عبارتند از یک رشته‌ساز که شامل یک سرنگ با سوزن تزریق متصل به یک منبع توان بالا (50-10 کیلوولت)، یک پمپ و یک صفحۀ جمع کننده متصل به زمین می‌باشد. رشته‌ساز به کاتد و صفحه به آند متصل است. محلول یا مایع و یا مذاب وارد سرنگ می‌شود و با فشار پمپ، تحت سرعت ثابتی تزریق می‌گردد که این عمل باعث شکل‌گیری یک قطره در نوک سوزن می‌شود. با اعمال ولتاژ، قطره به صورت مخروط تیلور کشیده می‌شود. اگر کشش بین مولکولی مایع به اندازه کافی بالا باشد، این جریان ایجاد شده گسسته نشده و یک جت مایع باردار ایجاد می‌شود. این جت بر اساس نیروی دفع الکترواستاتیک طویل شده و مسیری مارپیچ را طی می‌کند. این روند تا رسوب آن بر روی صفحه جمع کننده ادامه می‌یابد [1].
    میزوکوشی و همکارانش [24] اثر زبری سطح را بر قابلیت اصلاح سطح و ترشوندگی لایه‌های الکتروریسی شده مطالعه کرده‌اند. نتایج بدست آمده نشان می‌داد که در اثر ازدیاد زبری سطح، ترشوندگی لایه‌های پلیمری با ماهیت آبدوستی افزایش می‌یابد، در حالی که افزایش زبری سطح لایه‌های پلیمری با ماهیت آبگریزی سبب کاهش ترشوندگی لایه می‌شود.
    1-2-13 روش بمباران یونی یا سایش با باریکۀ یونی
    به طور ساده فرآیند سایش با باریکه یونی را می‌توان یک شن‌سایی اتمی نامید که در آن یون‌ها نقش دانه‌های شن را بازی می‌کنند. یون‌های شتاب گرفته سطح نمونه‌ای را که درون یک محفظه خلاء نصب شده است، بمباران یونی می‌نمایند. عموماً سایش با باریکه یونی در آماده‌سازی نمونه برای میکروسکوپ الکترونی عبوری کاربرد دارد. هدف این است که نمونه به طور یکنواخت نازک شود و کیفیت سطح بالایی داشته باشد. از سایر کاربردها می‌توان پولیش و ریزسابی لنزهای اپتیکی را نام برد. به طور کلی هر جا لایه برداری از سطح نمونه در مقیاس اتمی و یا نازک‌سازی نمونه مطرح باشد این روش بکار می‌رود [1].
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای پایان نامه درباره ساختارسازی و زیست محیطی بسته هستند

    پایان نامه درباره سازگاری با محیط و جوامع انسانی

  • عنوان صفحه
    جدول 1-1. واکنش‌های شیمیایی اساسی ایجاد شده، بعد از پرتودهی پلیمر [13]. 27
    فهرست نمودارها
    عنوان صفحه
    نمودار 1-1. تغییر شکل ساختمان سطحی مونو فیلامنت‌های پلی‌استر (دارای 320 درصد ازدیاد طول) با افزایش شدت انرژی و تعداد پالس‌دهی لیزر، در طول موج پرتودهی 248 نانومتر و فرکانس پالس 2 هرتز [31]. 29
    فهرست شکلها
    عنوان صفحه
    شکل 1-1. شماتیکی از روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه [13]. 8
    شکل 1-2. شماتیکی از یک سیستم لایه نشانی با لیزر پالسی [1]. 11
    شکل 1-3. شماتیکی از پدیدۀ اصلاح سطح یک بلور، به کمک کاشت یونی [1]. 12
    شکل 1-4. فرآیند ایجاد زبری توسط روش قلم آغشته [1]. 14
    شکل 1-5. تصویر کامپوزیت پلی‌اتراترکتون پرتودهی شده با لیزر، در طول موج پرتودهی 308 نانومتر و شدت انرژی 1 ژول بر سانتیمتر مربع [10]. 37
    فصل اول
    پیشینه پژوهش اصلاح سطح توسط پرتودهی لیزر
    1-1 پیشگفتار
    خواص سطحی مواد در تعیین کاربرد‌های آن‌ها مهم می‌باشد و امروزه روش‌های مختلفی برای اصلاح این خواص استفاده می‌شوند. خواص مهم مواد پلیمری از قبیل چسبندگی، اصطکاک، تر شوندگی، نفوذ پذیری و سازگاری با محیط زیست می‌باشند که در عمل، همۀ این ویژگی‌ها از خصوصیات سطحی تأثیر می‌پذیرند. اصلاح سطح فرآیندی پرکاربرد و مهم در فناوری نانو بشمار می‌رود که باعث گسترش کاربرد مواد شده است [1،2]. اصلاح سطحی عبارت است از اصلاح سطح بیرونی با هدف تأثیر گذاشتن بر خواص مختلف مورد نظر، با حفظ ویژگی‌های کلیدی فیزیکی، که اگر این گونه اصلاح سطح به طور صحیح انجام شده باشد، خواص مکانیکی و عملکرد نمونه تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت، ولی خواص مورد نظر تغییر کرده و بهبود خواهد یافت [3].
    اصلاح سطح، عملی است که برای ایجاد مشخصه‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلف بر روی سطح مواد انجام می‌شود. اصلاح سطح معمولاً در مواد جامد و معمولاً با اهداف کنترل شکست و سایش (مانند ایجاد سختی، شکست، خستگی، مقاومت به سایش و غیره)، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تغییر خواص فیزیکی مانند رسانایی، مقاومت الکتریکی، انعکاس نور و غیره، تغییر زبری سطح، ایجاد قابلیت آبدوستی، ایجاد سطوحی با قابلیت ابرآبگریزی [4]، رنگبری سطحی، ایجاد خواص چسبندگی و اتصال بر روی سطح [5]، استریلیزه کردن [3]، پاک‌کنندگی سطحی [6]، خود تمیز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن، خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن [7]، ایجاد خواص حرارتی و قابلیت تأخیر در مشتعل شدن [8]، کنترل تحرک یا چسبیدن مواد زیستی [9]، افزایش قابلیت نفوذ، فیلتراسیون یا تصفیه کردن [10]، سازگاری بیولوژیکی یا عکس آن و قابلیت واکنش پذیری [6،11]، افزایش خواص رنگ پذیری، رنگرزی و چاپ [12] و افزایش قابلیت پایداری و ثبات ابعادی [5] انجام می‌شود.
    اصلاح سطح پلیمر یک مبحث قدیمی است که منجر به کاربرد بیشتر مواد پلیمری مصنوعی در جوامع انسانی شده و در زمینه‌های مختلف از قبیل چسب‌ها، فیلتراسیون غشایی، پوشش‌دهی، اصطکاک و خوردگی، کامپوزیت‌ها، ابزارهای میکرو‌الکترونیکی، فناوری لایه‌ها و فیلم‌های نازک، بیومواد و غیره به کار گرفته شده است. به علت این مسائل، بهینه‌سازی و اصلاح سطح برای یک پلیمر بدون تغییر خواص تودۀ آن، موضوع تحقیقات کلاسیک سال‌ها قبل بوده است، و حتی هنوز هم تحقیقات عالی بر روی کاربرد‌های جدید مواد پلیمری به ویژه در زمینۀ بیوتکنولوژی و مهندسی پزشکی انجام می‌شود [13].
    1-2 روش‌های اصلاح سطحی مواد
    روش‌های موجود برای اصلاح سطح و ایجاد نانو یا میکروساختار‌ها، با طبقه‌بندی ماهیت تغییر و اصلاح به دو گروه فیزیکی و شیمیایی و به طور کلی به گروه‌های لایه‌برداری یا ایجاد فرسایش، رسوب‌دهی یا پوشش‌دهی، تغییر شکل از طریق کشش مکانیکی، قالب‌دهی، مخلوط کردن و خود ساخت تقسیم‌بندی می‌شوند، که هرکدام از این سیستم‌ها دارای روش‌های متفاوتی هستند [4].
    تا کنون روش‌ها و فرآیندهای مختلفی برای ایجاد زبری و اصلاح سطح گزارش شده است که از روش‌های متداول تغییر و اصلاح خواص سطحی با ایجاد زبری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
    1-2-1 اصلاح سطح توسط فرآوری و عملکرد پلاسما
    فرآیند‌های تکمیل و رنگرزی در صنعت نساجی همواره با محدودیت‌های مختلفی روبرو بوده است. از روش‌های بهبود رنگ‌پذیری می‌توان به استفاده از پلاسما و کرونا اشاره کرد. این روش‌ها قادر به اصلاح سطح منسوجات، بدون تغییر در خواص درونی پلیمر در یک محیط خشک، بدون آب و مواد شیمیایی هستند [5]. در عملیات واکنش پلاسما با افزایش پلاریته، آبدوستی و بار الکتریکی سطح پلیمر می‌توان کاربرد‌های مفید مانند افزایش ترشوندگی سطحی، چسبندگی، رنگ پذیری، خون سازگاری و غیره را کسب نمود [3،13،14].
    1-2-2 روش‌های عملیات شیمیایی‌تر و محلول‌ها
    تغییر و اصلاح شیمیایی شامل اثر یک یا چند نوع ماده بر یک سطح، جهت ایجاد سطحی با خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب‌تر می‌باشد. بعضی مولکول‌های پلیمر شامل گروه‌های جانبی شبیه به هیدروکسیل، کربوکسیل، آمینو، استر و غیره هستند که این نوع از پلیمر‌ها می‌توانند مستقیماً با واکنش شیمیایی دگرگون شوند. در این روش پلیمر تحت تأثیر یکسری از حلال‌های شیمیایی قرار می‌گیرد تا با ایجاد یکسری از گروه‌های خاص شیمیایی مانند آلدئید‌ها، اسیدهای کربوکسیلیک، هیدروکسیل‌ها و آمین‌های اولیه بتوان خواص عملکردی خاصی را در سطح پلیمر ایجاد کرد [13].
    1-2-3 روش تجزیه حرارتی به کمک افشاندن
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای پایان نامه درباره سازگاری با محیط و جوامع انسانی بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع ارزیابی و مقایسه

    شکلهای 3-8 و 3-9 به ترتیب نمودار تافل و منحنی مقاومت پلاریزاسیون خطی BCS در محیط آب دریا برای یک ناحیه خطی در اطراف پتانسیل خوردگی را نشان می‌دهند. با استفاده از نمودار تافل پتانسیل خوردگی (Ecorr) فلز در آب دریا برابر V 4082/0- و شیبهای تافل آندی و کاتدی به ترتیب برابر 0097/0 و 0086/0 بدست میآید. همچنین شکل 3-4 خط راستی با معادلهی 4082/0- x 0132/0=y را نشان می‌دهد که با توجه به توضیحات بخش 3-8-1 شیب این خط Rp است و برابر Ω.cm2 0132/0 می-‌باشد. با جاگذاری مقادیر در روابط (3-3) و (3-4) مقدار چگالی جریان خوردگی و سرعت خوردگی به ترتیب برابر µA.cm‒2 1509/0 و mpy 00695/0 بدست می‌آید.

    شکل 3-9- نمودار تافل BCS در محیط آب دریا
    – – شکل 3-10- منحنی مقاومت پلاریزاسیون خطی BCS در محیط آب دریا
    3-8-4-2- ارزیابی خوردگی فولاد کورتنی دارای پوشش Cr و Cr2O3
    شکل 3-10 منحنی‌‌های تافل مربوط به خوردگی فولادهای BCS، CS/Cr و CS/Cr2O3 در محیط آب دریا را در مقایسه با یکدیگر نشان می‌دهد. با توجه به این شکل ملاحظه می‌شود که منحنی مربوط به نمونهی CS/Cr2O3 نسبت به CS/Cr دارای پتانسیل خوردگی (Ecorr) مثبت‌تری است و پتانسیل خوردگی هر دو نمونه از پتانسیل گونهی بدون پوشش (BCS) مثبتتر است.

  • شکل 3-11- مقایسه نمودار‌های تافل مربوط به خوردگی برای فولادهای BCS، CS/Cr و CS/Cr2O3 در آب دریا
    جدول (3-3) نتایج آزمون‌های پلاریزاسیون و محاسبات خوردگی برای فولادهای BCS، CS/Cr و CS/Cr2O3 در محیط آب دریا
    نوع پوشش فولاد Ecorr
    (V vs. SCE) βa
    (V.dec-1) βc
    (V.dec1) Rp
    (Ω.cm2( Icorr
    (μA cm-2) درصد
    حفاظت %PEF سرعت خوردگی
    (mpy)
    BCS 408/0- 0097/0 0086/0 0132/0 1509/0 00/0 00695/0
    CS/Cr 384/0- 0089/0 0093/0 0154/0 1292/0 38/14 00598/0
    CS/Cr2O3 253/0- 0092/0 0083/0 0188/0 1013/0 87/32 00469/0

    جدول 3-3 نتایج حاصل از آزمون‌های پلاریزاسیون خطی برای فولادهای BCS، CS/Cr و CS/Cr2O3 در محیط آب دریا را نشان می‌دهد. همانطور که از داده‌های جدول مشخص است سرعت خوردگی با وجود پوشش های Cr و Cr2O3 نسبت به فولاد برهنه کاهش یافته است. همچنین جدول نشان می‌دهد که پوشش Cr2O3 محافظت بیشتری را از فولاد کورتن در برابر خوردگی در آب دریا به عمل می‌آورد.
    نتیجه‌‌گیری
    در این کار پژوهشی کارایی روکشهای کروم و کروم (III) اکسید بر روی سطح فولاد کورتنی به عنوان پوششهای مقاوم در برابر خوردگی در دو محیط آب نمک 5/3% و آب دریا بررسی شد. با توجه به نمودار‌های تافل به دست آمده و محاسبات انجام شده بر اساس منحنیهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، مشخص شد که فلز کروم به خوبی می‌تواند باعث کمتر شدن سرعت خوردگی شود اما کروم اکسید به میزان بیشتری این سرعت را کاهش می‌دهد. بنابراین کارایی کروم اکسید در مقایسه با کروم برای جلوگیری از خوردگی بیشتر است.

    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع ارزیابی و مقایسه بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع نرم افزار و خلیج فارس

  • آزمونهای پلاریزاسیون تافل و آزمایشات الکتروشیمیایی توسط دستگاه پتانسیواستات/ گالوانواستات µAutolab3 و بر اساس سیستم سه الکترودی معمولی انجام شد.
    در ابتدای هر آزمایش، جهت بدست آمدن شرایط پتانسیل مدار باز (OCP) یا پتانسیل خوردگی فلز (Ecorr)، الکترود کار یعنی همان نمونهی قطعه فولاد کورتنی به مدت 20 دقیقه درون محلول‌ آزمایشی غوطهور میشد. منحنیهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک با تغییر خودکار پتانسیل در محدوده mV 250± نسبت به پتانسیل خوردگی یا OCP و با سرعت روبش پتانسیل mV.s‒1 5 و در شرایط دمای یکسان (در دمای اتاق) ثبت شدند. با استفاده از نرم افزار NOVA 1.5؛ منحنیهای پلاریزاسیون تجزیه و تحلیل شده، ناحیهی تافلی آن شناسایی شده و تا پتانسیل خوردگی (Ecorr) برون یابی میشد و جریان خوردگی (Icorr) بدست میآمد.
    روند کار به این صورت است که پس از ریختن ml 25 از محلول‌های از قبل آماده شده (به عنوان محیط خورنده) به درون سل الکتروشیمیایی و سپری شدن شرایطOCP ، با اعمال برنامه فوق، نمودارهای پلاریزاسیون تافل مربوطه بدست آمده و ذخیره میشود.
    منحنیهای پلاریزاسیون در دو محیط؛ محلول نمک NaCl 5/3% و آب خلیج فارس در شرایط الکترود فولاد برهنه و الکترود با پوشش کروم و کروم اکسید ثبت شدند. بازده حفاظت (PEF%) با استفاده از معادلهی زیر محاسبه شد:
    (3-1)
    که در این معادله و به ترتیب چگالیهای جریان خوردگی الکترود برهنه و الکترود با پوشش می‌باشد [25]. به منظور اطمینان از تکرار پذیری نتایج، برای هر شرایط آزمایشی، اندازهگیریها حداقل سه بار تکرار میشدند.
    هرگاه پدیدهی خوردگی علاوه بر مقاومت انتقال بار تحت تأثیر فرآیندهای دیگری هم باشد، بهتر است مقاومت فلز نسبت به خوردگی یا به عبارت دیگر مقاومت پلاریزاسیون (Rp) محاسبه شود [26]. مقاومت پلاریزاسیون از شیب نمودار پلاریزاسیون تافل محاسبه می‌شود.
    (3-2)
    که در اینجا تغییر ولتاژ برای یک جریان اعمال شده (Iapp) می‌باشد. در عمل برای بدست آوردن Rp منحنی پلاریزاسیون یا به عبارت دیگر منحنی تغییرات پتانسیل نسبت به چگالی جریان برای یک محدودهی خطی اطراف پتانسیل خوردگی (Ecorr) رسم میشود و خط راستی بدست میآید که شیب آن مقاومت پلاریزاسیون با واحد Ω.cm2 و عرض از مبدأ آن نیز پتانسیل خوردگی میباشد. Rp نیز می‌تواند با استفاده از معادلهی استرن – گری به چگالی جریان خوردگی (Icorr) تبدیل شود ]26[:
    (3-3)
    و در این رابطه βa و βc به ترتیب شیبهای آندی و کاتدی نمودار تافل میباشند. نسبت به ثابت استرن- گری معروف است.
    با استفاده از رابطهی 3-4 می‌توان سرعت خوردگی (C.R) را برحسب واحد میل در سال (mpy) محاسبه کرد:
    (3-4)
    که در این رابطه M وزن اتمی فلز که برای آهن برابر با g.mol‒1 85/55 است، ρ چگالی فولاد کورتنی که برابر g.cm‒3 86/7 و n ظرفیت فلز در هنگام خوردگی است که برای آهن برابر با 2 است [27].
    3-8-2- بهینه کردن غلظت Cr3+ در محلول آبکاری
    به منظور بررسی اثر غلظت محلول اولیه Cr3+ در سل آبکاری، محلول‌های Cr3+ با غلظت 001/0، 005/0، 01/0 و 05/0 مولار در حضور H2SO4 برای آبکاری روی سطح تیغه فولاد کورتنی به کار گرفته شد. سپس از تیغه آماده شده با پوشش Cr در محیط NaCl 5/3% منحنی تافل و آزمون پلاریزاسیون خطی گرفته شد که نتایج آن در جدول 3-1 و شکل 3-3 آمده است.
    جدول 3-1- نتایج آزمون‌های پلاریزاسیون و محاسبات خوردگی برای فولاد کورتنی در غلظت‌های مختلف Cr3+
    غلظت
    (mol.L-1) Ecorr
    (V vs. SCE) βa
    (V.dec-1) cβ
    (V.dec-1) Rp
    (Ω.cm2)
    Icorr
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع نرم افزار و خلیج فارس بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع نگهداری و شیمیایی

  • 250 میلی لیتر محلول KH2PO4 با غلظت M 1/0، از انحلال 4/3 گرم نمک در آب تهیه میشود. سپس حدود 100 میلی لیتر از این محلول را در یک بشر 250 میلی لیتری ریخته و همزمان با همزدن بر روی همزن مغناطیسی با افزودن سود 1/0 مولار pH آن به 7 pH= رسانده می‌شود .
    3-4-3- تهیه محلولهای کروم
    محلول حاوی یون Cr3+ در 25 میلی‌ لیتر سولفوریک اسید 1 مولار با غلظت‌های 001/0، 005/0، 01/0 و 05/0 مولار به طور جداگانه تهیه شده و از آنها برای نشاندن Cr بر سطح فلز استفاده گردید.
    برای این کار مقدارهای مورد نیاز از نمک Cr(NO3)3 را به طور دقیق توزین کرده، در آب دو بار تقطیر حل کرده و به حجم مورد نظر رسانده شد.
    3-4-4- محلول نمک NaCl 5/3%
    محلول NaCl 5/3% با انحلال 5/3 گرم نمک NaCl در یک بالن حجمی mL 100 با آب مقطر یه حجم رسانده شد.

    3-5- آماده سازی نمونهی فولاد کورتن
    در این پژوهش از نمونهی فولاد نوع کورتن درجهی B آماده سازی شده به عنوان الکترود کار استفاده شد. آماده سازی نمونهی فولادی بدین صورت است که ابتدا تیغه‌ی فولادی با ضخامت mm 5/0 را در ابعاد طول cm 3 و عرض cm 1 برش زده و به سه قسمت مساوی تقسیم می‌شود. قسمت بالای تیغه بیرون از محلول الکترولیت قرار می‌گیرد و به آن گیرهی سوسماری وصل و به دستگاه پتانسیو استات متصل می‌شود. قسمت میانی تیغه به طور کامل و قسمت پایینی را از یک طرف با لاک پوشانده می‌شود تا با محلول داخل سل تماس نداشته باشد. سپس اجازه داده شد که قسمت لاک زده شده در هوا کاملاً خشک گردد و روی آن با گریس پوشانده شد. در واقع فقط یک طرف قسمت پایینی با طول و عرض cm 1 (مساحت یک سانتی متر مربع) به عنوان الکترود کار مورد استفاده قرار میگیرد. در ادامه سطح برهنه نمونهی فلزی بوسیله پولیش تر توسط کاغذ سنباده با درجه مش 800 و 1200 صیقل داده شد و جهت چربی زدایی بوسیله استون شسته شد و در اون خشک گردید و تا قبل از شروع عملیات پوشش دادن و اندازهگیریهای الکتروشیمیایی در یک ظرف دربسته نگهداری شد. این تیغه از این پس به عنوان فولاد کورتنی برهنه (BCS) شناخته میشود.
    3-6- چگونگی نشاندن کروم بر روی تیغه فولاد کورتنی
    برای نشاندن کروم بر سطح تیغه فولادی از روش ترسیب الکتروشیمیایی استفاده شد. برای این منظور ابتدا نمونه تیغهی فولادی BCS که از قبل مطابق روش ارایه شده در قسمت 3-5 آماده سازی شده است درون سل الکتروشیمیایی حاوی mL 25 محلول Cr3+ در سولفوریک اسید قرار داده میشود. همانطور که قبلاً گفته شد تیغهی فلز آماده سازی شده به عنوان الکترود کار به دستگاه پتانسیو استات/گالوانواستات متصل میشود. سپس درحالیکه الکترولیت داخل سل توسط همزن مغناطیسی بهم زده میشود، به کمک روش ولتامتری چرخهای در محدودهی 2/0- تا V 2/1- نسبت به الکترود مرجع SCE با سرعت روبش پتانسیل V.s‒1 05/0 و به تعداد 40 چرخه، روبش پتانسیل انجام می‌شود. در طول روبش پتانسیل یونهای Cr3+ مطابق واکنش زیر
    (3-1) Cr3+ + 3e‒ → Cr
    با دریافت الکترون به Cr فلزی تبدیل میشوند. پس از اتمام، 40 چرخه، ولتاموگرام چرخهای نشان داده شده در شکل 3-1 بدست میآید که نشان دهندهی ترسیب کروم فلزی بر روی سطح تیغه فولاد کورتنی است [21]. پس از اتمام فرآیند پوشش دهی، تیغهی پوشش داده شده از سل خارج کرده و با آب مقطر شستشو داده میشود. تیغهی فولاد کورتنی با پوشش کروم فلزی از این پس با نام اختصاری الکترود CS/Cr شناخته میشود.

    شکل 3-1- ولتاموگرام چرخه ای فرایند نشاندن کروم بر سطح BCS
    3-7- چگونگی تبدیل پوشش کروم به کروم اکسید بر روی تیغه فولاد کورتنی
    برای نشاندن پوششی از Cr2O3 بر روی تیغه فولاد کورتنی از روش متداول غیرفعال سازی در محیط بافر فسفاتی که در گذشته نیز برای اکسید کردن لایههای فلزی بر روی سطح الکترودها مورد استفاده قرار گرفته است [24-22] بهره گرفته شد. برای این منظور، ابتدا مطابق روش قبلی الکترود CS/Cr تهیه شد و سپس در سل حاوی mL 25 بافر فسفاتی با 7=pH قرار داده شد. آنگاه به روش ولتامتری چرخهای در محدودهی پتانسیلی 0 تا V 2/1 نسبت به SCE به تعداد 30 چرخه روبش پتانسیل انجام شد. با انجام روبش در جهت اکسایشی ذرات Cr نشانده شده روی سطح تیغه مطابق واکنش 3-2 به Cr2O3 اکسید میشوند.
    (3-2)
    شکل 3-2 ولتاموگرام چرخهای بدست آمده برای تبدیل Cr به Cr2O3 در سطح الکترود تیغه فولاد کورتنی را نشان میدهد. در پایان الکترود خارج شده و با آب مقطر شستشو داده شد. این تیغه از این پس الکترود CS/Cr2O3 نامیده میشود.

    شکل 3-2 ولتاموگرام چرخه ای فرایند تبدیل کروم به کروم (III) اکسید
    3-8- چگونگی انجام مطالعات خوردگی به کمک آزمونهای الکتروشیمیایی
    در این پژوهش برای مطالعه و اندازهگیری سرعت خوردگی از روش پلاریزاسیون خطی و رسم نمودار تافل (آزمون پلاریزاسیون تافل) استفاده شده است.
    3-8-1- روند عملی پژوهش

    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع نگهداری و شیمیایی بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع نرم افزار و خلیج فارس

    در همین راستا، هونز و همکارانش [20] پوششهای نازکی بر پایه کروم از ترکیبات سه‌تایی نیترید فلزات واسطه بهصورت Cr1-xMexNy (CrMoN، CrTiN، CrWN، و CrNbN) با 1≥ x ≥0 بر روی بسترهایی از سیلیکون، شیشه و فولاد به روش کندوپاش مگنترون رسوب دادند و بهبود ویژگیهای آنها را بررسی کردند.
    در این مطالعه کارایی هر یک از پوشش‌های کروم و کروم اکسید بر روی فولاد کورتنی که یکی از انواع فولاد پرکاربرد است برای محافظت از این فولاد در برابر خوردگی مورد مقایسه قرار می‌گیرد. در ابتدا به روش ولتامتری چرخه‌ای این پوشش‌ها به طور جداگانه بر روی فولاد کورتنی ایجاد شده سپس با به دست آوردن نمودار‌های تافل و شیب منحنی مقاومت پلاریزاسیون هر یک از این فولادهای روکش شده، سرعت خوردگی و همچنین در صد حفاظت از هر کدام از آنها با هم مقایسه می شود.

  • فصل سوم
    بخش تجربی
    3-1- مقدمه
    در این فصل به تشریح مواد و وسایل و روش نشاندن لایههای محافظ کروم و کروم اکسید بر سطح نمونه فولاد کورتنی و همچنین روش محاسبه سرعت خوردگی به کمک آزمونهای پلاریزاسیون خطی پرداخته می‌شود. محیطهای خورنده مورد استفاده در این کار پژوهشی محلول نمک NaCl 5/3% و آب خلیج فارس تحت شرایط هوادهی میباشد.
    3-2- لوازم و دستگاه‌های مورد نیاز:
    کلیه آزمایشات الکتروشیمیایی و خوردگی با استفاده از یک دستگاه پتانسیواستات/گالوانواستات µAutolab3 ساخت کشور هلند مجهز به PGSTAT30 با نرم افزار NOVA1.5 که توسط یک کامپیوتر شخصی کنترل میشود، انجام شده است. از یک سل الکتروشیمیایی سه الکترودی، شامل یک الکترود کالومل اشباع (SCE) ، میله پلاتینی و تیغهی فلزی از جنس کورتن B به ترتیب به عنوان الکترود مرجع، الکترود کمکی و الکترود کار استفاده گردید. سایر وسایل مورد استفاده عبارتند از:
    – pH متر متروهم مدل 827 pH-Lab ساخت کشور سوئیس با یک الکترود ترکیبی برای اندازه‌گیری pH محلولها
    – ترازوی آزمایشگاهی سارتاریوس مدل TE124S ساخت کشور آلمان با دقت 0001/0 گرم برای توزین مواد شیمیایی
    – گرم‌کن/ همزن مغناطیسی آیکا مدل RH basic 2 IKAMAGساخت کشور ایتالیا برای همزدن محلولها
    3-3- مواد شیمیایی
    تمام مواد شیمیایی استفاده شده در این کار تحقیقاتی از شرکت‌ Merck آلمان تهیه شدند که مهمترین آنها عبارتند از:
    کروم (III) نیترات
    سدیم کلرید
    سود
    سولفوریک اسید
    پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KH2PO4)
    علاوه براین مواد از استون شستشو، لاک، و گریس تجاری نیز استفاده شد. برای تمام محلول سازی‌ها از آب دوبار تقطیر استفاده شد.
    همچنین نمونهی آب دریا سواحل خلیج فارس در بندر پارسیان تهیه شد.
    3-4- تهیه‌ی محلول‌های مورد نیاز
    3-4-1- محلول سود 1/0 مولار
    برای تهیه mL 250 محلول سود M 1/0 مقدار دقیقاً 00/1 گرم سود جامد را با ترازو وزن کرده و در بالن حجمی 250 میلی لیتری به حجم رسانده میشود.
    3-4-2- بافر فسفاتی
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع نرم افزار و خلیج فارس بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع استفاده از فناوری و علم و تکنولوژی

  • – یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.
    – این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی بر فلز رسوب می‌کند.
    2-2-4- موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری
    در سال‌های اخیر نانوتکنولوژی که همان علم و تکنولوژی کنترل و بکارگیری ماده در مقیاس نانومتر است، تحقیقات فزاینده و موقعیت‌های تجاری زیادی را در زمینه‌های مختلف ایجاد نموده است. یک جنبه خاص از نانوتکنولوژی به مواد دارای ساختار نانویی یعنی موادی با بلورهای بسیار ریز که اندازه آن‌ها معمولا کمتر از 100 میکرومتر است می‌پردازد، که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. برخی از این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده‌اند که خواصی از قبیل استحکام، نرمی و سختی، مقاومت به سایش، ضریب اصطکاک، مقاومت الکتریکی، قابلیت انحلال هیدروژن و نفوذپذیری، مقاومت به خوردگی موضعی و ترک ناشی از خوردگی تنشی و پایداری دمایی را دارا هستند. دریچه‌های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گسترده‌ای از فلزات خالص و آلیاژها گشوده شده است. یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با اشکال بسیار متفاوت از پوشش‌های نازک و ضخیم، ورقها و صفحه‌ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل یافته با روش‌های الکتریکی است. از این رو فرصت‌های قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین کننده‌ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است ]9.[
    2-2-5- آبکاری با کروم
    در طول سالها، نمکهای معدنی مختلفی از قبیل ترکیبات سرب و رنگدانههای کرومات در پوشش‌های ضد خوردگی استفاده میشدهاند. اما، این ترکیبات سمی هستند و اثرات سرطانزایی دارند. بنابراین نیاز به یافتن جایگزینهای غیر سمی که به همان اندازه محافظت فراهم کنند، وجود دارد. در اروپا، قوانین استفاده از کروم شش ظرفیتی را محدود میکند و بنابراین استفاده از آن بهسرعت رو به کاهش است. در سایر نقاط دنیا، این شیوه کاهش نیافته است. در کشورهای خاور دور استفاده از نمکهای کروم رو به افزایش است.
    نمک‌های معدنی روی یا استرانسیم کرومات در ابتدا به مدت طولانی برای بسیاری از کاربردها از قبیل قطعات هواپیما ساخته شده از آلومینیم به دلیل توانایی آن در غیر فعال کردن فلزات به عنوان روکش انتخاب می‌شد. اگرچه دقیقاً فعالیت بازدارندگی رنگدانه‌های کرومات قابل درک نبود اما امروزه به علت نشت یون‌های کرومات به محلول بخوبی شناسایی شده است. غیر فعال کردن آلیاژهای آلومینیم با نمک‌های کرومات به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. معمولاً کروم (III) است که در لایه‌های رویین یافت میشود زیرا یون‌های کرومات در محلول بهصورت شش ظرفیتی هستند و برای موازنهی اکسایش آندی، فلز اصلی (فلز بستر) به کروم سه ظرفیتی کاهش مییابد. با این وجود هیچ توافقی کلی در مورد ساختار و ترکیب فیلم‌های رویین وجود ندارد. برخی گزارش‌ها بیانگر این است که لایهی محافظ شامل لایهای از کروم (III) اکسید هیدراته همراه با مخلوطی از آلومینیم اکسید است در حالی‌که گزارش‌های دیگر بیان می‌کند که این لایه شامل کروم (III) هیدروکسید است. فیلم رویین بهصورت لایه‌ی دو‌گانهای مشتمل بر یک لایهی بیرونی بیشتر هیدراته شدهی کروم (III) هیدروکسید و لایه‌ی داخلی کمتر هیدراته شده‌ی CrOOH نیز گزارش شده است. اگرچه کروم (III) هیدروکسید هیدراته به عنوان یک مرحله مقدماتی برای رشد اکسید‌های کمتر هیدراته از قبیل اکسیدهای کروم پیشنهاد شده است، ولی به نظر می‌رسد که ساختار و ترکیب لایههای محافظ به چندین عامل مانند pH و پتانسیل بستگی دارد. بر روی آهن فیلم‌های اکسید اسپینل Cr3+ و Fe3+ گزارش شده است. نسبت اتمی Cr/Fe به pH، اکسیژن و مقدار کرومات محلول بستگی دارد. در جای دیگر این فیلم به صورت ترکیبی از اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن و کروم گزارش شده است. همچنین لایه‌های هیدروکسیلدار شده و جذب سطحی شدهی کروم (VI) نیز گزارش شده است. مطالعه لایه‌های غیرفعال کرومات بر فلز روی کم است اما این مطالعات در مورد فیلم غیرفعال کروم (III) در غیاب روی بیشتر بوده است ]10[.
    روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره، سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم کاری شده و کاملا صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88% و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود، در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها، مواد قلیایی و نمکها مقاوم است اما سولفوریک اسید و کلریدریک اسید و سایر اسیدهای هالوژن دار در تمام غلظت‌ها ودر تمام درجه حرارت‌ها بر روی کروم تاثیر می‌گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی ، روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلول‌ها یا محصولات حل کننده اکسیدها نیازی نیست. روکش‌های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم، اکسید کروم (3+) تشکیل می‌شود. این عمل موجب جابه جایی پتانسیل کروم از 717/0به 63/1 ولت می‌شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می‌نماید. لایه‌های پوششی کروم براق با ضخامت پایین(در حدود 1 میکرومتر) که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش‌هایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می-‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود ]9.[
    2-3- مقاومت اکسیداسیون
    برای این که لایه اکسیدی بتواند محافظ خوبی باشد، بایستی دارای خواص متعددی باشد. وقتی که اکثر این خواص و شرایط وجود داشته باشند، مقاومت اکسیداسیون بالایی بدست خواهد آمد. نیکل، کبالت، و آهن دارای مقاومت اکسیداسیون متوسطی هستند. افزودن عناصر آلیاژی مثل کروم، سیلیسم و آلومینیم باعث بوجود آمدن فازهای اکسیدی نسبتاً محافظ اسپینل و رمبوهدرال (Cr2O3, AL2O3) می‌گردد. لکن چنانچه این عناصر آلیاژی در اثر اکسیداسیون داخلی مصرف گردند، تاثیر آن‌ها در بوجود آوردن پوسته محافظ بشدت کاهش خواهد یافت.
    افزایش مقاومت به خوردگی فولاد یکی از روش‌های جلوگیری از خوردگی می‌باشد. آهن خالص بسیار نرم‌تر از آن است که بتواند به قصد ساختارش از آن استفاده شود. اما اضافه کردن مقداری از عناصر دیگر (مانند کربن، منگنز، سیلیکون) به طور مشخص استحکام مکانیکی آن را افزایش می‌دهد. در مورد کروم اضافه شده به آهن مزیت دیگری وجود دارد که باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت خوردگی نسبت به آهن خالص می‌شود.
    آلیاژهای آهن – نیکل – کروم متداولترین آلیاژها برای کاربردهای درجه حرارت بالا می‌باشند زیرا قیمت آنها نسبتاً پایین است، خواص مکانیکی خوبی دارند و دارای مقاومت اکسیداسیون متوسطی هستند. در نتیجه مقاومت اکسیداسیون این آلیاژها بطور مفصل مطالعه گردیده است. می‌توان نتیجه گرفت که آلیاژهای آهن، کبالت، و نیکل در درجه حرارتهایی که در بالاتر از آن درجه حرارتها خواص مکانیکی دیگر به اندازه کافی نخواهد بود، مقاومت اکسیداسیون مطلوبی دارند.
    عامل اصلی مقاومت در برابر اکسیداسیون در فولاد زنگ‌ نزن میزان کروم موجود آن است. کروم با توجه به فعالیت بیشترش با اکسیژن ترکیب شده و اکسید کروم را تشکیل می‌دهد که آهن را احاطه کرده و مانع از تردد اکسیِژن به داخل و ترکیب با آهن می‌شود. فیلم اکسید کروم نازک ولی فشرده که روی سطح فولاد زنگ نزن تشکیل می‌شود باعث ایجاد مقاومت خوردگی می‌شود.
    زمانی که دما بالا می‌رود کربن موجود در فولاد با کروم ترکیب کاربید کروم می‌دهد و این فاز ترد و شکننده در مرزدانه‌ها رسوب کرده و سبب ایجاد ترک پس از عملیات سرد شدن فلز می‌شود که جهت جلوگیری از این موضوع از Mo بعنوان فلزی که مقاومت فولاد زنگ نزن را در دمای بالا حفظ می‌کند استفاده می‌شود ]6[.
    2-4- مروری بر مطالعات پیشین در زمینه‌ی پوشش‌های کرومی
    در این بخش پیشینه کارهای انجام شده پیرامون موضوع تحقیق بررسی می‌شود. روش‌های ساده اما موثر برای کاهش خوردگی، اعمال پوشش‌های مختلف بر روی فلز است که باعث ایجاد مانع بین فلز و محیط اطراف آن می‌شود. پوشش‌های مقاوم به خوردگی معمولاً برای بسیاری از کاربردها بر روی فلز استفاده می‌شود. این پوشش‌ها انواع مختلفی دارند. همانند آبکاری با فلزاتی مثل نیکل، کروم و کادمیم و پلیمرهایی مانند پلی‌آنیلین، پلی‌پیرول و اپوکسی، سل-ژل و انواع رنگ‌ها. استفاده از آبکاری کروم از مدتها قبل به عنوان روشی مؤثر برای جلوگیری از خوردگی معمول بوده است و در سالهای اخیر ترکیب کروم با سایر عناصر به عنوان پوشش جدید و مؤثر معرفی شده است.
    در این قسمت چند مورد از کارهایی که توسط افراد مختلف برای پیشگیری از خوردگی فلز و مقایسه میزان سرعت خوردگی و همچنین میزان سختی فلز مورد نظر انجام شده است بیان می‌شود:
    هان و همکاران]11[ رفتار الکتروشیمیایی و فرسایش‌شناسی پوشش های CrN بر روی فولاد را بررسی کردند. آنها پوشش تک لایه کروم نیترید را با پوشش دولایه به صورت CrN/Cr/Steel مقایسه کردند پوشش CrN با استفاده از فناوری رسوب پلاسمای قوس کاتدی در یک مقایس صنعتی رسوب داده شد و همزمان لایه میانی به وسیله آبکاری الکتریکی بر روی سطح فولاد نشانده شد. پوشش‌ها از نظر سختی، دوام و مقاومت در برابر خوردگی مقایسه شدند. ترکیب و ساختار کروم نیترید نیز با استفاده از پراش اشعه ایکس مطالعه شد. ریخت‌شناسی سطحی نیز با استفاده از SEM مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. اصلاح، دوام و مقاومت در برابر خوردگی پس از رسوب پلاسما با قوس کاتدی به همراه یا بدون کروم سخت به عنوان لایه میانی با توجه به تغییرات میکرو ساختاری مورد بحث قرار گرفته است.
    نتیجه اینکه در میان سه پوشش Cr/Steel و CrN/Steel و CrN/Cr/Steel ترتیب میزان سختی به قرار زیر بود: CrN/Cr/Steel > CrN/Steel >> Cr/Steel . مقاومت در برابر خوردگی و همچنین دوام پوشش در CrN/Cr/Steel بیشتر از CrN/Steel و آن‌هم بسیار بیشتر از Cr/Steel گزارش شد]11[.
    پنج و همکارانش ]12[ نشان دادند که فیلم‌های نیکل با یا بدون نانوذرات Cr پخش شده در فیلم به وسیله گالوانیزه کردن از حمام نیکل سولفات به دست می‌آیند. دانه‌های Ni گالوانیزه شده می‌توانند با افزایش محتوای هم رسوبی ذرات نانوی Cr مناسب‌تر و بهتر شود. پالایش دانه به واسطه کاهش پتانسیل خوردگی و جریان در نمک 5/3% انجام می‌گردد. با این حال پراکنده شدن و انتشار ذرات نانوی Cr منجر به ایجاد منطقه غیر فعال بزرگی می‌شود که احتمال حفره‌دار شدن به علت این جریان غیرفعال با افزایش غلظت Cr هم رسوبی کاهش می‌یابد] 12[. شرایط بعدی را می‌توان به تشکیل فیلم غیرفعال حاوی کروم اکسید بر اساس آنالیز XPS نسبت داد.
    با این حال زمانی که غلظت هم رسوبی Cr برابر 5/4% است، فیلم غیرفعال نمی‌تواند به سرعت بر روی تمام سطح تشکیل شود که این وضعیت خود منجر به تشکیل حفرات متعدد بر سطح گالوانیزه می‌گردد]12[. روی هم رفته اندازه و عمق حفره ها کاهش می‌یابد که این کاهش سرعت به تشکیل فیلم غیرفعال حاوی کروم اکسید دلالت می‌کند. زمانی که محتوای هم رسوبی کروم برابر 9/10% است از خوردگی حفره ای به خوبی و به طور مؤثر جلوگیری به عمل می‌آید که این وضعیت نشان دهنده تشکیل سریع لایه کروم اکسید به صورت فیلم نازک و غیرفعال در رسوبات الکتریکی است.
    نتیجه اینکه وجود غلظت Cr متناسب با بهره گیری از تشکیل فیلم غیرفعال غنی از Cr بسیار باثبات و مقاوم در برابر ایجاد خوردگی حفره‌ای است]12[.
    برخی از محققان بر این عقیدهاند که پوشش‌دهی سخت یک راه حل مناسب برای افزایش خواص مکانیکی مطلوب و جلوگیری از خوردگی در دماهای بالاست. در پوشش‌دهی سخت از روشهایی مانند کندوپاش بهره میگیرند. برای مثال لوزا و همکارانش [13] یک پوشش سخت را براساس رویهم قرار دادن چند لایههایی از CrN و Cr فلزی بطوری که ضخامت دو لایه کمتر از nm 22 بود، توسعه دادند. این پوشش به‌وسیلهی هر دو فرآیند کندوپاش مگنترون و رسوبدهی بخار فیزیکی قوس کاتدی (PVD) بر روی فولاد ابزاری بدست آمده است. نتایج نشان داد که لایه میانی Cr فلزی و ساختار فیلم چند لایهای چسبندگی پوشش به سطح فولاد را با کاهش تنش و شکنندگی فیلم و با ضرایب انبساط حرارتی بهتر، بهبود بخشیده است.
    نیترید فلزات واسطه، طیف وسیعی از ویژگی‌های فیزیکی جالب را نشان می‌دهند و این باعث شده که از آن‌ها به عنوان موادی مفید در برنامه‌های کاربردی مختلف استفاده شود. این گروه از پوشش‌های محافظ نیازمند استحکام مکانیکی بالا به همراه مقاومت دمایی و شیمیایی (مثل نیترید تیتانیوم یا نیترید کروم) برای مواد ابر رسانای دارای چگالی جریان بحرانی بالا (NbN) و پوشش‌های زینتی می‌باشند. ترکیبات سه‌تایی نیترید فلزات واسطه به عنوان موادی که دامنهی گسترده‌تری از انواع ساختارهای نیترید را به منظور تنطیم دقیق ویژگی‌های الکترونیکی و مکانیکی ارائه می‌دهند، مورد توجه می‌باشند. آن‌ها این فرصت را برای تنظیم پارامترهایی چون ثابت شبکه، سختی، الاستیسیته ، ضریب انبساط حرارتی یا مقاومت خوردگی به منظور بهینه سازی عملکرد کلی پوشش فراهم می‌کنند. رایج‌ترین روش مورد استفاده، نیترید‌دار کردن آلیاژهای دو‌تایی می‌باشد[14]. این روش اغلب فاز‌های نسبتاً فقیر نیتروژن از نوع نیترید داخل شبکه‌ای را تولید می‌کند. همچنین این روش برای ترکیبات فلزی که قادر به تشکیل آلیاژهای دوتایی نمی‌باشند، به راحتی قابل اجرا نمی‌باشد. اخیراً گزارشات زیادی در مورد تشکیل آلیاژی از دو فلز به وسیله فرایند کندوپاش همزمان منتشر شده است[17-15]. یکی دیگر از جنبه‌های تولید ترکیبات سه تایی، تشکیل ساختارهای چند لایه است که اغلب منجر به تولید ساختارهای ریز دانه و غیر طبیعی می‌شوند که مقادیر سختی بالایی را نشان می‌دهند. در سال‌های اخیر توجه روز افزونی به نیترید کروم به عنوان یک پوشش سخت مقاوم به خوردگی و ساییدگی شده است. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این پوشش‌ها دارای مقاومت بهتری در مقابل اکسیداسیون، ضریب اصطکاک پایین، استحکام بالا و مقاومت حراراتی بالا می‌باشند ]19و18[.
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع استفاده از فناوری و علم و تکنولوژی بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع شرایط زیست محیطی و شرایط محیطی

  • 2-1- پیشگیری از خوردگی
    جهت پیشگیری از خوردگی روش‌های متفاوتی وجود دارد. در بکارگیری این روشها می‌بایست ملاحظات لازم را در خصوص قابلیت طراحی، شرایط عملیاتی کارکرد تجهیز، شرایط عملیاتی فرایند تولید، شرایط زیست محیطی و ایمنی را بررسی و رعایت نمود.
    روش‌های پیشگیری از خوردگی را می‌توان به شرح ذیل نام برد:
    1-انتخاب مواد
    2- تغییر در نوع محیط یا سیال خورنده
    3- تغییر در شرایط محیطی از قبیل دما، فشار و…
    4- تغییر در طراحی
    5- استفاده از بازدارنده‌های خوردگی
    6- استفاده از پوششهای محافظ
    7- استفاده از حفاظت کاتدی
    8- استفاده از حفاظت آندی
    از آنجا که در این کار پژوهشی از یک پوشش به عنوان روش مورد نظر برای جلوگیری از خوردگی استفاده شده، بنابراین در اینجا به تشریح جزئیات مربوط به پوششها و بهویژه پوششهای آبکاری پرداخته میشود.
    2-1-1- اعمال پوشش
    یکی از روشهای پیشگیری از خوردگی استفاده از پوشش‌های معدنی و آلی می‌باشد که هم اکنون در کلیه تجهیزات بکار گرفته شده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. پوشش‌های نسبتاً نازک فلزی و یا مواد غیر آلی نیز می‌تواند سد یا مانع مناسبی بین فلز و محیط آن باشد. کار اصلی این‌گونه پوشش‌ها (صرف نظر از پوشش‌های فدا شونده مانند Zn) بوجود آوردن سدی موثر بین فلز و محیط آن می‌باشد. پوشش‌های فلزی با روش آبکاری الکتریکی، پاشیدن مشعلی ، روکش کردن و غوطه وری بدست می‌آیند. پوشش‌های غیرآلی ( معدنی) بوسیله پاشیدن اعمال می‌گردند. معمولاً پاشیدن و پختن در درجه حرارت بالا انجام می‌شود.. پوشش‌های فلزی معمولاً قابلیت تغییر شکل‌پذیری دارند، درحالی که پوشش‌های غیرآلی ترد هستند. در هر دو مورد بایستی مانع کاملی روی سطح فلز بوجود آید. تخلخل پوشش یا نواقص دیگر می‌تواند باعث خوردگی موضعی فلز زمینه در اثر خوردگی گالوانیکی گردد ]7[. مثال‌هایی از اجسام پوشش دار، سپرهای اتومبیل، زه‌های اتومبیل، وسایل خانگی، ظروف نقره ای، فولاد گالوانیزه و قوطی‌های مواد غذایی می‌باشند. وان‌های حمام و تانک‌های فولادی با پوشش شیشه‌ای مثال‌هایی از پوشش‌های سرامیکی می‌باشند. مثال‌هایی از پوشش‌هایی که به وسیله تبدیل شیمیایی بدست می‌آیند به ترتیب فولاد کروم کاری و آلومینیم آندیزه می‌باشند ]8[.
    2-2- آبکاری
    2-2-1- نگاه کلی
    فرایند آبکاری معمولا با فلزات گرانبها چون طلا و نقره و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن و مس و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش، کاربرد دارد. این خواص می‌تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. معمول‌ترین روش‌های روکشدار کردن فلزات عبارتند از: رنگین‌کردن فلزات، لعاب‌کاری ، آبکاری با روکش پلاستیک، آبکاری با فلزات دیگر.
    2-2-2- اصول آبکاری
    به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
    فلز n(e) →+ کاتیون فلزی
    ترسیب فلز با روش‌ زیر انجام می‌شود:
    2-2-3- آبکاری الکتریکی
    در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنش‌های الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام برقکافت در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنش‌های الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (کاهش) و یا واگذار می‌شوند(اکسید). برای اینکه واکنش‌ها در همین راستا ادامه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنش‌های مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یون‌های فلز رسوب کننده باشد و چون یون‌های فلزها دارای بار مثبت می‌باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی روند معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:
    – یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع شرایط زیست محیطی و شرایط محیطی بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع عوامل بیولوژیک و مواد معدنی


    — 254

  • 270
    343
    170
    339
    280
    236
    105
    99
    199
    39
    4
    1>
    3
    1-6-2-1-1- خوردگی در آب دریا با سرعت‌های مختلف و پارامترهای موثر بر آن
    آب دریا الکترولیت خوبی است و باعث خوردگی گالوانیکی و شیاری می‌شود. آب دریا عامل ایجاد خوردگی در سازه‌های دریایی و کشتی‌ها، اسکله‌ها ، سکوها و … است. آب دریا مخلوطی از نمک‌ها، گازهای حل شده و عناصر جامد معلق است. آمار به دست آمده نشان می‌دهد که بیش از 40 درصد سرمایه‌گذاری اولیه در دستگاه‌های بزرگ نمک‌زدا، برای جلوگیری از خوردگی فلزات و آلیاژها در لوله‌های خنک کننده و گرم کننده آب دریا، کندانسورها و قسمت‌های دیگری که عامل حرارت دادن در آن‌ها صورت می‌گیرد، مصرف می‌شود. سرعت خوردگی فلزات در آب دریا نه تنها به انتخاب فلز آلیاژ مناسب بستگی دارد، بلکه به عواملی مانند عمق، درجه حرارت، مقدار و نوع گازهای حل شده، مقدار و نوع ترکیب عناصر آلی و معدنی، سرعت حرکت سیال و عوامل بیولوژیکی آب دریا نیز بستگی دارد. خوردگی مربوط به یک سازه دریایی می‌تواند در منطقه پاشش، منطقه جذر و مدی و منطقه معروف در آب اتفاق افتد. خوردگی در ناحیه پاشش بیش از سایر نقاط می‌باشد، زیرا این منطقه مرتبا خشک و تر می‌شود. و با برخورد جریان‌های آب بر روی سطح سازه پوشش‌ها، اعم از لایه‌های غیرفعال ویا پوشش‌هایی که به منظور حفاظت بر روی سازه کشیده شده، از بین می‌رود و در ضمن در این منطقه تماس با هوا نیز وجود دارد که خوردگی را تشدید می‌کند ]7[.
    1-6-2-1-2- ترکیبات آب دریا
    آب خالص در طبیعت وجود ندارد. در طول بارش و جاری شدن آب روی سطح زمین گازهای متنوع، مواد معدنی و آلی در آب وارد و به صورت مواد معلق و شناور یا کلوئیدی و یا کاملًا محلول، پدیدار می‌گردند. بطور کلی ناخالصی آب‌های طبیعی را به سه گروه می‌توان تقسیم نمود: 1- یون‌های محلول 2- غیر یون‌ها و نامحلول‌ها 3- گازها. یون‌های محلول ، به آنیون‌ها و کاتیون‌ها تقسیم می‌گردند. با توجه به شرایط رودخانه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها، آب‌ها می‌توانند دارای ترکیبات و خصوصیات متفاوتی باشند. عوامل اصلی خوردگی در آب دریا، گازهای محلول و pH می‌باشند.
    عوامل تعیین نوع خوردگی و میزان گسترش آن توسط آب دریا عبارتند از: مقدار جامدات محلول، مقدار سختی، اکسیژن وکربن دی اکسید، مقدار مواد آلی محلول، هدایت الکتریکی (از انحلال جامدات حاصل می‌شود) و وجود نمک‌هایی مانند، سدیم کلرید. سختی یک ویژگی مهم آب دریاست که با مقداری کربن دی اکسید، نمک‌ها، کربنات و بی کربنات کلسیم تعیین می‌شود. در آب سخت (سنگین)، رویه‌ای از نمک‌های کربنات، بر روی سطح فولاد به وجود می‌آید که بازده انتقال حرارت را نیز کاهش می‌دهد. یکی از دلایلی که می‌توان این قسمت از سازه را بدون به‌کار بردن پوشش و فقط با حفاظت کاتدی محافظت کرد، تشکیل لایه آهکی در قسمت‌های زیرین سکوهای دور از ساحل است. مواد آلی موجود در آب دریاها و خلیج‌ها نیز به طور مستقیم یا غیر مستقیم، در مقدار خوردگی فولادهای دریایی تأثیر دارد ]2[.
    1-6-3- انواع آلاینده ها
    تغییر محیط خورنده یک روش عمومی برای کاهش خوردگی است. نمونه تغییراتی که غالباً به کار برده می‌شود عبارتند از: 1- کاهش درجه حرارت 2- کاهش سرعت جریان 3- خارج ساختن اکسیژن یا اکسید‌کننده‌ها 4- تغییر غلظت مواد خورنده. در بسیاری موارد این تغییرات به نحو موثری می‌تواند خوردگی را کم نماید لکن بایستی با احتیاط عمل شود. تأثیر این تغییرات بستگی به سیستم فلز – محیط خورنده دارد.
    فصل دوم
    روش‌های پیشگیری از خوردگی و مروری بر کارهای گذشته
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع عوامل بیولوژیک و مواد معدنی بسته هستند

    منبع پایان نامه ارشد با موضوع انعطاف پذیری و نام تجاری

    آخرین گروه از فولادهای زنگ نزن فولاد زنگ نزن رسوبی سخت Fe‐Cr‐Ni‐(Mo‐Al‐Cu‐Nb)‐P می‌باشد. استحکام بالا، مقاومت خوردگی متوسط، تولید آسان از مزیت‌های اولیه ارایه شده توسط این نوع آلیاژ است. بعد از عملیات حرارتی در دمای پایین حدود (660-500) درجه سانتیگراد استحکام بسیار افزایش می‌یابد.

  • اگر دماهای کمتر انتخاب شود اعوجاج در قطعه کمتر رخ می‌دهد که آن‌ها را برای مصارف با دقت بالا می‌توان به کار برد. فولادهای زنگ نزن رسوبی ‌سخت دارای میکروساختاری از مارتنزیت یا آستنیت می‌باشد. فولادهای آستنیتی می‌توانند با عملیات حرارتی تبدیل به نوع مارتنزیتی شوند البته قبل از اینکه رسوب‌سختی رخ دهد. رسوب‌سختی زمانی رخ می‌دهد که عملیات حرارتی باعث تشکیل‌شدن ترکیبات بین فلزی شود. رایج‌ترین موارد استفاده از این آلیاژ در صنایع هوا فضا و دیگر صنایع با تکنولوژی بالاست ]1S/Cr2O3………………………………………………………………………………………………………… [.
    1-6-1-2-2- فولاد‌های کربنی و فولاد‌های با عیار پایین
    این گروه از فولاد‌ها به طور گسترده‌ای در صنایع استفاده می‌شوند. انعطاف پذیری و قیمت پایین از ویژگی‌های جالب آن‌ها می‌باشند. همچنین بر خلاف آهن خالص، ترکیب آهن به همراه مقادیر کمی کربن منجر به بهبود استحکام و سختی آلیاژ می‌شود، بدون اینکه قابلیت چکش خواری آن کاهش یابد. این آلیاژها از نظر سهولت تولید، قابلیت تراش، جوشکاری و همچنین مقاومت بالای آن‌ها در مقابل زنگ زدگی مورد توجه می‌باشند. فولاد‌های مورد استفاده در لوله‌های تحت فشار، حاوی 1- 35/0 درصد کربن می‌باشند. اگر میزان کربن بیش از این مقدار باشد، با مشکلات جوشکاری و احتمال ایجاد فاز مارتنزیت (فلز سخت و شکننده) مواجه می‌شویم که منجر به شکنندگی فولاد می‌گردد ]2.[
    1-6-1-3- خوردگی فولاد‌های کربنی در آب دریا
    سازه‌های فولادی متداولی که در معرض محیط‌های دریایی قرار می‌گیرند، شامل ستون یا موج شکن‌های دریایی، سازه‌های ساحلی، کشتی‌ها و … می‌باشند. مناطق ایجاد کننده خوردگی در محیط‌های دریایی که سازه‌ها در معرض آنها قرار می‌گیرند شامل: ناحیه اتمفسری، ناحیه تراوشی ، ناحیه جزر و مدی ، ناحیه غوطه وری و ناحیه بستر دریا می‌باشند.
    فاکتورهای محیطی موثر بر سرعت خوردگی بسته به عمق آب دریا متفاوت می‌باشند. تغییر این فاکتورها در آب دریاهای مناطق مختلف جهان در منابع علمی مدون شده است. فاکتور اصلی موثر بر خوردگی فولاد در آب دریا، میزان اکسیژن در دسترس می‌باشد که از ppm 11-6 متغیر می‌باشد. قابلیت انحلال اکسیژن در آب دریا تحت تاثیر دما و شوری می‌باشد. برخی از متغیرهای موثر بر دسترس بودن اکسیژن مورد نیاز برای زنگ زدگی فولاد شامل افزایش دما، افزایش سرعت انتشار اکسیژن در حین کاهش غلظت آن و همچنین افزایش سرعت رسوب پوسته‌های آهکی محافظ و افزایش رشد و نمو جانداران در محیط دریایی می‌باشد. بنابراین یک افزایش در دما منجر به اثرات جبرانی معکوسی بر سرعت خوردگی حاصل از اکسیژن در فولاد موجود در آب دریا می‌شود ]2[.
    سرعت‌های خوردگی کل در طی یک دوره 40-1 ساله، 37/0 -02/0 میلی متر در سال برآورد شد و میانگین آن 1/0 میلی متر در سال می‌باشد. سرعت خوردگی فولاد در طی زمان کاهش می‌یابد. این مسئله در داده-‌های ارائه شده توسط سوتول و الکساندل ]2 [کاملاً مشهود می‌باشد (جدول1-1).
    جدول 1-1 مقایسه سرعت خوردگی فولاد با گذشت زمان:
    سرعت خوردگی (میلی متر در سال) مدت زمان (سال)
    14/0 1
    11/0 2
    094/0 4
    084/0 8
    077/0 16
    توقف خوردگی و حفاظت فولاد 28
    1-6-1-4- فولاد مورد استفاده در این مطالعه
    فولاد مورد استفاده در این مطالعه از نوع فولادهای در معرض هوا (WS) بوده که با نام تجاری فولاد کورتن نیز شناخته میشود. این نوع فولادها جزء فولادهای کم آلیاژ هستند و محتوی کربن آنها کمتر از 2/0% وزنی است و عناصر Cu، Cr، Ni، P، Si و Mn به عنوان عناصر آلیاژی به آنها اضافه میشود که البته میزان این عناصر در این فولادها بیش از 5-3% وزنی نیست. افزایش مقاومت خوردگی WS نسبت به فولاد کربنی نرم به تشکیل لایهای فشرده و بسیار چسبنده از محصولات خوردگی بنام زنگ مربوط میشود که در اتمسفرهای با خورندگی کم بوجود میآید [4].
    امروزه ترکیبهای جدیدی از WS برای دستیابی به ویژگیهای مکانیکی بهتر و مقاومت در برابر محیطهای خورندهتر توسعه یافتهاند. انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد (ASTM) ترکیبات آلیاژی مختلف را برای WS استانداردسازی کرده است، این استانداردسازی درصد کل عناصر آلیاژی اضافه شده را در اولین استانداردسازی یعنی WS A-242 5/1% بیان میکرد تا آخرین ویرایش آن یعنی WS A709 5% مشخص میکند [4].
    فولاد مورد استفاده در این کار مطالعاتی از نوع استاندارد ASTM A 588 با درجهی B میباشد که به فولاد کورتن درجهی B معروف است. استاندارد A 588 اولین بار در سال 1968 ارایه شد و امروزه شامل درجههای A، B، C و K میباشد. خوردگی فولادهای این دسته از فولادهای A 242 کمتر بوده و راحت‌تر جوشکاری میشوند. جدول 1-2 ترکیب شیمیایی این نوع فولاد را نشان می‌دهد [5].
    جدول 1-2 ترکیب شیمیایی فولاد کورتن B، مقدار عناصر بر حسب در صد وزنی است.
    نوع فولاد WS C Si Mn P S Cu Cr Ni V
    کورتن B ≤ 19/0 65/0-30/0 25/1-80/0 ≤ 04/0 ≤ 05/0 40/0-25/0 65/0-40/0 ≤ 40/0 10/0-02/0
    1-6-2- محیط خورنده
    منتشرشده در مقالات و پایان نامه ها | دیدگاه‌ها برای منبع پایان نامه ارشد با موضوع انعطاف پذیری و نام تجاری بسته هستند