اثر هيدروكسيد پتاسيم بر رفتار خوردگي پوشش هاي سراميكي تشكيل شده به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي روي زيرلايه تيتانيم

Effect of Potassium Hydroxide on Corrosion Behavior of Coatings Formed by Plasma Electrolytic Oxidation Method on the Titanium Substrate

در اين تحقيق، پوشش هاي سراميكي به وسيله فرآيند اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي در حمام پايه آلوميناتي حاوي غلظت هاي متفاوتي از هيدروكسيدپتاسيم (3، 4 و 5 گرم بر ليتر) روي زيرلايه تيتانيم خالص با موفقيت تشكيل شد. تمامي فرآيندها در ولتاژ ثابت 420 ولت و در مدت زمان 180 ثانيه انجام شدند. اثر تركيب شيميايي حمام پوشش دهي بر ولتاژ جرقه زني، ريزساختار و رفتار خوردگي پوششها مورد مطالعه قرار گرفت. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني سطح و مقطع عرضي و آزمون هاي خوردگي پوشش ها در محلول كلريدسديم 3/5 درصد وزني نشان دادند كه افزايش غلظت هيدروكسيدپتاسيم در حمام پوشش دهي از 3 به 4 گرم بر ليتر منجر به افزايش تراكم و يكنواختي ساختار، كاهش اندازه ميانگين ريزحفرات سطحي عليرغم افزايش درصد تخلخل، افزايش ضخامت و افزايش مقاومت به خوردگي شد. با اين حال، افزايش بيشتر غلظت هيدروكسيدپتاسيم به 5 گرم بر ليتر در حمام پوشش دهي به دليل افزايش بيش از حد هدايت الكتريكي باعث تشكيل جرقه هاي بزرگتر و شديدتر و درنتيجه افزايش اندازه ميانگين ريزحفرات سطحي باوجود كاهش درصد تخلخل و افزايش ضخامت و درنهايت كاهش مقاومت به خوردگي پوشش شد. بنابراين پوشش تشكيل شده در حمام پوشش دهي حاوي 4 گرم بر ليتر هيدروكسيدپتاسيم، يكنواختترين و متراكم ترين ساختار همراه با ريزترين اندازه حفرات سطحي و بهترين رفتار خوردگي را نشان داد. درواقع، اين نمونه با مقاومت به خوردگي معادل با 105×88/22 اهم در سانتيمتر مربع، مقاومت زيرلايه تيتانيم را در حدود 36 برابر افزايش داد. بااستفاده از الگوي پراش پرتو ايكس مشخص شد كه اين پوشش از فازهاي روتيل، آناتاز و TiAl2O5 تشكيل شده بود.

In this study, ceramic coatings were formed successfully by plasma electrolytic oxidation process in aluminate-based electrolyte containing different concentrations of potassium hydroxide (3, 4 and 5 g/l) on pure titanium substrate. All processes were carried out at constant voltage of 420 v and for 180 s. The effects of the chemical composition of electrolyte on the sparking voltage, microstructure and corrosion behavior were studied. The surface and cross-sectional scanning electron microscopic (SEM) images and corrosion tests of coatings in a 3.5 wt. % NaCl solution showed that the increasing of potassium hydroxide concentration from 3 to 4 g/l resulted in increasing the compactness and uniformity, decreasing the average size of surface micro-pores despite increasing the porosity, increasing the thickness and increasing the corrosion resistance. However, increasing of potassium hydroxide concentration in the electrolyte to 5 g/l due to the excessive electrolyte conductivity caused to formation of bigger and stronger sparks and thus increasing the average micro-pores size despite decreasing the porosity and increasing the thickness and decreasing the corrosion resistance of coating. Therefore, the coating formed in the electrolyte containing 4 g/l potassium hydroxide showed the most uniform and dense structure with the smallest micro-pores size and the best corrosion behavior. In fact, this sample with corrosion resistance about 22.88×105 (Ω cm2) increased the resistance of uncoated titanium, 36 times. Using X-ray diffraction pattern, it was determined that the coating was composed of rutile, anatase and TiAl2O5 phases.