تأثير دما، ولتاژ، زمان آندايزينگ و اعمال پوشش الكترولس نيكل-فسفر روي رفتار خوردگي و سختي آلياژ آلومينيم 2024

Effect of Temperature, Voltage, Time of Anodizing and Applying Nickel-Phosphor Electro less Coating on Hardness and Corrosion Behavior of 2024 Aluminum Alloy

به‌منظور بهبود خواص سطحي و درنتيجه كاربرد بيشتر آلومينيم و آلياژهاي آن در صنايع مختلف بخصوص هوافضا از روش‌هاي مختلف پوشش دهي استفاده مي‌شود. آندايزينگ و آبكاري الكترولس از روش‌هاي پركاربرد براي اين هدف است. در پژوهش حاضر ابتدا اثر دما و ولتاژ آندايزينگ بر خواص لايه اكسيد سطحي آلياژ آلومينيم 2024 بررسي شد. نتايج نشان داد كه با افزايش ولتاژ و كاهش دما، ضخامت و زبري سطح افزايش يافت؛ اما يك ولتاژ بهينه (v45) براي دستيابي به بيشترين سختي در تمامي دماها به دست آمد. مطالعه ضخامت و سختي نمونه بهينه نيز حاكي از افزايش اين دو پارامتر با افزايش زمان داشت. بررسي‌هاي صورت گرفته به‌وسيله ميكروسكوپ الكتروني نشرميداني (FESEM) نيز نشان داد با كنترل دقيق شرايط آندايزينگ مي‌توان به ساختاري با نانو سلول‌هاي منظم دست‌يافت. انجام آندايزينگ دومرحله‌اي نيز نظم سلول‌هاي لايه اكسيدي را به‌طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش داد. همچنين بررسي‌هاي صورت گرفته به‌وسيله ميكروسكوپ الكتروني (SEM)، طيف نگار تفكيك انرژي (EDS) و پراش اشعه ايكس (XRD) نشان داد كه امكان ايجاد پوشش الكترولس نيكل-فسفر بر آلياژ آلومينيم آندايز شده به‌خوبي وجود دارد. براي مقايسه رفتار خوردگي پوشش­هاي (Anodic Aluminium Oxid) AAO و هيبريدي AAO/Ni-P با زيرلايه آلومينيمي از روش پلاريزاسيون و برون­يابي تافل استفاده شد. نتايج حاكي از مقاومت به خوردگي بالاي آلياژ آلومينيم 2024 در حضور پوشش الكترولس نيكل- فسفر بر آلياژ آندايز شده مي­باشد. عمليات حرارتي نمونه‌ها در دماهاي مختلف نشان داد كه بيشترين سختي پوشش نهايي (1185 ويكرز) در دماي 400 درجه سلسيوس به دست خواهد آمد و زمان عمليات حرارتي در اين دما بعد از 75 دقيقه تأثير چنداني بر سختي نخواهد داشت.

In order to improve the surface properties and the greater use of aluminum and its alloys in various industries, especially aerospace, different coating methods have been introduced. Anodizing and electroless plating are the most widely used methods for this purpose. In this research, the effect of temperature and voltage of anodizing on the surface properties of anodic aluminum oxid (AAO), producred on 2024 aluminum, was investigated. The results showed that with increasing voltage and decreasing temperature, the thickness and roughness of coatings increased. An optimal voltage (45 V) was obtained to achieve the highest hardness at all temperatures. The study of the thickness and hardness of the optimum sample also showed an increase in these two parameters with increasing time. FESEM studies also revealed that by carefully controlling on the anodizing conditions, a structure with regular nano-cells could be obtained. The two step anodizing significantly increased the order of the oxide layer cells. SEM, EDS, and XRD results indicated that the possibility of Ni-P electroless coating applying on anodized aluminum in SLOTONIP 70A solution is well established. To investigate and compare the corrosion behavior of AAO and AAO/Ni-P coatings with aluminum substrate, the polarization method and tafel extrapolation was used. The results indicated that the high corrosion resistance of 2024 aluminum alloy was achieved in the presence of Ni-P electroless coating on anodized alloy. The heat treatment of the samples at different temperatures showed that the highest hardness of the final coating (1185 vickers) would be achieved at 400 °C, and the heat treatment time at this temperature after 75 minutes would not have much effect on the hardness.