ارزيابي ريزساختار، تركيب فازي و خواص پوشش چند لايه اي زيركونيايي بر روي فولاد API5L در شرايط تك پخت و چند بار پخت

هدف از اين پژوهش ايجاد پوشش سل ژل زيركونيا بر روي زيرلايه فولادي API5L جهت بررسي اثر تعداد لايه و نوع پخت بر رفتار مقاومت به خوردگي اين پوشش ها است. به همين منظور پوشش سل ژل زيركونيا به شكل چهار لايه و دو لايه با استفاده از پيش ماده زيركونيوم پروپوكسايد به روش فرآيند غوطه وري بر سطح فولاد كربني API5L اعمال گرديد. براي گروهي از نمونه ها بعد از هر لايه پوشش دهي پخت در دماي ˚C 450 به مدت 1 ساعت انجام گرفت، در حالي كه گروهي ديگر پوشش دهي به تعداد لايه مورد نظر انجام گرفته و در پايان پخت نهايي اعمال گرديد. به منظور بررسي تحولات فيزيكي و شيميايي انجام شده و تعيين دماي تبديل حالت آمورف به كريستالي، آناليز حرارتي افتراقي بر روي ژل و به دنبال آن آناليز تفرق اشعه X انجام گرفت. براي اطلاع از گروه هاي يوني و نوع پيوندهاي موجود در ژل از آزمون طيف سنجي مادون قرمز و براي مشاهدات ريزساختاري از ميكروسكوپ الكتروني جاروبي استفاده گرديد. خواص پوشش توسط آزمايشات خوردگي الكتروشيميايي و ميكروسختي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج XRD نشان مي دهد كه با پخت پوشش در دماي˚C 450 فاز تتراگونال و در دماي˚C550 فاز تتراگونال و منوكلينيك ظاهر مي شود. براي نمونه هاي چند مرتبه پخت شده براي هر دو حالت 4 و 2 لايه اي ريزساختاري همگن تر و مقاومت به خوردگي و ميزان ميكروسختي بالاتري نسبت به حالت تك پخت حاصل مي شود. صرف نظر از نوع پخت خواص نمونه هاي با پوشش 4 لايه اي بهتر از نمونه هاي 2 لايه اي است.

The aim of this study is applied zirconia sol-gel coatings on steel substrate API5L to evaluate the effect of number of layer and type of sintering on the corrosion resistance of these coatings. For this purpose the 4 and 2 layer zirconia sol gel coating using zirconium propoxide as a precursor was applied on API5L carbon steel by dipping method at constant speed 6 cm/min in sol. A group of samples for each cycle of immersion, drying at 110 ˚C for 30 min and sintering for 1h at 450˚C, while others group with repeated cycle of dipping + drying, the coating was applied to the desired number of layers and the sintering was accomplished at 450˚C for 1h. Before sintering the thermal analysis of TG-DTA was completed in order to determined to the optimum temperature of gel calcinations or sintering of coated samples. The coating film of zirconia was characterized by FTIR, DTA, XRD and SEM. Properties of coated samples evaluated by measurement of microhardness and electrochemical tests. The results indicate for heat treatment at 550 ˚C mixtures of the monoclinic and tetragonal phases and 450 ˚C crystallization of tetragonal phase. multi level sintering for both 4 and 2 layer more homogeneous microstructure, the corrosion resistance and microhardness is higher than one level sintering. Regardless the type of the sintering, properties of the coating 4 layer is better than the 2 layer.