مطالع? ترسیب همزمان اتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش های نانوکامپوزیتی حاوی نانوذرات الماس و بررسی خواص رفتاری آن ها

پوشش های نانوکامپوزیتی به دلیل داشتن خواص منحصربه فرد مانند مقاومت سایشی، مقاومت خوردگی و سختی بالا درمقایسه با پوشش های کامپوزیتی، به طورگسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. با پیشرفت فن آوری های نانو در سال-های اخیر، به منظور بالا بردن کارایی این پوشش ها، انواع نانوذرات جامد به زمینه پوشش های نانوکامپوزیتی فلزی و پلیمری افزوده می شود. ازمیان این نانوذرات، نانوذرات الماس (nd) به خاطر ویژگی های خاص، اخیراً مورد توجه قرارگرفته است. از جمله می توان به پایداری شیمیایی، مقاومت الکتروشیمیایی، سختی بالا و هزینه پاییندرصورتتولید انبوه اشاره کرد. در بخش اول این کار پژوهشی، پوشش های نانوکامپوزیتی بر پایه نیکل-فسفر ( ni-p) روی فولاد نرم با روش آبکاری الکترولس (بدون برق)ترسیب گردیدکه یک فرایند اتوکاتالیستی است.خواص و کیفیت این نوع پوشش ها به پایداری نانوذرات در حمام آبکاری بستگی زیادی دارد. به-دلیل بالا بودن فعالیت سطح نانوذرات و نیز قدرت یونی محلول آبکاری، نانوذرات تمایل به انباشتگی و تجمع دارند کهموجب افت کیفیت پوشش ها می گردد. به کارگیریامواج التراسونیک در حمام آبکاری حاوی نانوذرات از انباشتگی آن-ها جلوگیری کرده و باعث توزیع یکنواخت و همگن نانوذرات در حمام و نیز زمینه پوشش می شود. ازاین رو ترسیب پوشش های نانوکامپوزیتی nd/p-ni با روش الکترولس، در حضور امواج التراسونیک صورت پذیرفت.برای غلبه بر مشکل انباشتگی در تهی? محلول آبکاری از پروب التراسونیک استفاده گردید. همچنین به منظور ممانعت از تجمع مجدد نانوذرات در حین آبکاری، بهبود الحاق نانوذرات به زمینه پوشش و توزیع یکنواخت آن ها، فرایند آبکاری داخل حمام التراسونیک انجام یافت. حضور نانوذرات الماس، خواص پوشش p-ni از جمله مقاومت خوردگی و سختی را به طور قابل ملاحظه بهبود بخشید.مقاومت خوردگی پوشش های نانوکامپوزیتی تهیه شدهبه-واسطه تشکیل یک لای? رویین پیوسته با عیوب کمتر نسبتبه پوشش p-ni، در محلول 5/3 درصد nacl،افزایشیافت.به نحوی کهبا افزایش میزان نانوذره، راندمان محافظتی نیز زیاد گردید. اما مقادیر بالاتر نانوذرات الماس روی مقاومت خوردگی و ریزسختی پوشش های نانوکامپوزیتی تأثیر منفیگذاشت. ادامه چکیده در بخش دوم این تحقیق، روش تهی? نانوکامپوزیت پلی-آنیلین/نانوالماس (nd/pani) روی الکترود فولاد نرم از طریق تکنیک ولتامتری چرخه ای مطالعهشده است. از میان پلیمرهای رسانا، پلی آنیلین و مشتقات آن به دلیل ویژگی هایی از جمله هدایت الکتریکی بالا، خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی منحصربه فرد، سازگاری خوب با محیط و راحتی سنتز، برای جلوگیری از خوردگی فلزات مانند فولاد مناسب هستند. بااین حال اثر محافظتیpani را می توان با اضافه کردن نانوذرات الماس بهبود داد. در این بخش نیز از تابش امواج التراسونیک برای پخش نانوذرات الماس در محلول الکتروپلیمریزاسیون استفاده گردید. کارایی پوشش های تهیه شده در برابر خوردگی در محلول های 5/0 مولار سولفوریک اسید و 5/3 درصد nacl مطالعه شد. نتایج حاصل نشان می دهد که توان محافظتی پوشش های pani با افزودن نانوذرات الماس افزایش می یابد. این افزایش به شکل گیری یک پوشش فشرده با چسبندگی بالا، درحضور نانوذرات الماس مربوط می شود. همچنین پس از3 روزغوطه وری نمونه ها در محلول خورنده، راندمان محافظتی خوردگی پوشش nd/pani 90 درصد به دست آمد.از طرفی میزان تخلخل پوشش nd/pani نسبت به پوشش pani در محیط های اسیدی و نمکی به ترتیب 8 و 18 برابر کمتر شد. دلیل این کاهش به ساختار مورفولوژی نانوکامپوزیت مرتبطاست که نسبت به پوشش pani ، اندازه و مساحت سطح ویژه ذرات پوشش، با الحاق نانوذرات الماس اصلاح می گردد. برای بهبود خواص پوشش های پلی آنیلینی، می توان آن ها را درحضور انواع پلی اسیدهای محلول درآب، سنتز کرد. پلی-اسیدها در فرایند پلیمریزاسیون آنیلین نقش موثری بر عهده دارند. از جمله می توان به تجمع اولیه آنیلین با زنجیرهای پلی اسیدی که منجر به افزایش واکنش در موقعیت پارا می شود،اشاره کرد که امکان دوپه شدن pani توسط آنیون پلی اسید را فراهم می کند. همچنین پلی اسیدها مورفولوژی سطح این پوشش ها را با ایجاد ذرات کلوئیدی بهبود می دهند که منجر به تولید pani نانوکلوئیدی می شود. لذا در بخش دیگری از این کار پژوهشی، پوشش های نانوکامپوزیتی nd/pani، در حضور پلی (مالئیک اسید ـ آلترناتیو ـ وینیل الکل) مطالعه گردید. این پلی اسید به روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد سنتز شد. این گروه از پوشش های نانوکلوئیدی تهیه شده، تخلخل کمتر، چسبندگی بالا و مقاومت خوردگی خوبی نشان دادند.ریزساختار،ترکیب و مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپی الکترونی روبش (sem)، طیف سنجی پخش انرژی اشعه ایکس (edx)، طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir) و پراش اشعه ایکس (xrd) مطالعه شد. جهت بررسی الگوی xrd پوشش های بر پایه p-ni عملیات حرارتی بر روی آن ها صورت گرفت. به منظور ارزیابی رفتار خوردگی پوشش ها نیز تکنیک اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (eis)، پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و نویز الکتروشیمیایی (en)به کار رفت. داه های حاصل از این روش ها بایکدیگر تطابق خوبی نشان دادند.