مشخصه یابی و بررسی مکانیزم خوردگی پوشش فولاد زنگ نزن دانه ریز ایجاد شده به دو روش قوس کاتدی و پراکنش مغناطیسی

ایجاد پوششی از فولاد زنگ نزن به روش های رسوب فیزیکی بخار می تواند منجر به ایجاد ساختاری سخت و دانه ریز همراه با چقرمگی شکست و رفتار خوردگی مطلوب شود. در این پژوهش، دو روش پوشش دهی قوس کاتدی و پراکنش مغناطیسی به عنوان دو مورد از روش های رسوب فیزیکی بخار، در شرایط نزدیک به هم و برای ایجاد لایه نازکی از بخار فولاد زنگ نزن aisi 304 در خلأ، بر روی زیرلایه فولاد کربنی استفاده شدند. ساختار و اندازه دانه پوشش ها به کمک تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی بررسی شدند. به منظور ارزیابی رفتار مکانیکی پوشش ها از بررسی اثر فرورونده ویکرز برای چسبندگی و محاسبه چقرمگی شکست و آزمون نانو فرورونده برای سختی، مدول الاستیک و ضربه پذیری پوشش ها استفاده شد. در آزمون نانو فرورونده مشاهده شد که به دلیل ساختار نانو دانه پوشش حاصل از پراکنش مغناطیسی، سختی برابر 889 ویکرز شد که به طور قابل توجهی نسبت به سختی پوشش حاصل از قوس کاتدی (393 ویکرز برای زمینه) و فولاد زنگ نزن بالک 304 (220 ویکرز) افزایش یافت. نتایج آزمون eds نشان داد که ترکیب پوشش ایجاد شده به روش پراکنش مغناطیسی بسیار نزدیک به ترکیب ماده هدف است، در حالی که در سیستم تبخیری قوس کاتدی، اختلاف ترکیب بین ماده هدف و زمینه پوشش و هم چنین عیوب رشد پوشش دیده شد. از آزمون-های خوردگی شامل آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، پتانسیل ثابت، پلاریزاسیون چرخه ای، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و آنالیز موت- شاتکی به منظور بررسی مکانیزم خوردگی پوشش در دو محیط کلرید سدیم 5/3 درصد وزنی و اسید سولفوریک 2 مولار استفاده شد. مشاهده شد که عیوب رشد پوشش به شدت بر رفتار خوردگی آن در هر دو محیط تأثیرگذار بوده و باعث تشدید شرایط خوردگی آن شده است. در محیط کلرید سدیم، خوردگی موضعی به صورت میکروشیاری در اطراف عیوب رشد و اختلاف ترکیب عیوب رشد با زمینه پوشش، باعث احراز شرایط خوردگی میکرو گالوانیکی شد، در حالی که در محیط اسید سولفوریک، کنده شدن عیوب رشد به دلیل خوردگی شدید رخ داد که نهایتاً منجر به تشکیل یک پیل گالوانیکی بین زیرلایه و پوشش شد. در محیط اسید سولفوریک نتایج آزمون پتانسیل ثابت و آنالیز موت- شاتکی نشان داد که کاهش درصد کروم حین پوشش دهی با سیستم قوس کاتدی باعث تضعیف لایه رویین پوشش نسبت به فولاد بالک 304 شده است. در محیط کلرید سدیم نیز مشاهده شد که به دلیل کاهش درصد کروم پوشش حین پوشش دهی و وجود یون های کلرید، امکان تشکیل یک لایه رویین محافظ بر روی زمینه پوشش وجود نداشته است، در حالی که عیوب رشد سوزنی شکل با درصد کروم بیش تر لایه رویین تشکیل داده اند و تحت خوردگی حفره ای قرار گرفتند.