تاثیر ترکیب شیمیایی زیرلایه و افزودنی Na2WO4 بر ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مسعود مشرفی‌فر ¹

1 - استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه یزد، ایران

تاريخ الإرسال : 27 الأربعاء , ربيع الثاني, 1446 تاريخ التأكيد : 13 الإثنين , رجب, 1446 تاريخ الإصدار : 25 السبت , شوال, 1445

الکلمات المفتاحية: آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم, پوشش‌دهی, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, سدیم تنگستات دی‌هیدرات, رفتار خوردگی,

ملخص المقالة :

مقدمه: فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی ﻳﻚ روش اﻟﻜﺘﺮوﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ برای اصلاح سطح آلیاژهای آلومینیوم از طریق ایجاد یک لایه اکسیدی تحت شرایط پلاسما است که موجب بهبود خواصی نظیر مقاومت به خوردگی آلیاژها می‌شود.

 روش: از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر کارایی پوشش‌های حاصل، ترکیب شیمیایی زیرلایه و الکترولیت است. در این پژوهش، پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژهای آلومینیوم با درصدهای مختلف سیلیسیوم با جریان پالسی دو قطبی در یک حمام الکترولیتی پایه سیلیکاتی شامل 3 گرم در لیتر سدیم تنگستات‌ دی‌هیدرات مورد مطالعه قرار گرفت و با الکترولیت عاری از سدیم تنگستات دی‌هیدرات مقایسه شد. برای بررسی مورفولوژی و ساختار پوشش‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس و جهت فازیابی از آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. رفتار خوردگی پوشش‌ها، توسط آزمون‌های الکتروشیمیایی پس از یک ساعت غوطه‌وری در محلول 5_/3 درصد نمک طعام و pH برابر با 4 ارزیابی شد.

یافته­ ها: نتایج حاکی از این است که فاز اصلی پوشش‌ها γ-Al₂O₃ بوده و با افزودن ‌سدیم تنگستات دی‌هیدرات، اجزای تشکیل‌دهنده الکترولیت درون پوشش وارد شده و تنگستن در کنار Al₂O₃ جزء فازهای تشکیل‌دهنده پوشش می‌باشد. نمونه‌های پوشش داده شده، ساختار پنکیکی و دهانه آتشفشانی با میکرو ترک‌ها و میکرو تخلخل‌های نامنظم را نشان دادند.

نتیجه­ گیری: بررسی‌ها نشان داد، اگرچه با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، ضخامت، زبری و تخلخل پوشش‌ها کاهش پیدا کرد ولی میانگین ضخامت پوشش‌ها با حضور افزودنی سدیم تنگستات دی‌هیدرات در الکترولیت افزایش یافت. با حضور افزودنی سدیم تنگستات دی‌هیدرات در الکترولیت، مقاومت به خوردگی بالاتری بدست آمد که این امر به ضخامت بیشتر پوشش اکسیدی و مورفولوژی متراکم‌تر پوشش ناشی از مشارکت تنگستن در پوشش نسبت داده می‌شود.

المصادر:

1. Yerokhin, A., et al., Plasma electrolysis for surface engineering. Surface and coat-ings technology, 1999. 122(2-3): p. 73-93.
2. Hashemzadeh, M., et al., The importance of type of Ti-based additives on the PEO process and properties of Al2O3-TiO2 coat-ing. Surfaces and Interfaces, 2023. 36: p. 102523.
3. Heydarian, A., et al., Effect of electro-chemical parameters on wear and tribocor-rosion capabilities of the PEO coatings gen-erated through pulsed waveforms on AZ91 magnesium alloy. Journal of Materials Re-search and Technology, 2023. 27: p. 6148-6158.
4. Godja, N., et al., Preparation and charac-terization of spark-anodized Al-alloys: Physical, chemical and tribological proper-ties. Tribology International, 2010. 43(7): p. 1253-1261.
5. Dehnavi, V., et al., Corrosion properties of plasma electrolytic oxidation coatings on an aluminium alloy–The effect of the PEO process stage. Materials Chemistry and Physics, 2015. 161: p. 49-58.
6. Toulabifard, A., et al., The effect of elec-trolytic solution composition on the struc-ture, corrosion, and wear resistance of PEO coatings on AZ31 magnesium alloy. Coat-ings, 2020. 10(10): p. 937.
7. Li, Q., et al., Effects of cathodic voltages on structure and wear resistance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on aluminium alloy. Applied Surface Science, 2014. 297: p. 176-181.
8. IJ, H., S. KR, and K. YG, Formation of black ceramic layer on aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation in electrolyte containing Na2WO4. Materials Transac-tions, 2012. 53(3): p. 559-564.
9. Liu, Y., et al., Influences of additive on the formation and corrosion resistance of micro-arc oxidation ceramic coatings on aluminum alloy. Physics Procedia, 2012. 32: p. 107-112.
10. Sah, S.P., et al., Cathodic pulse break-down of anodic films on aluminium in alka-line silicate electrolyte–understanding the role of cathodic half-cycle in AC plasma electrolytic oxidation. Corrosion Science, 2012. 55: p. 90-96.
11. Wang, L.-l. and X. Nie, Silicon effects on formation of EPO oxide coatings on aluminum alloys. Thin Solid Films, 2006. 494(1-2): p. 211-218.
12. مشرفی‌فر،, م., et al., بررسی اثر درصد سیلیسیوم زیرلایه بر ریزساختار و ترکیب پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم. نشریه علوم و مهندسی سطح, 1400. 17(49): p. 1-17.
13. Zheng, H., et al., The effects of Na2WO4 concentration on the properties of microarc oxidation coatings on aluminum alloy. Materials Letters, 2005. 59(2-3): p. 139-142.
14. Rogov, A.B., et al., AC plasma electro-lytic oxidation of additively manufactured and cast AlSi12 alloys. Surface and Coat-ings Technology, 2020. 399: p. 126116.
15. Hussein, R., X. Nie, and D. Northwood, An investigation of ceramic coating growth mechanisms in plasma electrolytic oxidation (PEO) processing. Electrochimica Acta, 2013. 112: p. 111-119.
16. Rogov, A.B., A. Yerokhin, and A. Mat-thews, The role of cathodic current in plas-ma electrolytic oxidation of aluminum: Phenomenological concepts of the “soft sparking” mode. Langmuir, 2017. 33(41): p. 11059-11069.
17. Wang, P., et al., Ceramic coating for-mation on high Si containing Al alloy by PEO process. Surface Engineering, 2016. 32(6): p. 428-434.
18. Terleeva, O.P., et al., Quantitative pa-rameters and definition of stages of anodic-cathodic microplasma processes on alumi-num alloys. Materials transactions, 2005. 46(9): p. 2077-2082.
19. Chang, L., Growth regularity of ceramic coating on magnesium alloy by plasma elec-trolytic oxidation. Journal of Alloys and Compounds, 2009. 468(1-2): p. 462-465.
20. Li, K., et al., Effects of Matrix Silicon Content on the Plasma Electrolytic Oxida-tion of Al-Si Alloys Using Different Power Modes. Crystals, 2022. 12(1): p. 123.
21. Bajat, J., et al., Corrosion stability of oxide coatings formed by plasma electrolyt-ic oxidation of aluminum: optimization of process time. Corrosion, 2013. 69(7): p. 693-702.
22. Moshrefifar, M., H. Ebrahimifar, and A. Hakimizad, Systematic investigation of sili-con content effects on the PEO coatings’ properties on Al–Si binary alloys in silicate-based and tungstate-containing electrolytes. Coatings, 2022. 12(10): p. 1438.
23. Jun, D., et al., Effects of sodium tung-state on characteristics of microarc oxida-tion coatings formed on magnesium alloy in silicate-KOH electrolyte. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2007. 17(2): p. 244-249.
24. Chen, X.D., Q.Z. Cai, and L.S. Yin, Ef-fects of Na2WO4 additive on properties of Plasma electrolytic oxidation coatings on 6061 Al alloy. Advanced Materials Re-search, 2012. 550: p. 1969-1975.
25. Li, K., et al., Effects of Si phase refine-ment on the plasma electrolytic oxidation of eutectic Al-Si alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2019. 790: p. 650-656.
26. مشرفی‌فر, م., تاثیر درصد سیلیسیوم زیرلایه بر ساختار و رفتار خوردگی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین, 1402. 10(35): p. 128-115.
27. Warmuzek, M., Aluminum-silicon cast-ing alloys. Atlas of Microfractographs, 2004.
28. He, J., et al., Influence of silicon on growth process of plasma electrolytic oxida-tion coating on Al–Si alloy. Journal of al-loys and compounds, 2009. 471(1-2): p. 395-399.
29. Dehnavi, V., Surface modification of aluminum alloys by plasma electrolytic oxi-dation. 2014: The University of Western Ontario (Canada).

نص كامل:



Journal of New Materials                                                                         Spring 2024. Vol 15. Issue 55

 

Research Paper
The effect of the chemical composition of the substrate and Na2WO4 additive on the microstructure and corrosion behavior of PEO coatings of aluminum-silicon alloys Masoud Moshrefifar1*
1. Assistant prof. Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, 8915818411, Yazd, Iran
Received: 2024/10/30 Revised: 2025/01/13 Accepted: 2024/05/04	Abstract Introduction: Plasma electrolytic oxidation is a new and upgraded method of anodizing process to improve the corrosion resistance of aluminum alloys by creating a ceramic coating on their surface. Methods: One of the parameters affecting of PEO process as well as the performance of the prepared coatings is the composition of the substrate. In this study, the effect of increasing the percentage silicon of substrate on the plasma electrolytic oxidation process with bipolar pulse current in a silicate-based electrolytic bath was investigated. Scanning electron microscopy was used to evaluate the morphology and structure of the coating and X-ray diffraction test was used for phase detection. Coating corrosion behavior was evaluated by electrochemical tests after 1 hour immersion in 3.5% NaCl solution with the adjustment of pH 4. Findings: The results indicate that the main phase of the coatings is γ-Al2O3, and by adding sodium tungstate dihydrate, the constituent components of the electrolyte are introduced into the coating, and tungsten is one of the phases forming the coating along with Al2O3. Examining the coated specimens showed a pancake structure and a volcanic crater with irregular micro-cracks and micro-porosity. The participation of tungsten in the coating caused an increase in the thickness of the outer layer, so the increase in the thickness of the coating due to the participation of tungsten increases the corrosion resistance of the outer layer compared to the equivalent samples without additives. The electrochemical spectroscopy test revealed that with the increase in the silicon percentage of the substrate, the coating forms a physical barrier against charge transfer substrate and the resistance of the outer layer decreases, but the resistance of the inner layer increases.
Use your device to scan and read the article online         DOI:  10.71905/jnm.1403.1188983
Keywords: Aluminum-Silicon alloy, Coating, Plasma electrolytic oxidation, Corrosion resistance
Citation Masoud Moshrefifar, The effect of the chemical composition of the substrate and Na2WO4 additive on the microstructure and corrosion behav-ior of PEO coatings of aluminum-silicon alloys, Quarterly Journal of New Materials. 2024; 15 (55): 57-75.
Corresponding author: Masoud Moshrefifar Address: Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, 8915818411, Yazd, Iran. Tell: [phone] Email: [e-mail]

 

 

Extended Abstract

Introduction

Today, With the advancement in modern industries, high quality is expected from the surface of the parts, so today advanced processes have been developed to create hard and corrosion resistant coatings. One of the coating methods is the plasma electrolytic oxidation process, which is considered a new and improved method of the anodizing process and is used to improve the corrosion resistance of light metals such as aluminum, titanium, magnesium and their alloys, which have the ability to create a passive layer in aqueous environments. is placed.  Recently, this method has been increasingly noticed due to the favorable properties of the ceramic coating and its compatibility with the environment (use of alkaline electrolytes). Plasma electrolytic oxidation is a complex physical, chemical and electrochemical process that occurs at voltages higher than the dielectric breakdown potential and leads to the creation of plasma microdischarges. (using alkaline electrolytes) has been increasingly noticed. Plasma electrolytic oxidation is a complex physical, chemical and electrochemical process that occurs at voltages higher than the dielectric breakdown potential and leads to the creation of plasma microdischarges. In this process, oxide film formation, dissolution, dielectric breakdown, gas ionization, plasma formation and sparking occur on the metal surface at the same time. The occurrence of these reactions during the PEO process determines the microstructural characteristics of the coating, including amorphous, nanocrystal and quasi-stable structures. Several factors including electrolytic and electrical parameters, temperature and oxidation time affect the characteristics of the obtained coating. Among the factors affecting the plasma electrolytic oxidation process is the chemical composition of the substrate, which was evaluated in a previous study. The chemical composition of the electrolyte is one of the most effective variables on the morphology, structure and engineering properties of PEO coatings. So, by adding different compounds to the electrolyte, a coating with more favorable properties can be created. In this research, the purpose of adding sodium tungstate dihydrate on the morphology and structure of the coating and finally its corrosion resistance.

Findings and Discussion

     The present study evaluates the effect of a substrate’s silicon content and adding sodium tungstate dihydrate on the coatings’ morphology, structure, and properties in a silicate-based electrolytic bath on Al–xSi alloys and effect of presence of these parameters on the corrosion resistance behavior of PEO coating was investigated. Characterization of coatings was done with the help of SEM, X-ray diffraction analysis, energy dispersive spectrometer analysis and electrochemical tests. Same as electrolyte without additives, coatings had a pancake structure with craters with irregular micro-cracks and micro-porosity. The coated specimens showed a pancake and crater structure with irregular micro-cracks and micro-porosity. The results indicate that the main phase of the coatings is γ-Al2O3 a small amount of mullite and some amorphous phases and by adding sodium tungstate dihydrate, the constituent components of the electrolyte are introduced into the coating, and tungsten is one of the phases forming the coating along with Al2O3. The comparison of the polarization curves, with an increase in the substrate silicon percentage, in the conditions containing and without the addition of sodium tungstate, indicates the shift of the Tafel polarization diagrams towards higher current density and towards more positive potentials. The electrochemical spectroscopy test revealed that with the increase in the silicon percentage of the substrate and adding sodium tungstate dihydrate, the resistance of the inner layer decreases compared to equivalent samples. On the other hand, increasing the thickness of the coating due to the participation of tungsten has increased the resistance of the outer layer compared to the equivalent samples without additives.

 

Conclusion

     Investigations showed that although the thickness, roughness and porosity of the coatings decreased with the increase of silicon percentage of the substrate, but the average thickness of the coatings increased with the addition of sodium tungstate dihydrate in the electrolyte. With the addition of sodium tungstate dihydrate in the electrolyte, higher corrosion resistance was obtained, which is attributed to the greater thickness of the oxide coating and the denser morphology of the coating due to the participation of tungsten in the coating.

Ethical Considerations compliance with ethical guidelines

This study was carried out in continuation of the previous researches and alone.

Funding

No funding.

Authors' contributions

Design experiments and perform: Masoud 

Conflicts of interest

The authors declared no conflict of interest.

 

مقاله پژوهشی
تاثیر ترکیب شیمیایی زیرلایه و افزودنی Na2WO4 بر ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم
مسعود مشرفی‌فر ۱*  1.        استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه یزد، ایران
تاریخ دریافت: 09/08/1403 تاریخ داوری: 24/10/1403 تاریخ پذیرش: 15/02/1403	چکیده مقدمه: فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی ﻳﻚ روش اﻟﻜﺘﺮوﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ برای اصلاح سطح آلیاژهای آلومینیوم از طریق ایجاد یک لایه اکسیدی تحت شرایط پلاسما است که موجب بهبود خواصی نظیر مقاومت به خوردگی آلیاژها می‌شود.  روش: از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر کارایی پوشش‌های حاصل، ترکیب شیمیایی زیرلایه و الکترولیت است. در این پژوهش، پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژهای آلومینیوم با درصدهای مختلف سیلیسیوم با جریان پالسی دو قطبی در یک حمام الکترولیتی پایه سیلیکاتی شامل 3 گرم در لیتر سدیم تنگستات‌ دی‌هیدرات مورد مطالعه قرار گرفت و با الکترولیت عاری از سدیم تنگستات دی‌هیدرات مقایسه شد. برای بررسی مورفولوژی و ساختار پوشش‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس و جهت فازیابی از آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. رفتار خوردگی پوشش‌ها، توسط آزمون‌های الکتروشیمیایی پس از یک ساعت غوطه‌وری در محلول 5/3 درصد نمک طعام و pH برابر با 4 ارزیابی شد. یافته­ها: نتایج حاکی از این است که فاز اصلی پوشش‌ها γ-Al2O3 بوده و با افزودن ‌سدیم تنگستات دی‌هیدرات، اجزای تشکیل‌دهنده الکترولیت درون پوشش وارد شده و تنگستن در کنار Al2O3 جزء فازهای تشکیل‌دهنده پوشش می‌باشد. نمونه‌های پوشش داده شده، ساختار پنکیکی و دهانه آتشفشانی با میکرو ترک‌ها و میکرو تخلخل‌های نامنظم را نشان دادند. نتیجه­گیری: بررسی‌ها نشان داد، اگرچه با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، ضخامت، زبری و تخلخل پوشش‌ها کاهش پیدا کرد؛ ولی میانگین ضخامت پوشش‌ها با حضور افزودنی سدیم تنگستات دی‌هیدرات در الکترولیت افزایش یافت. با حضور افزودنی سدیم تنگستات دی‌هیدرات در الکترولیت، مقاومت به خوردگی بالاتری بدست آمد که این امر به ضخامت بیشتر پوشش اکسیدی و مورفولوژی متراکم‌تر پوشش ناشی از مشارکت تنگستن در پوشش نسبت داده می‌شود.
از دستگاه خود برای اسکن و خواندن مقاله به صورت آنلاین استفاده کنید       DOI: 10.71905/jnm.1403.1188983
واژه­های کلیدی: آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم، پوشش‌دهی، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، سدیم تنگستات دی‌هیدرات، رفتار خوردگی
* نویسنده مسئول: مسعود مشرفی‌فر نشانی: دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه یزد، ایران تلفن: [phone]         پست الکترونیکی: [e-mail]

 

 

مقدمه

نیاز روزافزون به قطعات با سطوح مقاوم در برابر خوردگی و سایش، منجر به توسعه روش‌های پیشرفته پوشش‌دهی شده است. از جمله  این روش‌ها، فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی1 است که یک روش نوین و ارتقاءیافته از فرایند آندایزینگ2 محسوب می‌شود و برای بهبود مقاومت خوردگی فلزات سبک نظیر آلومینیوم، تیتانیوم، منیزیم و آلیاژهای آن‌ها که قابلیت ایجاد لایه پسیو در محیط‌های آبی را دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد[1]. مزایای اصلی فرایند PEO خواص سطحی مطلوب شامل گستره وسیعی از ترکیب شیمیایی، ضخامت و تراکم بالا، مقاومت به خوردگی، خوردگی فرسایشی و سایشی بالا، خواص نوری و عایق الکتریکی و سد حرارتی، عدم تخریب زیرلایه به دلیل حرارت ورودی بسیار کم، پیوند متالورژیکی بالای پوشش به زیرلایه و چسبندگی بالای پوشش به زیر لایه، عدم وابستگی فرایند به شکل و اندازه قطعه، قیمت پایین فرایند(عدم نیاز به خلاء و گاز محافظ)، فناوری ساده، زیست‌سازگاری و زیست تخریب‌پذیری، صرفه‌جویی در زمان فرایند برای تولید انبوه، همچنین امکان پوشش‌دهی ساختارهای پیچیده و ایجاد پوشش‌های نسبتاً ضخیم و سخت توسط این فرایند می‌باشد[2, 3]. اخیراً این روش، به‌دلیل خواص مطلوب پوشش سرامیکی ایجاد شده و سازگار با محیط زیست بودن آن (استفاده از الکترولیت‌های قلیایی) ﺑﻪﻃﻮر روزاﻓﺰون ﻣﻮرد ﺗﻮﺟـﻪ ﻗـﺮار گرﻓﺘــﻪ اﺳــﺖ. اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی یک فرایند پیچیده فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی است که در ولتاژهای بالاتر از پتانسیل شکست دی‌الکتریک رخ داده و منجر به ایجاد ریزتخلیه‌های پلاسمایی و تشکیل یک ساختار سرامیکی متخلخل و مستحکم بر روی سطح فلز می‌گردد[4, 5]. در این فرایند شکل‌گیری فیلم اکسیدی، انحلال، شکست دی‌الکتریک، یونیزه شدن گازها و تشکیل پلاسما و ایجاد جرقه بر سطح فلز هم‌زمان اتفاق می‌افتد. وقوع این واکنش‌ها در طی فرایند PEO ویژگی‌های میکروساختاری پوشش اعم از آمورف، نانوکریستال و ساختارهای شبه‌پایدار را مشخص می‌نماید. پارامترهایی مانند ترکیب الکترولیت، چگالی جریان، ولتاژ، فرکانس، زمان و دما، به‌طور مستقیم بر ساختار، مورفولوژی و خواص پوشش PEO تأثیرگذارند [4, 6]. گزارش شده است که استفاده از جريان پالسی داراي مزاياي زيادي نسبت به جريان‌هاي متناوب و مستقیم می‌باشد، زيرا به اين روش می‌توان زمان تخلیه و قدرت تخلیه جرقه ايجاد شده را کنترل نمود و به پوششی متراکم‌تر، يکنواخت‌تر با عیوب ساختاري کمتر دست يافت[7]. در اين راستا محققین زيادي اثر افزودنی‌هاي مختلف را مورد بررسی قرار دادند که در اين میان تنگستات سدیم به عنوان يک اکسیدکننده قوي و قابل مشارکت در عملیات پوشش‌دهی می‌باشد[8]. از جمله فاکتورهای مؤثر بر فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی ترکیب شیمیایی زیرلایه می‌باشد که در مطالعه قبلی مورد ارزیابی قرار گرفت. ترکیب شیمیایی الکترولیت یکی از موثرترین متغییرها بر مورفولوژی، ساختار و خواص مهندسی پوشش‌های PEO می‌باشد، به‌طوری‌که با افزودن ترکیبات مختلف به الکترولیت می‌توان پوششی با خواص مطلوب‌تر ایجاد کرد[8-10]. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر افزودن سدیم تنگستات دی‌هیدرات به الکترولیت بر ریزساختار، مورفولوژی سطح، ترکیب شیمیایی و در نهایت مقاومت به خوردگی پوشش‌های PEO ایجاد شده بر روی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم می‌باشد.

مواد و روش­ها

در این پژوهش، نمونه‌های دیسکی شکل با قطر 20 میلی­متر و ضخامت 5 میلی­متر از آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم با درصدهای وزنی مختلف سیلیسیوم (1، 3، 5، 7، 9، 11 و 13)، به عنوان زیرلایه­ی فلزی مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌ها با استفاده از سمباده‌های 2400-120 آماده‌سازی سطحی شدند، بعد از شستشو با الکل، به مدت 3 دقیقه در استون با استفاده از حمام فراصوت، چربی­زدایی و در نهایت در هوای گرم خشک شدند. لازم به ذکر است که نمونه­ها بر حسب درصد سیلیسیوم زیرلایه به نام­های S1W، S3W،S13W…  کد گذاری شدند. 

     جهت انجام فرایند پوشش‌دهی، از یک منبع قدرت جریان پالسی (v 700 و Amp 30) به همراه یک پالسر طراحی‌شده بر پایه IGBT¹ برای پوشش­دهی نمونه‌ها استفاده شد. دانسیته جریان آندی و کاتدی به ترتیبA/dm2  10 و 8 بود.  نمونه‌ها با استفاده از شکل موج دوقطبی با نسبت جریان آندی به کاتدی 25/1 و در فرکانس  KHz  1 پوشش داده شدند. در این سامانه، نمونه­های آلومینیومی نقش آند و از دو ورق فولاد زنگ‌نزن 316L به عنوان کاتد استفاده شد. در این پژوهش فرایند PEO در یک محلولgr/l  10 سیلیکات سدیم، gr/l  2 هیدروکسید پتاسیم و به همراه gr/l  3 سدیم تنگستات دی‌هیدرات انجام شد. pH محلول 46/12 و هدایت الکتریکی محلول mz/cm2 8/21 تنظیم شدند. زمان 30 دقیقه برای پوشش‌دهی تمام نمونه‌ها اعمال و سامانه کنترل کننده دما، با اتصال غیر مستقیم به یک سرد کننده کمپرسوری رفت و برگشتی صنعتی حرارت را دفع و الکترولیت را در محدوده­ دمایی C° 25±2 ثابت نگه داشت. سرانجام، نمونه­های پوشش­دهی شده با آب مقطر شسته و در هوای گرم خشک شدند. در ادامه نیز ریزساختار، مورفولوژی سطح و ترکیب شیمیایی نمونه های پوشش دهی شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(مدل FEI ESEM QUANTA 200) مجهز به طیف‌سنجی پراش انرژی (EDAX EDS Silicon Drift 2017) مورد ارزیابی  قرار گرفت. قبل از بررسی­ها توسط میکروسکوپ الکترونی، پوشش­های حاصل با یک لایه نازک از طلا پوشیده شدند. ضخامت پوشش­های حاصل توسط دستگاه ضخامت­سنج پرتابل جریان گردابی (مدل CEM DT-156) اندازه­گیری و مورد ارزیابی قرار گرفتند. فازهای مربوط به پوشش اکسیدی توسط آزمون پراش پرتو ایکس گریزینگ² بررسی گردید. از نرم­افزار X’pert Highscore plus با استفاده از پایگاه داده PDF2 جهت تحلیل الگوهای اشعه ایکس و فازیابي استفاده گردید. رفتار خوردگی پوشش و زیرلایه در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم با پی‌اچ 1/0±4، توسط آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون تافل ارزیابی گردید. آزمون‌‌ها توسط پتانسیواستات AMETEK (مدل PARSTAT 2273) با یک سل سه الکترودی استاندارد انجام گرفتند. آزمون تافل در محدودهmv  1300-250 نسبت به پتانسیل مدار باز با نرخ روبش mv/s 1 صورت پذیرفت. برای اطمینان از نتایج، هر آزمون سه مرتبه تکرار گردید. داده‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در 36 نقطه در محدوده فرکانس 1/0 تا  Hz100000 در محدوده  mv±10 نسبت به پتانسیل مدار باز به دست آمدند و نتایج حاصل با نرم‌افزار Zview تحلیل شد.

نتایج

1- نمودارهای پاسخ ولتاژ-زمان حین اکسیداسیون

براساس شکل 1 چهار مرحله تخلیه متوالی را می‌توان در نمودارهای ولتاژ کاتدی و آندی برحسب زمان تشخیص داد. در مرحله I، با افزایش دانسیته جریان در طول زمان ولتاژ آندی و کاتدی به صورت خطی با سرعت زیاد افزایش می‌یابند و شکست دی الکتریک رخ می‌دهد. در این مرحله تنها فرایند اکسیداسیون آندی و تشکیل سریع الکتروشیمیایی یک فیلم اکسیدی به‌عنوان عایق اولیه روی سطح آلومینیوم رخ می‌دهد که این می‌تواند ناشی از آن باشد که عنصر سیلیسیوم دارای هدایت الکتریکی پایینی است و در این مرحله فقط توسط جذب شیمیایی یک لایه پسیو روی آن ایجاد می‌شود[11]. 

 

---

[1] - Isolated Gate Bipolar Transistor

[2] - Grazing Angle X-Ray Diffraction (GAXRD)

شکل 1- نمودار پاسخ ولتاژ- زمان نمونه‌های پوشش­دهی­شده در الكترولیت سیلیكاتي حاوی افزودنی  Na2WO4

 

با اضافه شدن درصد سیلیسیوم زیرلایه، تغییرات شیب در مرحله اول کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده تأثیر سیلیسیوم زیرلایه بر خواص الکتریکی پوشش‌های حاصله می‌باشد. در حقیقت با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، میزان آلومینیوم کاهش می‌یابد، بنابراین آلومینیوم کمتری می‌تواند در این مرحله اکسید شود و در نتیجه نرخ رشد لایه اکسیدی در نمونه‌ها با درصد سیلیسیوم کم بالاتر است، بنابراین پتانسیل الکتریکی به میزان بیشتری افزایش می‌یابد[11]. از طرف دیگر ثابت دی الکتریک آلومینا (1/11-8/7) می‌باشدکه بزرگ‌تر از ثابت دی الکتریک سیلیکا (2/4-6/3) است، بنابراین آلومینا مقاومت بالاتری برای عبور الکتریسته دارد. در نتیجه با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه و افزایش سهم سیلیکا و دیگر ترکیبات سیلیسیوم‌دار در پوشش ولتاژ شکست دی الکتریک کاهش می‌یابد. همچنین ولتاژ شکست نمونه‌های حاوی تنگستات نسبت به نمونه‌های فاقد افزودنی کمتر است[12]. محققین کاهش ولتاژ در حضور و افزایش غلظت تنگستات را به جذب آنیون WO42- به سطح و عملکرد آن‌ها به‌عنوان یک مرکز تخلیه بر سطح آلیاژ نسبت داده‌اند. افزایش تعداد مراکز تخلیه سبب کاهش ولتاژ می‌گردد[13]. از طرف دیگر افزودن Na2WO4 به الکترولیت هدایت اولیه محلول را افزایش می‌دهد. افزایش هدایت الکترولیت، مقادیر ولتاژ اولیه و نهایی را کاهش می‌دهد. مقاومت ویژه بسیار بالاتر سیلیسیوم (1Ω/0) نسبت به آلومینیوم (8-10×65/2) و تنگستن (8-10×6/5) سبب توزیع غیریکنواخت میدان الکتریکی تحت پتانسیل فرایند PEO بر سطح آلیاژ می‌شود که این امر سبب غیر یکنواختی ضخامت پوشش در مراحل اولیه می‌گردد[14]. مشاهده می‌شود، نرخ افزایش ولتاژ کاتدی نیز در این مرحله به درصد سیلیسیوم زیرلایه وابسته است و با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، شیب نمودارها کاهش می‌یابد. علاوه بر تشکیل لایه اکسیدی فرایندهای آزادسازی هیدروژن در حفرات، جذب و مشارکت آنیون‌ها و کاتیون‌ها نیز در این مرحله رخ می‌دهد[15, 16]. با رسیدن به ولتاژ شکست دی‌الکتریک، مرحله II فرایند شروع می‌شود که به صورت یک شکستگی در نمودار پاسخ ولتاژ- زمان خود را نشان می‌دهد. در این مرحله، تخلیه جرقه‌ها در سطح نمونه ظاهر شده و با افزایش ولتاژ به تدریج روشن‌تر می‌شوند. ولتاژ به آرامی افزایش می‌یابد و تخلیه قوس مایل به زرد در گوشه نمونه‌ها به دلیل میدان الکتریکی زیاد شروع می‌شود. در اطراف کانال تخلیه، رسوب محصولات واکنش‌ها باعث افزایش مقاومت موضعی و ولتاژ شکست می‌شود[17] حرارت ناشی از تخلیه میکروقوس‌ها باعث می‌شود تا دما از نقطه ذوب سیلیسیوم و اکسید سیلیسیوم فراتر رود، و امکان ترکیب سیلیسیوم ذوب شده با آلومینیوم و تشکیل ترکیبات آلومینیوم -سیلیسیوم - اکسید که دارای نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به اکسید آلومینیوم هستند است فراهم شود. ولتاژ کاتدی از مرحله I به بعد علاوه بر آزادسازی هیدروژن و جذب کاتیون‌ها، صرف ترمیم و سیل شدن حفرات و فراهم کردن شرایط جرقه‌زنی در نواحی دیگری از پوشش می‌شود[11]. با آزادسازی گاز هیدروژن، انتقال الکترون‌ها از طریق لایه اکسیدی تسهیل می‌شود و پی‌اچ نزدیک سطح نمونه‌ها، ناشی از قلیایی شدن موضعی افزایش می‌یابد، که این امر تشکیل ترکیبات پیچیده هیدروکسید آلومینیوم را تشویق می‌کند[14]. از طرف دیگر، هیدروژن‌های گیر افتاده در کانال‌های تخلیه، دمای پلاسما را افزایش می‌دهند و تبدیل ترکیبات پیچیده هیدروکسیدی آلومینیوم را به اکسیدها و هیدروکسیدها در کانال‌ها تسهیل می‌کنند[18] حادث شدن پدیده‌های بیان‌شده در کانال‌های تخلیه شرایط ترمیم و مسدود شدن میکروحفرات را به‌طور مؤثر در طی فرایندPEO  با شکل‌موج‌های دوقطبی فراهم می‌کنند. در مرحله III، ولتاژ آندی با ادامه فرایند به آرامی افزایش می‌یابد و پوشش به‌تدریج رشد می‌کند و سبب تشکیل میکروتخلیه‌های زرد رنگ می‌شود. در نمودارها برای انتقال از مرحله III به مرحله IV یک شکست مشاهده می‌شود. می‌توان این شکست را به ولتاژ بحرانی ((Critical voltage نسبت داد که پس از آن نمودار وارد مرحله اکسیداسیون قوسی می‌شود[19]. با افزایش درصد سیلیسیوم میزان ولتاژ بحرانی کاهش می‌یابد. تشکیل ترکیبات سیلیسیومی و افزایش مشارکت آن به صورت کریستالی و آمورف در پوشش، ثابت دی الکتریک پوشش را کاهش می‌دهد و منجر به کاهش مقاومت پوشش می‌شود، بنابراین ولتاژ شکست بحرانی کاهش می‌یابد. لذا با تغییر نوع جرقه‌ها و تشکیل ترکیبات با نقطه ذوب پایین‌تر تعداد قوس‌ها روی مناطق غنی از سیلیسیوم بیشتر شده و باعث می‌شود که پوشش در این مرحله یکنواخت‌تر شده و زبری آن کاهش یابد[11]. در مرحله IV، تعیین کننده ترکیب پوشش بیشتر ناشی از الکترولیت است تا زیرلایه، به همین دلیل ولتاژها تقریباً مشابه شده و مورفولوژی و ترکیب پوشش نیز تقریباً یکنواخت می‌گردد[20]. با طولانی شدن زمان PEO، اندازه میکروقوس‌ها افزایش و تعداد آنها کاهش می‌یابد. تغییر در ترکیب شیمیایی زیرلایه(تغییر درصد سیلیسیوم) می‌تواند نمودارهای پاسخ ولتاژ- زمان پوشش‌های تولیدی را تغییر دهد و بر نرخ رشد پوشش‌ها تأثیر گذارد[12]. کاهش ولتاژ شکست و نهایی را می‌توان به خاصیت اکسیدکنندگی SiO32- نسبت داد. به علت ورود مقدار زیادی ترکیبات اکسید سیلیسیوم و آلومینیوم به درون پوشش، هدایت پوشش در مقایسه با پوشش‌های حاوی اکسید آلومینیوم Al2O3 افزایش می‌یابد و سبب کاهش ولتاژ نمونه در طول فرایند می‌شود. بنابراین جرقه‌ها از شدت کمتری برخوردار هستند که این امر می‌تواند سبب کاهش ضخامت و زبری پوشش‌ها شود. در اثر افزودن تنگستات سدیم به الکترولیت در فرایند پوشش‌دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، ولتاژ شکست و ولتاژ پایدار رشد پوشش کاهش می‌یابند. به این دلیل که تنگستات سدیم یک نمک یونی است و زمانی که در یک محلول آبی وارد شود به علت وجود میدان الکتریکی قوی بین آند و کاتد و بالطبع در کانال‌های تخلیه، به کاتیون‌های سدیم و آنیون‌های اورتوتنگستات¹(WO42–) یونیزه می‌شود[21, 22]. درنتیجه افزایش غلظت یون در الکترولیت منجر به افزایش رسانایی آن (از 5/18 تا 8/21 میلی‌زیمنس) شده است، لذا جابجایی و انتقال الکترون‌ها و یون‌ها بیشتر شده و فرایند در ولتاژ کمتری اتفاق می‌افتد. دینگ و همکارانش گزارش کردند که شکست دی‌الکتریک لایه فشرده داخلی اولیه و تعداد جرقه‌های ایجادشده به ترکیب شیمیایی الکترولیت و به طور معکوس به هدایت الکتریکی آن بستگی دارد، بنابراین با افزودن تنگستات سدیم به الکترولیت پوشش‌دهی هدایت الکتریکی محلول افزایش یافته و متعاقباً ولتاژ شکست کاهش خواهد یافت[22, 23]. از طرفی، تنگستات سدیم به ‌عنوان یک ممانعت‌کننده² اکسیدکننده برای آلیاژهای آلومینیوم شناخته شده است و تا حد زیادی به شکل‌گیری فیلم رویین³ کمک می‌کند. وجود فیلم رویین قبل از شروع شکست در فرایند PEO ضروری است. لذا در حضور تنگستات سدیم به‌عنوان افزودنی، این فیلم رویین در ولتاژ پایین‌تری تشکیل می‌شود[22].

2- بررسی ریزساختار زیرلایه­ها 

با مشاهده شکل 2 درمی‌یابیم، با اضافه شدن تنگستات سدیم به الکترولیت، اثر اصلاح مورفولوژی سطح پوشش‌ها که با استفاده از تصاویر میکروسکوپی الکترونی با آشکارگر الکترون‌های بازگشتی⁴ تهیه شد ، با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه تا حدی حفظ شده است. سطح پوشش دارای ساختار پنکیک، کلوخه‌هایی از ترکیبات اکسیدی فوران کرده، میکروحفرات و میکرو ترک‌ها است که معمولاً در پوشش‌های PEO روی آلیاژهای آلومینیوم در الکترولیت مبتنی بر سیلیکات مشاهده می‌شود، وجود تخلخل‌ها ناشی از ماهیت ذاتی این فرایند بوده و غیر قابل اجتناب هستند[1, 4]. با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه مورفولوژی شبیه به ساختار پنکیکی نسبت به ساختار آتش‌فشانی افزایش می‌یابد که سبب یکنواختی بیشتر پوشش و زبری کمتر آن می‌شود. حضور ترکیب Na2WO4 در الکترولیت سبب افزایش هدایت الکترولیت و متعاقباً کاهش ولتاژ فرایند می‌گردد. کاهش ولتاژ باعث کاهش شدت میکروتخلیه و درصد تخلخل می‌شود[8, 24]. با افزایش درصد سیلیسیوم، متوسط ضخامت پوشش‌های با و بدون افزودنی کاهش ‌می‌یابد. حضور عنصر آلیاژی سیلیسیوم در زیرلایه میزان بالا سطح مؤثر برای تشکیل محصولات ناشی از فرایندهای تبدیلی را کاهش می‌دهد. از طرفی، سیلیسیوم برای اکسید شدن نیز به ولتاژهای بیشتری نسبت به آلومینیوم نیاز دارد[25]. بنابراین سرعت رشد پوشش با افزایش میزان سیلیسیوم زیرلایه کاهش می‌یابد[1, 4, 12]. با توجه به تصاویر، مناطق دهانه آتشفشانی روی سطح پوشش در الکترولیت عاری از افزودنی تنگستات سدیم کوچک بوده و در الکترولیت حاوی افزودنی تنگستات سدیم، میکروحفرات روی سطح بزرگ‌تر و تعداد آن‌ها کمتر شده است. دلیل این رخداد را می‌توان به خاصیت اکسیدکنندگی تنگستات سدیم نسبت داد. می‌دانیم عناصر واسطه و ترکیبات آن‌ها، کاتالیزورهای قوی برای احیاء اکسیژن به حساب می‌آیند. لذا در حضور آن‌ها، اکسیژن بیشتری آزاد شده و تخلیه‌های رخ داده روی سطح در اثر یونیزاسیون گازی بوده که این تخلیه‌ها در مقایسه با تخلیه‌های ناشی از شکست فیلم اکسیدی دارای شدت کمتری بوده و در ولتاژهای پایین‌تری رخ می‌دهند[1]. درصد تخلخل پوشش‌های به دست آمده از فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی سطح پوشش‌های تولید شده در الکترولیت بر پایه سیلیکات بر روی آلیاژهای مختلف آلومینیوم- سیلیسیوم با استفاده از نرم‌افزار MIP در شکل 2 ارائه ‌شده است. تسریع اکسیداسیون آلومینیوم در حضور تنگستات سدیم سبب افزایش ضخامت پوشش‌های حاوی افزودنی می‌گردد و متوسط ضخامت پوشش­ها تقریباً به صورت خطی از 44 میکرون به 14 میکرومتر کاهش پیدا می­کند، شکل 3. بنابراین سرعت رشد پوشش با افزایش میزان سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم از 1 به 31/0 میکرومتر بر دقیقه کاهش می‌یابد. نتایج نشان داد با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، درصد تخلخل به صورت تدریجی کاهش می‌یابد.

---

[1] - WO42-

[2] - Inhibitor

[3] - Passive film

[4] - Back Scattered Electron

 

 

        

 

 

 

 

 

 

        

 

 

 

شکل2- مورفولوژی سطح پوشش‌های حاصل در الکترولیت سیلیکاتی حاوی تنگستات سدیم با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه(P: Porosity, T: Thickness)

 

شکل3- متوسط ضخامت پوشش­های حاصل در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه

 

 

 

در تصاویر سطح مقطع پوشش‌ها نیز شواهدی از میکروحفرات و میکرو ترک‌ها وجود دارد که ناشی از انواع مختلفی از تخلیه‌ها و تنش‌های گرمایی است. یوروخین و همکارانش ثابت کردند که هدایت محلول تعیین‌کننده ولتاژ شکست بحرانی برای فرایند یونیزه شدن در جامدات است، بنابراین با افزایش هدایت محلول ولتاژهای اولیه و نهایی کاهش می‌یابند[1, 13]. لذا، تخلیه‌های کوته‌عمر با دانسیته جریان پایین‌تر و شدت کمتر در محلول‌های حاوی افزودنی تنگستات سدیم منجر به کاهش درصد تخلخل و ترک‌های حاصل از تنش‌های حرارتی در پوشش شده است [1]. وجود تخلخل‌ها ناشی از ماهیت ذاتی این فرایند بوده و غیر قابل اجتناب هستند. با توجه به شکل4، اگرچه ریز منافذی تشکیل شده است ولی به یکدیگر متصل نیستند و اکثراً در وسط لایه اکسیدی قرار دارند، لذا نوع رایج ریز تخلیه در پوشش‌های تشکیل شده، ریز تخلیه نوع  Dاست، تخلیه‌های نوع D در حفرات بزرگ در فصل‌مشترک لایه داخلی و خارجی رخ می‌دهد [26]. 

شکل4- تخلخل سطح مقطع پوشش در الکترولیت سیلیکاتی حاوی تنگستات سدیم در اینجا، هیچ تخلیه شدیدی مانند نوع B وجود ندارد که باعث ایجاد منافذ عمیق در سطح مشترک اکسید/فلز شود. علاوه بر این، هیچ منافذ ریز نواری در سطح مشترک اکسید/ زیرلایه وجود ندارد، که نشان دهنده استحکام پیوند بالایی بین زیرلایه و پوشش است. میکرو منافذ گسسته بزرگ به دلیل بروز انواع تخلیه‌های A، C و D به قسمت‌های میانی و بالایی پوشش‌ها منتقل شدند. لازم به ذکر این‌که، نیم چرخه‌های کاتدی نیز می‌توانند منجر به شکل‌گیری پوشش با تخلخل کمتر شوند[22, 27].

3- آنالیز نقشه‌ای توزیع عناصر

    شکل5، آنالیز نقشه‌ای توزیع عناصر در سطح پوشش‌های PEO حاصل از الکترولیت مبتنی بر سیلیکات حاوی افزودنی Na2WO4 نشان می‌دهد، علاوه بر عناصر اصلی تشکیل‌دهنده پوشش، نظیر آلومینیوم، سیلیسیوم و اکسیژن، عنصر تنگستن نیز مشاهده می‌شود، که در این میان آلومینیوم بیشترین درصد اتمی را به خود اختصاص داده است. این عناصر، در سطح مقطع تمام پوشش‌ها به‌طور یکنواخت توزیع شده‌اند. با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه (درصد وزنی)، درصد اتمی سیلیسیوم در پوشش افزایش می‌یابد. مقدار سیلیسیوم در پوشش‌های حاصل از الکترولیت حاوی تنگستات سدیم، کمتر از پوشش‌های حاصل از الکترولیت مبتنی بر سیلیکات است [26]. فازهای غنی از آلومینیوم در مناطق صاف که حاصل از مورفولوژی پنکیکی است، می‌تواند از تخلیه‌های نوع B نشأت گرفته‌ باشند و امکان دسترسی به زیرلایه را نشان می‌دهند. متقابلاً ترکیبات سیلیسیوم‌دار، در نواحی با مورفولوژی تجمعی که حاصل جرقه‌های نوع A و C هستند بیشتر می‌باشند. لذا گرانول‌های اکسیدی با ساختار نودولار به واسطه غنی بودن از سیلیسیوم بر مناطق یوتکتیکی بیشتر دیده می‌شود[17]. از طرفی، هنگامی که آلومینای مذاب از کانال تخلیه خارج و در برخورد با الکترولیت سرد، منجمد می‌شود، اجزای آنیونی مانند SiO32- وارد کانال‌ها می‌شوند و ترکیبات مختلفی اطراف کانال‌های تخلیه ایجاد می‌کنند. توزیع عنصر تنگستن به صورت یکنواخت و بدون تأثیر از درصد سیلیسیوم زیرلایه با شدت کم بر سطح قابل مشاهده است.      ترکیب عنصری بر روی سطح مقطع نمونه‌های PEO حاصل از الکترولیت مبتنی بر سیلیکات و بدون افزودنی تنگستات سدیم در شکل 6 نمایش شده است. با افزایش درصد وزنی سیلیسیوم در زیرلایه، درصد اتمی آن در پوشش افزایش می‌یابد، اما این افزایش خطی نیست. لازم به ذکر است، منشاء عنصر آلومینیوم از زیرلایه بوده و عنصر سیلیسیوم  ناشی از مشارکت زيرلايه و الكتروليت در پوشش می‌باشند. با این حال، محتوای سیلیسیوم با حضور فاز یوتکتیک افزایش می‌یابد (در نمونه‌هایS7، S9 وS11)، به این معنی که محتوای سیلیسیوم در پوشش‌های روی زیرلایه با فاز یوتکتیک بالاتر از فاز دندریتα-Al است که می‌تواند مربوط به اکسیداسیون سیلیسیوم یوتکتیک باشد که باعث افزایش مقدار سیلیسیوم در پوشش می‌شود[28]. با این وجود، مقدار سیلیسیوم در نمونه‌های پوشش داده شده با الکترولیت حاوی سیلیکات سدیم کمتر از پوشش‌های مربوط به الکترولیت مبتنی بر سیلیکات است. چن و همکارانش نشان دادند که آنیون‌های WO42-می‌توانند از ادغام آنیون‌های SiO32- در پوشش‌های PEO جلوگیری کنند، در نتیجه، در پوشش‌های حاوی تنگستن، اکسیژن بیشتری برای اکسیداسیون آلومینیوم صرف می‌شود[24]. همچنین، در شکل 7 تصویر سطح مقطع پوشش S7W همراه با ترکیب عنصری منطقه مورد بررسی نمایش داده شده است.

 

 

شکل5- آنالیز نقشه‌ای توزیع عناصر در سطح پوشش‌های PEO حاصل از الکترولیت سیلیکاتی حاوی تنگستات سدیم که از عناصر آلومینیوم، سیلیسیوم و تنگستن تشکیل شده است

 

 

 

شکل6- ترکیب عنصری بر روی سطح مقطع نمونه‌های PEO حاصل از الکترولیت مبتنی بر سیلیکات سدیم عاری و حاوی تنگستات سدیم

 

 

 

 

 

 

 

شکل7- تصویر سطح مقطع پوشش S7W همراه با ترکیب عنصری آن

 

 

 

4- آنالیز فازی پوشش­هایPEO 

الگوی پراش اشعه ایکس پوشش‌های تشکیل شده بر آلیاژها با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت سیلیکاتی حاوی تنگستات سدیم در شکل8 نشان داده شده است. مشابه با پوشش‌های تشکیل شده بر آلیاژها با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت سیلیکاتی، در الگوهای حاصل نیز پیک‌های قوی مربوط به زیرلایه، به صورت پیک­های آلومینیوم فلزی و سیلیسیوم مشاهده شدند که شدت نسبی آن‌ها برای هر نمونه متفاوت است. معمولاً، ضخامت کم و تخلخل بالای پوشش‌ها در کنار ضریب جذب کم عناصر تشکیل‌دهنده پوشش برای اشعه ایکس (آلومینیوم، سیلیسیوم و اکسیژن) دلایل اصلی مشاهده پیک‌های زیرلایه با شدت بالا هستند[12, 22]. دلیل آن را می‌توان به متخلخل بودن پوشش‌ها و همچنین وجود عناصر سبک در بیشتر فازهای پوشش نسبت داد.

شکل8- الگوهای پراش اشعه ایکس پوشش­های­ ایجاد شده بر نمونه­هایی با درصدهای متفاوت سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت مبتنی بر سیلیکات سدیم حاوی تنگستات سدیم

 

 

در کنار پیک‌های مربوط به زیرلایه، وجود پیک‌های Al2O3 نشان‌دهنده این است که اصلی‌ترین فاز پوشش‌ها می‌باشد. علاوه بر این، پیک‌های تنگستن فلزی ناشی از افزودن تنگستات سدیم نیز وجود دارد. در مورد پوشش‌های ایجادشده در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم، پیچیدگی فازهای تشکیل‌دهنده پوشش‌ها بیشتر است و حضور تنگستن، از شدت پراش زیرلایه کاسته است و علاوه بر قله‌های نسبتاً تیز تنگستن که نشان از ادغام تنگستن در پوشش دارد، حضور مولایت نیز در الگوی پراش مشاهده می‌شود. در این تحقیق، ذرات سیلیسیوم در آلیاژهایAl-Si ، ریز و ظریف بوده و به راحتی در مرحله آنادایز بهSiO2  اکسید شده و به تشکیل فاز آمورف کمک می‌کنند، همچنین می‌توانند در طول فرایند در دمای بالا، هنگام ذوب شدن، باAl2O3  مخلوط شده و به سیلیکات‌ها تبدیل گردد[25]. طبق واکنش 1 و 2 در طول فرایند PEO، آنیون‌های اورتوتنگستات به راحتی توسط سطح آند جذب شده، به کانال​های تخلیه وارد می­شوند و اکسیژن بیشتری را آزاد کرده، در نتیجه به حفظ پلاسما در ولتاژ پایین​تر کمک می‌کنند[8, 24]. لذا کاهش میزان پتانسیل که برای فرایند PEO یک مزیت می​باشد، با اضافه شدن آنیون​های اورتوتنگستات به الکترولیت حاصل می‌شود. بنابر این افزودن تنگستات سدیم به الکترولیت نه تنها می­تواند تشکیل فازهای سخت آلومینا را افزایش داده، بلکه باعث ایجاد فاز سخت اکسید تنگستن نیز می­شود، (واکنش 3 و 4 ).

2WO42- + 2Al - 4e à WO3 + Al2O3 + O2↑(1)

2WO42- - 4e à 2WO3 + O2↑                                                          (2)                                    WO42- +2Al3+ + 6H2O à WO3 + Al2O3 + O2↑        (3)    

2O2 + 4Al à 2Al2O3(4)                                            

به علت کم بودن غلظت تنگستات سدیم و همچنین مقدار زیاد آلومینیوم در کانال­های تخلیه، پیک­های فاز WO3 بسیار کم است. همانگونه که قبلاً نیز اشاره شد، بواسطه وجود آنیون‌های WO42-از ادغام آنیون‌های SiO32- در پوشش‌های PEO جلوگیری شده، در نتیجه، در پوشش‌های حاوی تنگستن، اکسیژن بیشتری برای اکسیداسیون آلومینیوم صرف می‌شود[24]. باید توجه داشت که آلومینیوم به مقدار زیادی در کانال تخلیه وجود دارد، لذا در درجه حرارت بالای ناشی از پلاسما اکسید تنگستن با آلومینیوم واکنش داده و تنگستن عنصری جایگزین اکسید تنگستن می‌شود. تسریع اکسیداسیون آلومینیوم در حضور تنگستات سبب افزایش ضخامت پوشش‌های حاوی افزودنی می‌گردد. زیرا طبق واکنش 5 اکسید تنگستن تجزیه شده و تنگستن عنصری ایجاد می‌شود[13].

WO3 + 2Al à Al2O3+ W(5)                                  

 

 

 

 

5- آزمون پلاریزاسیون تافل

رفتار خوردگی پوشش‌های حاصل از فرایند توسط پلاریزاسیون تافل ارزیابی گردید. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل پوشش‌ها پس از یک ساعت غوطه‌وری در محلول5/3 درصد وزنی کلرید سدیم با پی‌اچ برابر با 4 در شکل 9 نشان داده شده است. مطابق نتایج، تمامی پوشش‌ها دانسیته جریان بسیار کمی را نشان می‌دهند، لذا می‌توان نتیجه‌گیری نمود که پس از یک ساعت غوطه‌وری عملاً خوردگی اندکی در پوشش‌ها رخ داده است. برای پوشش‌های حاوی تنگستن در مقایسه با پوشش‌های عاری از افزودنی با افزایش درصد سیلیسیوم تا 7 درصد نمودار تافل به سمت پتانسیل‌های مثبت و سپس تا 13 درصد سیلیسیوم به سمت پتانسیل‌های منفی شیفت داده شده است. البته اختلاف پتانسیل فی‌مابین نمونه‌های S9W، S11W و S13W قابل چشم‌پوشی است. با مقایسه منحنی‌های پلاریزاسیون در شرایط الکترولیت حاوی افزودنی تنگستات سدیم منجر به شیفت دادن نمودارهای پلاریزاسیون تافل به سمت دانسیته جریان‌های بیشتر و به سمت پتانسیل‌های مثبت‌تر شده است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت، با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم، چگالی جریان خوردگی کاهش یافته و در نمونه S7W، کمترین نرخ خوردگی حاصل شده است. شاخه آندی نمودارها نیز عملکرد خوردگی متفاوت پوشش‌های رشد یافته با در درصدهای متفاوت سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم را نشان می‌دهد، بطوریکه می‌توان نتیجه گرفت که درصدهای متفاوت سیلیسیوم زیرلایه این پوشش‌ها اثر قابل توجهی بر رفتار آندی و ناحیه پسیو آلیاژ داشته‌اند. با مقایسه نمودارها می‌توان دریافت که نمونه S1W رفتار آندی ضعیفی از خود نشان داده و مکانیزم اصلی خوردگی آن، خوردگی حفره‌ای است، بطوریکه با افزایش پتانسیل، یون Cl- موجود در محیط خورنده به درون پوشش نفوذ کرده و موجب بروز خوردگی حفره‌ای شده است. این در حالی است که با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه تا 7 درصد، رفتار آندی بهبود یافته که دلیل آن را می‌توان به بهبود ساختار و مورفولوژی سطح پو‌شش‌های حاصل در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم نسبت داد.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل9- نمودار پلاریزاسیون تافل برای نمونه­های پوشش­داده شده با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت مبتنی بر سیلیکات سدیم حاوی تنگستات سدیم

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

شکل 10، نمودار نایکوئیست و باد-فاز نمونه‌های پوشش‌دهی شده در محلول حاوی افزودنی Na2WO4 بر زیرلایه‌های با درصد سیلیسیوم مختلف را نشان می‌دهد. بر اساس نمودارهای باد- فاز تمامی نمونه‌ها دارای دو شاخه هستند. در حقیقت دوثابت زمانی در این نمودارها قابل‌تعریف است؛ که نشان‌دهنده دولایه بودن پوشش‌های حاصل‌ می‌باشد. با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه برآمدگی‌های موجود در نمودار باد-فاز در یکدیگر ادغام‌ شده‌اند که سبب پهن‌شدگی نمودارها می‌گردد. براین اساس، نمودارهای نایکوئیست، دارای یک حلقه در فرکانس بالا که نشان‌دهنده پاسخ لایه متخلخل بیرونی است و یک حلقه در فرکانس پایین پاسخ لایه فشرده درونی است. این در حالی است که نمونه‌های پوشش‌دهی شده در حمام فاقد افزودنی، در مقایسه با نمونه‌های معادل دارای حلقه‌های خازنی بزرگتر می‌باشند. وابستگی مدول امپدانس و زاویه-فاز به فرکانس نشان می‌دهد که مداری با دو ثابت زمانی برای شبیه‌سازی طیف‌های حاصل، موردنیاز است (شکل11). در این مدار معادل، Rs مقاومت جبران نشده محلول، المان‌های CPEout و Rout مربوط به پاسخ ثابت زمانی فرکانس بالا متعلق به لایه متخلخل خارجی و CPEin و Rin مربوط به پاسخ ثابت زمانی مشاهده‌ شده در فرکانس‌های پایین‌تر مربوط به لایه متراکم داخلی است. مناسب‌ترین المان‌های برازش شده با خطای مدل‌سازی کمتر از 003/0 در جدول 1 خلاصه ‌شده‌ است. بر اساس داده‌های شبیه‌سازی‌شده، با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه مقاومت لایه خارجی کاهش، اما مقاومت لایه داخلی افزایش می‌یابد و مقاومت لایه داخلی به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از مقاومت لایه خارجی است. براساس مطالعات ضخامت لایه بیرونی برای پوشش‌هایی که دارای محتوای سیلیسیوم پایینی در زیرلایه هستند از سایر پوشش‌ها بیشتر است. در مقابل در پوشش‌های تشکیل شده بر زیرلایه با سیلیسیوم بالاتر ضخامت لایه متراکم داخلی بیشتر می‌باشد. حسین و همکارانش گزارش کرده‌اند که ضخامت پوشش، ترکیب شیمیایی، مورفولوژی سطح و ساختار پوشش پارامترهای مؤثر بر مقاومت به خوردگی هستند[15]. از طرف دیگر دهنوی نقش مورفولوژی سطح و ساختار پوشش را مهم‌تر از ضخامت و ترکیب فاز در تعیین مقاومت در برابر خوردگی می‌دانند[29].

 

شکل10- نمودارهای نایکوئیست و باد-فاز حاصل از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی برای نمونه­های پوشش­داده شده با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت مبتنی بر سیلیکات سدیم حاوی تنگستات سدیم

 

 

شکل11- مدار معادل پیشنهادی برای نمونه­های پوشش‌داده شده با درصدهای مختلف سیلیسیوم زیرلایه در الکترولیت حاوی تنگستات سدیم

تخلخل‌های پوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی نقشی حیاتی را در هدایت محلول خورنده به فصل‌مشترک پوشش/ زیرلایه بازی می‌کنند. پوشش‌های حاوی عنصر تنگستن دارای درصد تخلخل کمتری در سطح و سطح مقطع هستند. براساس دیگر مطالعات مشارکت تنگستن در پوشش سبب افزایش ضخامت لایه بیرونی گشته، بنابراین افزایش ضخامت پوشش به‌واسطه مشارکت تنگستن سبب افزایش مقاومت لایه خارجی نسبت به نمونه‌های معادل بدون افزودنی می‌گردد. لذا در مورد پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، ازآنجایی‌که متشکل از لایه متخلخل بیرونی و لایه چگال داخلی هستند و مقاومت به خوردگی توسط لایه چگال داخلی تعیین می​شود، تشخیص مقاومت به خوردگی بر اساس مشاهده مورفولوژی سطح آن‌ها صحیح نیست.

 

 

	لایه داخلی				لایه خارجی			نمونه
RW (MΩ cm2)	Rin (MΩ cm2)	nin	CPEin (μF cm−2 Sn−1)		Rout (kΩ cm2)	nout	CPEout (μF cm−2 Sn−1)
-	74/1	66/0	32/0		63/348	65/0	25/0	S1W
-	68/8	73/0	48/0		22/14	65/0	12/0	S3W
-	21/20	81/0	17/0		37/0	83/0	12/0	S5W
-	06/19	79/0	35/0		01/4	78/0	28/0	S7W
-	01/24	82/0	21/0		5/1	84/0	39/0	S9W
-	68/3	73/0	90/0		31/0	91/0	22/0	S11W
-	64/3	92/0	05/0		57/2	57/0	15/1	S13W

جدول 1- مقایسه مقادیر پارامترهای الکتریکی استخراج شده با برازش طیف EIS با استفاده از مدار معادل ارائه شده

 

نتیجه‌گیری

     در اين تحقیق، تأثیر درصد سیلیسیوم زیرلایه و افزودنی سدیم تنگستات دی‌هیدرات بر رفتار خوردگی پوشش‌های PEO تشکیل شده بر آلیاژهایAl-Si  ارزيـابي شد. مهمترين نتایج حاصل از اين تحقیق را مي­توان به شرح زير خلاصه نمود:

1-       پوشش‌های حاصل شده بر زیرلایه آلومینیوم – سیلیسیوم با درصد سیلیسیوم مختلف از یک حمام قلیایی پایه سیلیکاتی همراه با افزودنی تنگستات سدیم، دارای مورفولوژی میکروحفرات دهانه باز و دهانه آتشفشانی، گرانول‌های اکسیدی و ساختار پنکیکی شکل می‌باشد.

2-       حضور تنگستات سدیم در الکترولیت سبب افزایش هدایت الکترولیت و متعاقباً کاهش ولتاژ فرایند می‌گردد. کاهش ولتاژ باعث کاهش شدت میکروتخلیه و درصد تخلخل می‌شود.

3-       با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، متوسط ضخامت پوشش­ها تقریباً به صورت خطی از 44 میکرون به 14 میکرومتر کاهش پیدا کرد.

4-       سرعت رشد پوشش با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، از 1 به 31/0 میکرومتر بر دقیقه کاهش یافت.

5-       بررسی مقاطع سطحی نمونه‌ها نشان داد، نوع رایج ریز تخلیه در پوشش‌های تشکیل شده، ریز تخلیه نوع D است.

6-       پوشش از جنس اکسید آلومینیوم و ترکیبات سیلیکاتی به صورت اکسید سیلیسیوم و ترکیبات اسپینلی آلومنییوم و سیلیسیوم، همراه با تنگستن فلزی است.

7-       در بررسی مقاومت به خوردگی پوشش‌ها در آزمون پلاریزاسیون مشخص شد، افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه، منجر به شیفت داده شدن نمودارهای تافل به سمت پتانسیل‌های مثبت‌تر شده است.

8-        شیب آندی بیشتر در منحنی‌های پلاریزاسیون نشانه‌ای از پوشش ضخیم‌تر یا با ساختار فشرده‌تر است. 

9-       پس از یک ساعت غوطه‌وری، نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای هر پوشش، دو حلقه خازنی را نشان داد که مؤید دولایه بودن پوشش بود.

10-       با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه مقاومت لایه خارجی کاهش، اما مقاومت لایه داخلی افزایش می‌یابد و مقاومت لایه داخلی به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از مقاومت لایه خارجی است. که مؤید افزایش مقاومت به خوردگی نمونه‎های پوشش‌دهی شده بر زیرلایه با درصد سیلیسیوم بالاتر است.

 

ملاحظات اخلاقی پیروی از اصول اخلاق پژوهش

حامی مالی

هزینه­ تحقیق حاضر توسط نویسنده مقاله تامین شده است.

مشارکت نویسندگان

انجام آزمایش‌ها:

تحلیل داده­ها و نتایج:

نگارش نهایی:

تعارض منافع

بنابر اظهار نویسنده، مقاله حاضر فاقد هرگونه تعارض منافع بوده است.

 

 

 

References

 

1.        Yerokhin, A., et al., Plasma electrolysis for surface engineering. Surface and coatings technology, 1999. 122(2-3): p. 73-93.

2.        Hashemzadeh, M., et al., The importance of type of Ti-based additives on the PEO process and properties of Al2O3-TiO2 coating. Surfaces and Interfaces, 2023. 36: p. 102523.

3.        Heydarian, A., et al., Effect of electrochemical parameters on wear and tribocorrosion capabilities of the PEO coatings generated through pulsed waveforms on AZ91 magnesium alloy. Journal of Materials Research and Technology, 2023. 27: p. 6148-6158.

4.        Godja, N., et al., Preparation and characterization of spark-anodized Al-alloys: Physical, chemical and tribological properties. Tribology International, 2010. 43(7): p. 1253-1261.

5.        Dehnavi, V., et al., Corrosion properties of plasma electrolytic oxidation coatings on an aluminium alloy–The effect of the PEO process stage. Materials Chemistry and Physics, 2015. 161: p. 49-58.

6.        Toulabifard, A., et al., The effect of electrolytic solution composition on the structure, corrosion, and wear resistance of PEO coatings on AZ31 magnesium alloy. Coatings, 2020. 10(10): p. 937.

7.        Li, Q., et al., Effects of cathodic voltages on structure and wear resistance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on aluminium alloy. Applied Surface Science, 2014. 297: p. 176-181.

8.        IJ, H., S. KR, and K. YG, Formation of black ceramic layer on aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation in electrolyte containing Na2WO4. Materials Transactions, 2012. 53(3): p. 559-564.

9.        Liu, Y., et al., Influences of additive on the formation and corrosion resistance of micro-arc oxidation ceramic coatings on aluminum alloy. Physics Procedia, 2012. 32: p. 107-112.

10.        Sah, S.P., et al., Cathodic pulse breakdown of anodic films on aluminium in alkaline silicate electrolyte–understanding the role of cathodic half-cycle in AC plasma electrolytic oxidation. Corrosion Science, 2012. 55: p. 90-96.

11.        Wang, L.-l. and X. Nie, Silicon effects on formation of EPO oxide coatings on aluminum alloys. Thin Solid Films, 2006. 494(1-2): p. 211-218.

12-        مشرفی‌فر،, م., et al., بررسی اثر درصد سیلیسیوم زیرلایه بر ریزساختار و ترکیب پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم. نشریه علوم و مهندسی سطح, 1400. 17(49): p. 1-17.

13.        Zheng, H., et al., The effects of Na2WO4 concentration on the properties of microarc oxidation coatings on aluminum alloy. Materials Letters, 2005. 59(2-3): p. 139-142.

14.        Rogov, A.B., et al., AC plasma electrolytic oxidation of additively manufactured and cast AlSi12 alloys. Surface and Coatings Technology, 2020. 399: p. 126116.

15.        Hussein, R., X. Nie, and D. Northwood, An investigation of ceramic coating growth mechanisms in plasma electrolytic oxidation (PEO) processing. Electrochimica Acta, 2013. 112: p. 111-119.

16.        Rogov, A.B., A. Yerokhin, and A. Matthews, The role of cathodic current in plasma electrolytic oxidation of aluminum: Phenomenological concepts of the “soft sparking” mode. Langmuir, 2017. 33(41): p. 11059-11069.

17.        Wang, P., et al., Ceramic coating formation on high Si containing Al alloy by PEO process. Surface Engineering, 2016. 32(6): p. 428-434.

18.        Terleeva, O.P., et al., Quantitative parameters and definition of stages of anodic-cathodic microplasma processes on aluminum alloys. Materials transactions, 2005. 46(9): p. 2077-2082.

19.        Chang, L., Growth regularity of ceramic coating on magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation. Journal of Alloys and Compounds, 2009. 468(1-2): p. 462-465.

20.        Li, K., et al., Effects of Matrix Silicon Content on the Plasma Electrolytic Oxidation of Al-Si Alloys Using Different Power Modes. Crystals, 2022. 12(1): p. 123.

21.        Bajat, J., et al., Corrosion stability of oxide coatings formed by plasma electrolytic oxidation of aluminum: optimization of process time. Corrosion, 2013. 69(7): p. 693-702.

22.        Moshrefifar, M., H. Ebrahimifar, and A. Hakimizad, Systematic investigation of silicon content effects on the PEO coatings’ properties on Al–Si binary alloys in silicate-based and tungstate-containing electrolytes. Coatings, 2022. 12(10): p. 1438.

23.        Jun, D., et al., Effects of sodium tungstate on characteristics of microarc oxidation coatings formed on magnesium alloy in silicate-KOH electrolyte. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2007. 17(2): p. 244-249.

24.        Chen, X.D., Q.Z. Cai, and L.S. Yin, Effects of Na2WO4 additive on properties of Plasma electrolytic oxidation coatings on 6061 Al alloy. Advanced Materials Research, 2012. 550: p. 1969-1975.

25.        Li, K., et al., Effects of Si phase refinement on the plasma electrolytic oxidation of eutectic Al-Si alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2019. 790: p. 650-656.

26-        مشرفی‌فر, م., تاثیر درصد سیلیسیوم زیرلایه بر ساختار و رفتار خوردگی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین, 1402. 10(35): p. 128-115.

27.        Warmuzek, M., Aluminum-silicon casting alloys. Atlas of Microfractographs, 2004.

28.        He, J., et al., Influence of silicon on growth process of plasma electrolytic oxidation coating on Al–Si alloy. Journal of alloys and compounds, 2009. 471(1-2): p. 395-399.

29.        Dehnavi, V., Surface modification of aluminum alloys by plasma electrolytic oxidation. 2014: The University of Western Ontario (Canada).

 

---