ارزیابی الکتروشیمیایی رفتار خوردگی و تریبوخوردگی پوشش های آمورف و نانوکریستال کبالت-تنگستن تولید شده به روش رسوبدهی الکتروشیمیایی

پوشش های کبالت-تنگستن به روش رسوبدهی الکتروشیمیایی و با استفاده از یک حمام سیترات-آمونیا روی زیرلایه مسی تولید شدند. ساختار و ترکیب عنصری پوشش های حاصله به صورت کاملا آمورف حاوی 48 درصدوزنی تنگستن، کاملا نانوکریستال حاوی 35 درصدوزنی تنگستن با اندازه دانه 15 نانومتر و ساختار ترکیبی حاوی 40 درصدوزنی تنگستن بودند. تمامی پوشش ها دارای مرفولوژی سطحی برآمده بودند، اما در پوشش های کاملا آمورف و ترکیبی، شبکه ای از میکروترک ها نیز مشاهده شد. در ولتاموگرام های چرخه ای پوشش های کاملا آمورف و کاملا نانوکریستال، یک محدوده مسطح با دانسیته جریان کم و درحوالی پتانسیل مدارباز مشاهده شد که بیانگر رفتار رویین این پوشش ها بود. در هر چرخه، پیک های مشخصه اکسایش و کاهش کبالت دیده شدند، اما پیک های مشخصه مس تنها در نمونه کاملا آمورف مشاهده گردید. آنالیز موت-شاتکی نشان داد که فیلم رویین تشکیل شده روی سطح پوشش ها دارای رفتار نیمه رسانای نوع n است. با محاسبه مقدار غلظت دهنده از شیب منحنی موت-شاتکی مشخص شد که فیلم رویین تشکیل شده روی پوشش کاملا آمورف دارای غلظت عیوب کریستالی بیشتری است. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نشان دادند که پوشش کاملا آمورف قبل و بعد از انجام آزمون های تریبوخوردگی دارای بیشترین مقاومت خوردگی می باشد. همچنین در پتانسیل آندی (v vs. ag/agcl 05/0- ) که واکنش انحلال پوشش با شدت زیادی تحت کنترل نفوذ انجام می شود، مقاومت به انحلال پوشش کاملا آمورف نسبت به سایر پوشش ها بیشتر بود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی بعد از انجام آزمون طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نشان دادند که میکروترک های موجود در پوشش کاملا آمورف توسط محصولات خوردگی پر شده اند. این امر موجب جلوگیری از برپایی میکروسل های گالوانیکی و درنتیجه حذف اثر منفی میکروترک ها بر رفتار خوردگی پوشش کاملا آمورف می شود. در آزمون تریبوخوردگی در وضعیت مدار باز و در محدوده زمانی سایش، پتانسیل پوشش آمورف بعلت افزایش عرض مسیر سایش و بنابراین افزایش ناحیه فعال، به صورت تدریجی به مقادیر فعال تر منتقل شد. این پدیده به کم بودن سختی پوشش آمورف نسبت به سایر پوشش ها نسبت داده شد. اما در نمونه کاملا نانوکریستال تغییرات عمده ای در محدوده زمانی سایش دیده نشد. از طرف دیگر در نمونه با ساختار ترکیبی، مقادیر پتانسیل مدار باز در زمان انجام سایش به مقادیر نجیب تر منتقل گردید که علت آن را می توان تغییر ساختار در مسیر سایش (از آمورف به نانوکریستال) دراثر لایه-برداری پوشش عنوان کرد. در آزمون تریبوخوردگی و تحت پلاریزاسیون آندی، در لحظه شروع سایش یک افزایش ناگهانی در مقادیر دانسیته جریان اتفاق افتاد که به اثر پدیده های انتقال جرم و غیر رویین شدن پوشش مربوط بود. با انجام آزمون تریبوخوردگی تحت پلاریزاسیون کاتدی مشخص گردید که حرکت گلوله می تواند منجر به حذف پلاریزاسیون غلظتی و درنتیجه افزایش نرخ فرایند آزادشدن هیدروژن (یا کاهش آب) در سطح پوشش شود. در تمامی وضعیت های انجام آزمون تریبوخوردگی، سهم پدیده انتقال جرم در تغییر مقادیر پتانسیل مدار باز و دانسیته جریان های آندی و کاتدی، بیشتر از سهم خوردگی تشدید شده با سایش بود. بنابراین واکنش انحلال پوشش اساسا یک فرایند کنترل شونده با انتقال جرم درنظر گرفته شد. در شرایط پتانسیل مدار باز مقدار اتلاف حجم در نمونه کاملا آمورف بعلت سختی کمتر، بیشتر بود. با توجه به تشکیل میکروترک های سطحی در اطراف مسیر سایش، مکانیزم خستگی سطحی برای سایش نمونه ها در آزمون های تریبوخوردگی، درنظر گرفته شد.