در کار پژوهشی حاضر رفتار خوردگی دیسکهای چرخان ساخته شده از فولاد و آلیاژهای مختلف آلومینیوم در برخی محیطهای خورنده تحت شرایط هیدرودینامیک کنترل شده مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعات از روشهای الکتروشیمیایی پلاریزاسیون و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده گردید. همچنین تعدادی بازدارنده معدنی و آلی انتخاب و عملکرد آنها تحت شرایط هیدرودینامیک مختلف بررسی شد. مطالعه تأثیر شرایط هیدرودینامیک محلول خورنده بر رفتار خوردگی فولاد در محلول اسید کلریدریک 1m نشان داد که تحت جریان آرام با افزایش سرعت چرخش الکترود، پتانسیل خوردگی فلز به تدریج مثبت تر می شود. این مثبت تر شدن به افزایش انتقال جرم گونه های اکسید کننده از بطن محلول به سطح الکترود نسبت داده شد که در سرعتهای چرخش پایین تأثیرات آن بیشتر است. همچنین با افزایش سرعت تا 900rpm دانسیته جریان خوردگی کاهش و مقاومت انتقال بار افزایش نشان دادند. این کاهش اولیه سرعت خوردگی، به تشکیل اکسیدهای بیشتر در سطح الکترود و افزایش مجدد آن در سرعتهای چرخش بالا به اثر تخریبی تنشهای برشی سیال در کندن این اکسیدها از سطح نسبت داده شدند. در محلول hcl حاوی متیونین (به عنوان بازدارنده) با افزایش سرعت چرخش الکترود اثرات مخرب سرعت سیال بر افزایش انتقال جرم مولکولهای بازدارنده از بطن محلول به سطح الکترود فائق آمده و بهره بازدارندگی کاهش یافت. در محلول اسید سولفوریک حاوی متیونین (بر خلاف محلول اسید کلریدریک) بهره بازدارندگی با افزایش سرعت سیال زیاد شد. در سکون، به علت بزرگی آنیونهای هیدروژن سولفات، انتقال این آنیونها به سطح الکترود و جذب سطحی آنها به سهولت آنیونهای کلرید نیست. به همین دلیل جذب سطحی متیونین در اسید کلریدریک راحتتر از اسید سولفوریک و بهره آن نیز بهتر است. اما در شرایط هیدرودینامیک، جریان محلول با کمک کردن به انتقال آنیونهای هیدروژن سولفات به سطح فلز منجر به بهبود جذب سطحی و بهره متیونین می شود. دانسیته جریان خوردگی فولاد در سدیم کلراید 3.5% با افزایش سرعت چرخش الکترود به شدت افزایش و مقاومت انتقال بار به شدت کاهش نشان داد. این تغییرات شدید به علت تأثیر زیاد شرایط هیدرودینامیک بر افزایش انتقال جرم اکسیژن محلول به سطح الکترود بود که به جابجایی شدید پتانسیل خوردگی به سمت مقادیر مثبت نیز منجر شد. پتاسیم هیدروژن فسفات به عنوان یک بازدارنده آندی خوب و سولفات روی به عنوان یک بازدارنده کاتدی مناسب برای خوردگی فولاد در سدیم کلراید 3.5% به ویژه تحت شرایط هیدرودینامیک عمل کردند. بهره بازدارندگی این مواد با افزایش سرعت چرخش الکترود افزایش نشان داد. رفتار خوردگی آلیاژهایی از سریهای مختلف آلومینیوم نیز تحت شرایط هیدرودینامیک مطالعه گردید و تأثیر ترکیب عناصر آلیاژی بر حساسیت آلیاژ در برابر خوردگی تحت شرایط هیدرودینامیک مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین بازدارندگی خوردگی آلیاژ 7075 آلومینیوم توسط گلوتامین به عنوان یک بازدارنده مناسب بررسی شد. اعتبار تمامی داده های تجربی امپدانس به دست آمده، توسط تبدیلهای ریاضی کرامرز-کرونیگ ارزیابی شده و درصد خطاهای میانگین برای همه آنها محاسبه شدند. تمامی تبدیلهای انجام شده نشان از اعتبار قابل قبول و قابلیت استناد بالای نتایج تجربی داشتند. میزان اختلاف نتایج تجربی و تئوری به نوع محیط خورنده و بازدارنده مورد استفاده نیز بستگی داشت.

در کار پژوهشی حاضر، تأثیر شرایط هیدرودینامیک بر روی رفتار خوردگی دیسک های چرخان ساخته شده از فولاد 37-st در محلول سدیم کلراید 5/3% و بازدارندگی خوردگی آن با افزایش غلظت های مختلفی از بازدارنده های آلی و معدنی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعات از روش های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده گردید. همچنین اثر هم افزایی نیز با به کاربردن مخلوطی از دو بازدارنده ی آلی و معدنی برای بهبود نیروی بازدارندگی بررسی شد. مطالعه ی تأثیر شرایط هیدرودینامیک محلول خورنده بر رفتار خوردگی فولاد در محلول سدیم کلراید 5/3% نشان داد که تحت جریان آرام با افزایش سرعت چرخش الکترود، پتانسیل خوردگی فلز به تدریج مثبت تر می شود. این مثبت تر شدن به افزایش انتقال جرم گونه های اکسید کننده از بطن محلول به سطح الکترود نسبت داده شد که در سرعت های چرخش پایین تأثیرات آن بیشتر است. دانسیته ی جریان خوردگی با افزایش سرعت چرخش الکترود به شدت افزایش و مقاومت انتقال بار به شدت کاهش نشان داد. پتاسیم فسفات با غلظت های مختلفی (0/5، 0/1، 1/0، 005/0 میلی مولار) به عنوان یک بازدارنده ی آندی غیر مستقیم برای کنترل خوردگی فولاد در سدیم کلراید 5/3% ، در سکون و سرعت های چرخش مختلف به کار رفت. پتاسیم فسفات در شرایط سکون برای همه ی غلظت-های انتخابی بازدارندگی خوبی داشت. با چرخش الکترود عملکرد بازدارنده با بیشترین غلظت، مستقل از شرایط هیدرودینامیک بوده و برای تمامی سرعت ها ی چرخش، بهره های بازدارندگی بسیار مطلوبی مشاهده شد. با کاهش غلظت، کارآیی و بازدارندگی آن کاهش پیدا کرد به طوری که در غلظت 005/0 میلی مولار عملاً خاصیت بازدارندگی مشاهده ننمودیم. در محلول سدیم کلراید 5/3% حاوی غلظت های مختلفی از آرژینین به عنوان بازدارنده، افزایش سرعت چرخش الکترود منجر به کاهش شدید بهره ی بازدارندگی نسبت به سکون می شود. این مشاهده تأثیر پذیری شدید جذب سطحی آرژینین در سدیم کلراید از شرایط هیدرودینامیک محلول را نشان داد. آرژینین به دلیل وجود توتومری و ممانعت فضایی و طول زنجیر بازدارندگی کمتری دارد و در نتیجه به دلیل جذب ضعیف تر در سطح فلز، با افزایش سرعت سیال در اثر تنش های برشی راحت تر از سطح فلز کنده شده و بهره ی بازدارندگی کاهش یافته است. برای بهبود نیروی بازدارندگی آرژینین و پتاسیم فسفات، اثر هم افزایی برای این دو بازدارنده با غلظت های 1 میلی مولار بررسی گردیده و مشاهده شد که به علت تشکیل لایه ای از اکسید های نامحلول و در سطح فلز و جذب آرژینین بر روی آن، بهره ی بازدارندگی به میزان بسیار زیادی افزایش یافته است.

ایجاد پوشش های مقاوم در برابر خوردگی، یکی از روش های کنترل خوردگی در اغلب صنایع می-باشد. از میان روش های مختلف ایجاد پوشش، آبکاری فلزات محدوده ی وسیعی از زمینه کنترل خوردگی را شامل می شود. از خصوصیات برجسته این پوشش ها می توان مقاومت عالی در برابر خوردگی و فرسودگی، یکنواختی فوق العاده، خواص مکانیکی و فیزیکی خوب، ایجاد سطحی با اصطکاک کم و تخلخل پایین را نام برد. پوشش های حاصل از این روش بطور گسترده به عنوان یک پوشش حفاظتی در بسیاری از صنایع از جمله صنایع شیمیایی، نفت، پلاستیک، چاپ، معدن، هوا فضا، هسته ای و ... مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو، در کار پژوهشی حاضر پوشش های بدون برق نیکل-فسفر بر روی فولاد steel 12 مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، پوشش های نیکل-فسفر و نیکل-فسفر-نانوذرات کاربیدسیلیسیم تهیه شده است. در ادامه، افزودن چهار نوع ماده ی آلی سوربیتول، کیتوسان، نمک تارتارات و گلوتامین به حمام آبکاری با هدف ارتقاء کیفیت پوشش های مذکور پیشنهاد و به حمام آبکاری اضافه شده است. در نهایت، نمونه های به دست آمده از نظر مقاومت در برابر خوردگی، مورفولوژی سطح و سختی، توسط روش های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون تافلی، تکنیک sem و میکروسختی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که وجود نانوذرات کاربیدسیلیسیم در حمام آبکاری موجب بهبود خواص پوشش نظیر افزایش مقاومت انتقال بار، کاهش جریان خوردگی و افزایش سختی گردیده است. همچنین نتایج بدست آمده مشخص می کند که حضور مواد آلی مذکور در حمام آبکاری نیکل-فسفر و نیکل-فسفر-کاربیدسیلیسیم موجب کاهش جریان خوردگی، افزایش مقاومت انتقال بار پوشش ها، صاف تر شدن سطح پوشش و افزایش سختی پوشش ها شده است. از بین مواد آلی مورد بررسی، حضور نمک تارتارات در حمام آبکاری سبب افزایش قابل ملاحظه تری در مقاومت به خوردگی پوشش ها شده است.

بازدارنده های خوردگی به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله پالایشگاه ها و کارخانه های پتروشیمی، بازیافت اولیه فراورده های نفتی، بازیافت ثانویه، خطوط لوله های انتقال فراورده های نفتی، حفاری و ارسال نفت، آب آشامیدنی، آب خنک کننده، کارخانه های انرژی اتمی و... استفاده می شوند. اغلب این صنایع به شدت با پدیده خوردگی تحت شرایط هیدرودینامیک دست به گریبانند. از این رو تولید و استفاده از بازدارنده هایی که کارایی لازم را در این شرایط دارا بوده و از لحاظ دسترسی،اقتصاد و ایمنی مناسب باشند بسیار مورد توجه است. بکارگیری مخلوط بازدارنده ها گزینه ای معمول در فرمولاسیون های تجاری است که به طور انحصاری، تولید و در بازار به فروش می رسند. این بازدارنده ها که تحت نام های تجاری و برچسب های مختلف در دسترس هستند معمولاً اطلاعات اندکی در خصوص ترکیب خود در اختیار می گذارند. در این کار پژوهشی اثر بازدارندگی آمینواسیدهایی نظیر dl-فنیل آلانین ((dlpa، l-سیستئین (cys) و l-والین (v) بعنوان بازدارنده های سبز روی خوردگی فولاد 37st- به دو روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است. این آمینواسید ها تا حدودی جریان خوردگی فولاد 37st- را در محلول سدیم کلرید 5/3% در حالت سکون کاهش دادند. مخلوط این آمینواسید ها با ترکیبات معدنی از قبیل سولفات روی هفت آبه و دی سدیم هیدروژن فسفات (10 میلی مولار dl-فنیل آلانین با 0175/0 میلی مولار سولفات روی هفت آبه (dlpa-zsh)، 5/0 میلی مولار l-سیستئین با 5/0 میلی مولار دی سدیم هیدروژن فسفات (cys-dshp)، 5 میلی مولار l-والین با 5/0 میلی مولار دی سدیم هیدروژن فسفات (v-dshp)) باعث کاهش بیش تر جریان خوردگی، افزایش مقاومت انتقال بار و در نتیجه تقویت عملکرد بازدارندگی این ترکیبات در حضور هم شد. وجود اثر هم افزایی بین این ترکیبات با محاسبه پارامتر هم افزایی تعیین گردید. این مخلوط ها در یک نسبت مشخصی بالاترین اثر بازدارندگی را در حالت سکون از خود نشان دادند. برای بررسی اثر سرعت سیال، عملکرد و کارایی فرمولاسیون های حاصل در سرعت های مختلف چرخش الکترود مورد مطالعه قرار گرفت. dlpa-zsh با بهره 90% بالاترین راندمان بازدارندگی را در سکون به خود اختصاص داد. از سه فرمولاسیون حاصل ( dlpa-zsh ,v-dshpوcys-dshp ) مخلوط cys-dshp در شرایط هیدرودینامیک دچار کاهش راندمان بازدارندگی شد با این حال دو مخلوط دیگر راندمان بازدارندگی بالایی چه در حالت سکون و چه در شرایط هیدرودینامیک از خود نشان دادند.

پوششهای نانوکامپوزیتهای نیکل که از فلز نیکل یا آلیاژ های آن با تنگستن، مولیبدن و یا همراه با نانوذرات جامدی چونsic، tio2، pctfe، mos2 و ... که به عنوان فاز ثانویه تقویت کننده تشکیل شده اند از خواص مکانیکی، تریبولوژیکی و مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار بوده و به همین دلیل کاربرد های گسترده ای درصنایع مختلف دارند. بدین منظور در بخش اول کار، با استفاده از روشهای آبکاری با برق و بدون برق پوششهای نانوکامپوزیتی نیکل فوق الذکر مانند ni-p-pctfe، ni-p-tio2، ni-mo-pctfe، ni-w-sic و ni-w-mos2 ترسیب گردیده، ترکیب و شرایط بهینه حمام های پوشش دهی آنها بدست آمد. در ادامه پس از مطالعه مورفولوژی سطح، ترکیب و ساختار این پوششها، مقاومت به خوردگی این پوششهای نانوکامپوزیتی در محلول های خورنده مانند nacl %5/3 با استفاده از تکنیکهای پتانسیل مدار باز، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون تافلی مطالعه و بررسی گردید. نتایج مطالعات مورفولوژی سطح نشان داد که پوششهای نانوکامپوزیتی نسبت به پوشش ni-p، ni-mo و ni-w خالص، متراکم تر، صاف و یکنواخت تر هستند. نتایج مطالعات خوردگی نشان داد که وجود ذرات sic، tio2، pctfe و mos2 در پوششهای کامپوزیتی موجب کاهش دانسیته جریان خوردگی و افزایش مقاومت به خوردگی آنها در محلول nacl %5/3 شده است. در بخش دوم کار پژوهشی جهت مطالعه خواص الکتروکاتالیستی نانوساختارهای نیکل، ابتدا با روش پوشش دهی الکتروشیمیایی پوشش آلیاژی ni-zn با درصد بالایی از zn تهیه و پس از فرآیند همزمان زدایش انتخابی- جایگزینی گالوانیکی، زدایش انتخابی zn و دوپ شدن نانوذرات فلزات نجیب بر روی سطوح متخلخل انجام می گردد. در کار حاضر نانو ساختار های متخلخل ni، ni/pd-ni، ni/pt-ni و ni/au-ni با روش ذکر شده ایجاد گردید. در ادامه پس از مطالعه ترکیب و مورفولوژی سطح پوشش ها قبل و بعد از فرآیند زدایش انتخابی- جایگزینی گالوانیکی با میکروسکوپ الکترونی روبش (sem)، فعالیت الکتروکاتالیستی این الکترود ها برای اکسیداسیون سدیم بوروهیدرید و هیدرازین با تکنیک های مختلف الکتروشیمیایی نظیر ولتامتری چرخه ای (cv)، کرونوآمپرومتری (ca)، کرونوپتانسیومتری (cp) و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) بررسی گردید. نتایج نشان داد که فرآیند زدایش انتخابی- جایگزینی گالوانیکی موجب تشکیل سطوحی بسیار متخلخل همراه با پخش نانوذرات فلزات نجیب در سطح شده است. این افزایش سطح و خواص تزاید بین نیکل و نانوذرات فلزات نجیب باعث شده است که دانسیته جریان اکسیداسیون الکتروشیمیایی سدیم بوروهیدرید و هیدرازین بر روی نانوساختار های متخلخل بسیار بیشتر از نیکل یا فلزات نجیب مسطح باشد. همچنین پتانسیل شروع اکسیداسیون سدیم بوروهیدرید و هیدرازین بر روی نانوساختار های نیکل کمتر از نیکل خالص و فلزات نجیب مسطح است. در بخش سوم کار، ابتدا طراحی و ساخت تمام اجزای تک سل پیل سوختی شامل: جمع کننده های جریان، صفحات انتهایی پیل، ماشین کاری صفحات گرافیتی فلو سوخت و اکسیدانت، دستگاه تست پیل سوختی (بار کاذب)، پمپ تزریق سوخت و اکسیدانت، پرس داغ و تهیه انواع مجموعه الکترود- غشاء در آزمایشگاه پژوهشی الکتروشیمی انجام گردیده و نهایتا مجموعه کامل تک سل پیل سوختی نصب و راه اندازی گردید. سپس شرایط لازم برای بهینه سازی افزایش توان پیل سوختی بررسی گردید. در این راستا، پس از تهیه مجموعه الکترود- غشاء با کاتالیستهای نانوساختار نیکل- پلاتین بر پایه کربن (ni-pt/c) به عنوان آند و پلاتین بر پایه کربن (pt/c) به عنوان کاتد، نقش عوامل موثری چون غلظت سوخت و اکسیدانت، دما، لودینگ (بارگذاری) فلزی کاتالیست آندی و سرعت فلوی سوخت بر راندمان پیلهای سوختی با سوخت مستقیم سدیم بوروهیدرید و هیدرازین با دو اکسیدانت مختلف هیدروژن پراکسید و اکسیژن خالص بررسی شد. نتایج نشان داد که پیلهای سوختی با سوخت مستقیم سدیم بوروهیدرید و هیدرازین از پایداری و دانسیته توانهای بالایی برخوردارند. به عنوان مثال دانسیته توانهای 119 و mw cm-2 145 بترتیب برای پیلهای سوختی با سوخت هیدرازین و سدیم بوروهیدرید بدست آمد که قابل مقایسه و حتی بیشتر از نتایج دیگران است.

خسارت های ناشی از خوردگی به عنوان تهدیدی مهم برای از دست رفتن یکپارچگی سازه های آلومینیومی هواپیماها به خصوص هواپیماهای دارای عمر عملکردی بالا می باشد. بنابراین برای جلوگیری از آسیب های خوردگی سازه های آلومینیومی هواپیما ها، رسوب پوشش محافظ و یا آندایزینگ بر روی سطح فلزات، معمولترین روش برای صنعت حمل و نقل هوایی است . در این کار پژوهشی آلیاژ آلومینیوم استفاده شده در ملخ هواپیمای c-130 انتخاب و در محلول های 15% اسیدسولفوریک، 3% اسیداگزالیک و مخلوط های این دو محلول با استفاده از روش پتانسواستاتیک آندایز شده است. ولتاز و زمان آندایزینگ دو پارامتر موثر در ویژگی های فیلم آندی هستند. روش روی پاسخ برای پیدا کردن شرایط بهینه استفاده شده است. فرآیند آندایزینگ در ولتاژها و مدت زمانهای مختلف طبق طراحی روش روی پاسخ با استفاده از آلیاژ آلومینیوم به عنوان آند و ورق آلومینیوم خالص به عنوان کاتد انجام شد. خوردگی نمونه ها در محلولnacl 3/5 % با استفاده از تکنیک های اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و پلاریزاسیون تافل بررسی شد. نتایج نشان داد که آلیاژ آلومینیوم آندایز شده مقاومت خوردگی بالاتر و سرعت خوردگی پایین-تری نسبت به آلیاژ آلومینیوم آندایز نشده دارد. آنالیز اندازه گیری های امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون تافل نشان داد که مقاومت آلیاژ آلومینیوم آندایز شده در الکترولیت های اسیدسولفوریک 15%، ، اسیداگزالیک 3% و مخلوط این دو الکترولیت در شرایط بهینه به طور قابل توجهی افزایش یافته است. مقدار مقاومت خوردگی آلومینیوم آندایز شده در الکترولیت اسیدسولفوریک بیشتر از آلومینیوم آندایز شده در الکترولیت اسیداگزالیک و مخلوط دو الکترولیت می باشد.

بکارگیری مخلوط بازدارنده ها گزینه ای معمول در فرمولاسیون های تجاری است که به طور انحصاری، تولید و در بازار به فروش می-رسند. این بازدارنده ها که تحت نام های تجاری و برچسب های مختلف در دسترس هستند معمولاً اطلاعات اندکی درخصوص ترکیب خود در اختیار می گذارند. در پروژه ی حاضر ترکیب تارتاریک اسید (ta) به عنوان بازدارنده ی آلی سبز و سولفات روی هفت آبه(zsh) به عنوان بازدارنده ی معدنی انتخاب شده و در حالت سکون مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ها نشان داد که در حالت سکون هم تارتاریک اسید و هم سولفات روی به تنهایی بازدارنده ی مناسبی برای کنترل خوردگی در سیستم مورد مطالعه نمی باشند. بنابراین غلظت بهینه ی تارتاریک اسید در حالت سکون انتخاب شده و تأثیر افزودن غلظت های مختلف سولفات روی به آن در حالت سکون و تحت سرعت های چرخش مختلف بررسی گردید. در این مطالعات از روش های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده گردید. راندمان بازدارندگی فولاد st-37 در محلول خنک کننده ی حاوی غلظت بهینه ی تارتاریک اسید(1 میلی مولار) 28% بوده است? بررسی های بازدارندگی خوردگی مخلوط تارتاریک اسید و سولفات روی نشان از اثرات بازدارندگی خوب داشت. با افزودن غلظت های 1/0، 5/0 و 1 میلی مولار از سولفات روی به غلظت 1 میلی مولار از تارتاریک اسید راندمان بازدارندگی میانگین هر سه مخلوط به 70% رسید. همچنین افزایش غلظت سولفات روی تأثیر چندانی در راندمان بازدارندگی نداشت. بهبود بازدارندگی تارتاریک اسید در حضور سولفات روی به دلیل اثر هم افزایی آن ها باهم می باشد. وجود اثر هم افزایی بین این دو ماده با محاسبه ی پارامتر هم افزایی در حالت سکون تعیین گردید. بررسی مخلوط ها تحت شرایط هیدرودینامیک نشان داد که به دلیل افزایش در انتقال جرم اکسیژن، کمپلکس zn2+-تارتارات، و کاتیون های روی به سطح الکترود و رویین شدن سطح فلز، دانسیته های جریان خوردگی کاهش قابل ملاحظه ای داشته و خوردگی فلز به میزان قابل ملاحظه ای کم می شود. در سرعت های چرخش 1000 و rpm1500 راندمان بازدارندگی میانگین مخلوط ها به 98% رسید.

در میان دامنه وسیع کاربردالکتروشیمی، خوردگی از عواملی است که موجب یکی از پر هزینه ترین مسائل و مشکلات برای مهندسی در صنعت میشود. فرآیندهای خوردگی، عمر اغلب فلزات را محدود میسازند. عمل اصلی خوردگی عبارت است از انحلال آندی فلز که منجر به تشکیل ترکیبات آن میگردد. شرایط خوردگی به دلیل حضور دائمی هوا، آب و رطوبت محیط همواره فراهم بوده و در نتیجه خوردگی امری اجتناب ناپذیر میباشد. مخارج سالان? خوردگی، مبالغ هنگفتی از درآمد جامعه را به خود اختصاص میدهد. در کشور ما هزین? سالان? خوردگی حداقل 140 میلیارد ریال است. راهکارهای زیادی به منظور مهار پدیده خوردگی ارائه شده، که یکی از آنها ایجاد روکشهای مناسب برای فلزات است. روکش کاری یا پوشش دهی یک واژه کلی است که بسته به نوع پوشش و روش انجام این فرآیند به صنایع مختلفی همچون پوشش دهی به روش سل ژل، آندایزینگ، آبکاری با برق و آبکاری بدون برق و غیره تقسیم میشود . یکی از فلزاتی که در عصر حاضر زیاد مورد توجه قرار گرفته است فولاد نرم میباشد که این فلز به خاطر ویژگیهایی همچون هدایت گرمایی بالا، ماشین کاری آسان و مقاومت در مقابل تنش و غیره دارای کاربرد زیادی در صنایع است. از آنجاییکه این فلز نیز مثل بقیه فلزات از امر خوردگی مصون نمیباشد پس راهکارهای زیادی برای مهار این امر تاکنون به کار گرفته شده است

فلز منیزیم و آلیاژ های آن از مواد پر کاربرد هستند که مقاومت پایین در برابرخوردگی، استفاده از آنها را محدود کرده است. یکی از راه های مقابله با این پدیده، استفاده از پوشش های ضد خوردگی است. در این کار پژوهشی پوشش های هیبریدی آلی – معدنی با استفاده از پیش ماده ی معدنی تترا اورتو سیلیکات teos و ماده ی آلی تری اتوکسی متیل سیلان tems به عنوان اصلاح کننده ساختار شبکه پوشش مورد استفاده قرار گرفت. پوشش های غیر هیبریدی آلی، معدنی و نانو کامپوزیت ها به روش سل ژل بر روی فلز منیزیم و آلیاژ آن اعمال می شود. جهت تهیه پوشش های ذکر شده ابتدا پیش ماده ی معدنی را در محیط اسیدی آب و الکل هیدرولیز نموده و بر روی فلز پوشش داده شد. برای تهیه پوشش های هیبریدی، تترا اورتو سیلیکات را به همراه تری اتوکسی متیل سیلان هیدرولیز کرده و بر روی بستر فلزی پوشش داده شد. سپس برای تهیه پوشش های نانو کامیوزیت، به پوشش های هیبریدی، نانو ذرات و بازدارنده اضافه شد. در ادامه برای تأیید فرایند هیدرولیز و تراکم مولکول های سیلان از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه ft- ir استفاده شد. پوشش های تهیه شده تحت عملیات حرارتی خشک شد. مورفولژی پوشش های تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی sem مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی خواص ضد خوردگی و خود ترمیم بودن بازدارنده های اعمال شده به پوشش ها و همچنین خود پوشش ها از تست های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک، اسپکتروسکوپی امپدانس الکترو شیمیایی eis در محلول خورنده سدیم کلرید استفاده شد. با بررسی نتایج حاصل مشخص شد که بهترین پوشش زمانی به دست می آید که از نانوذره و بازدارنده با هم استفاده می شود. و در بین بازدارنده های استفاده شده در متیونین با نانوذره مونت موریلونیت بیشترین مقاومت را از خود نشان داد و از خود اثر هم افزایی نشان دادند.

فلزات نانو متخلخل، نانو مواد جالبی هستند، که به خاطر دارابودن تخلخل های نانو، مساحت سطح ویژه بسیار بالایی دارند. ازین روخواص شیمیایی ، فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی خواهند داشت. هدف کلی این پروژه به کارگیری روشی ساده برای تهیه پوشش نانومتخلخلی از مس، در یک شرایط تکرار پذیر است. بدین منظور، آلیاژ برنج، به روش ترسیب الکتروشیمیایی، تهیه شده و در یک محیط اسیدی آلیاژزدایی شده است تا بستر نانومتخلخلی از مس بدست آید. درادامه، یک پوشش نانوکمپوزیتی پلی پیرول- نانوالماس (ppy-nd)، برروی بستر نانومتخلخل و غیر متخلخل (ساده) مس تهیه شده است؛ و در ادامه نانو ذرات sno2 به روش الکتروسنتز تولید و همزمان روی سطح نانو کمپوزیت توزیع شده است .

فلزات نانو متخلخل، نانو مواد جالبی هستند، که به خاطر دارابودن تخلخل های نانو، مساحت سطح ویژه بسیار بالایی دارند. ازین روخواص شیمیایی ، فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی خواهند داشت. هدف کلی این پروژه به کارگیری روشی ساده برای تهیه پوشش نانومتخلخلی از مس، در یک شرایط تکرار پذیر است. بدین منظور، آلیاژ برنج، به روش ترسیب الکتروشیمیایی، تهیه شده و در یک محیط اسیدی آلیاژزدایی شده است تا بستر نانومتخلخلی از مس بدست آید. درادامه، یک پوشش نانوکمپوزیتی پلی پیرول- نانوالماس (ppy-nd)، برروی بستر نانومتخلخل و غیر متخلخل (ساده) مس تهیه شده است؛ و در ادامه نانو ذرات sno2 به روش الکتروسنتز تولید و همزمان روی سطح نانو کمپوزیت توزیع شده است .

در کار پژوهشی حاضر ابتدا پوشش پلی پیرول بر روی بستر مس و فولاد به روش گالوانواستاتیک و ولتامتری چرخه ای با تابش التراسوند سنتز گردید. در ادامه نانوذرات دی اکسید مولیبدن با روش های الکتروشیمیایی مختلف شامل ترسیب پتانسیواستاتیک، گالوانواستاتیک و ولتامتری چرخه‏ای بر روی بستر پلی پیرول سنتز گردید. نتایج بدست آمده از تصاویر میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem) نشان داد که پلی پیرول سنتز شده به روش گالوانواستاتیک بر روی فولاد از یکنواختی بیشتری نسبت به مس برخوردار است و تغییر روش سنتز پلی پیرول به ولتامتری چرخه ای مورفولوژی جدیدی نسبت به روش قبل ایجاد کرد. در ادامه به بررسی خواص الکتروکاتالیستی نانوذرات دی اکسید مولیبدن با استفاده از از روش‏های ولتامتری چرخه‏ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) پرداخته شد. نتایج بدست آمده از این تکنیک ها نشان دادند که پوشش های پلیمری حاوی نانوذرات در محلول اسیدی متانول خواص الکتروکاتالیتیکی از خوبی از خود نشان می دهد. بیشترین خواص الکتروکاتالیستی مربوط به نانوذرات دی اکسید مولیبدن سنتز شده به روش پتانسیواستاتیک بر روی فولاد پوشش داده شده با پلی پیرول است و در ولتاموگرام مربوطه پیکی با دانسیته جریان ma/cm255 ظاهر شد. در ادامه با بررسی موفولوژی نانوذرات این نتیجه حاصل شد که نانوذراتی تهیه شده با این روش دارای توزیع یکنواخت اندازه و اندازه ذره کوچکتر (30-25 نانومتر) می باشد. طیف امپدانس الکتروشیمیایی جهت مطالعه بیشتر رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای تهیه شده استفاده گردید. داده های بدست آمده از eis موئد خواص الکتروکاتالیستی پوشش های حاوی نانوذره بود. حضور نانوذرات دی اکسید مولیبدن باعث کاهش مقاومت انتقال بار شده که این امر باعث تسهیل در سرعت انتقال بار در واکنش های الکترودی و افزایش خاصیت الکتروکاتالیستی پوشش های حاصل می شود.

مخلوط یکنواخت فلزات کامپوزیتی، اکسی هیدروکسی ها و آلیاژهای آنها درزمینه های بسیاری مثل پوشش های مقاوم به خوردگی، باتری های الکتروشیمیایی، مبدل های انرژی فوتوشیمیایی کاربرد دارند. علاوه بر آن فیلم های اکسید فلزی دسته مهمی از الکتروکاتالیست ها می باشند و اکسید و هیدروکسیدهای کبالت اخیرا به عنوان یکی از اکسید های فلزات واسطه توجه زیادی را درزمینه کاتالیست و خواص الکتروشیمیایی به خود جلب کرده است. سل های سوختی مستقیم متانول بدلیل بازده بالای تبدیل انرژی، آلودگی کمتر محیط زیست، دمای عملکردپایین توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این پروژه ابتدا بسترمسی با ابعاد یک در یک که قبلا مانت سرد گردیده اند را پس از سمباده زنی تا رسیدن به یک سطح صاف و صیقلی و چربی گیری، تحت سونوالکتروپلیمریزاسیون توسط مونومرهای پیرول قرار داده تا یک لایه نازک پلی پیرول بر روی بستر مس آن قرار گیرد. سپس نانوذرات اکسید و اکسی هیدروکسی کبالت به عنوان الکتروکاتالیست به طریق الکتروشیمیایی بر روی بستر پلیمری ترسیب می گردند و پس از بهینه سازی شرایط از نظرph، دما، دانسیته جریان و پتانسیل سنتز، خواص الکتروکاتالیستی نانوذرات اکسید و اکسی هیدروکسی کبالت توسط روش های ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعات آنالیز و مورفولوژی سطح به ترتیب با استفاده از روش های اسپکتروسکوپی پراش پرتو ایکس(edx) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)انجام گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که نانوذرات کبالت با ابعادی حدود 60 -30 نانومتر با توزیع اندازه یکنواخت به طریق پتانسیواستات و گالوانواستات سنتز گردیدند. نتایج حاصل از ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی نشان دادند که خواص الکتروکاتالیتیکی نانوذرات سنتز شده برروی تک لایه های خودسامان پلی پیرول بدلیل مورفولوژی خاص آن ها بیشتر از نانوذرات سنتزشده بر روی پلی پیرول معمولی می باشد.

دراین پروژه، پلی پیرول به صورت سونوالکتروشیمیایی بر روی بستر مس و استیل به روش گالوانواستات ترسیب شده است. سپس نانوذرات اکسید نیکل بر روی بستر پلیمری با روش های ترسیب الکتروشیمیایی مختلف شامل گالوانواستات و پتانسیواستات سنتز شده است. پوشش پلی پیرولی توسط تکنیک خودآرایی تک لایه ها (sam) و اوراکسیداسیون پلی پیرول با هدف دستیابی به پوشش های حاوی نانوذرات دارای عملکرد الکتروکاتالیستی بالا برای واکنش اکسیداسیون متانول اصلاح گردید. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان می دهد که فرآیندsam و اوراکسیداسیون پلی پیرول، مورفولوژی و ساختار فیلم پلی پیرول را تغییر می دهند و باعث ایجاد نانوذرات بیشتری در ساختار می گردند و خواص الکتروکاتالیستی نیز به تبع آن افزایش یافت. برای ارزیابی فعالیت الکتروکاتالتیکی نانوذرات اکسید نیکل، ولتامتری چرخه ای و کرنوآمپرومتری استفاده گردید. نتایج نشان داد که پوشش های پلیمری حاوی نانوذرات اکسید نیکل، دارای فعالیت الکتروکاتالیستی خوب برای اکسیداسیون اسیدی متانول می باشند. بیشترین فعالیت الکتروکاتالیستی برای نانوذراتی مشاهده شده است که به روش پتانسیواستات بر روی بستر مس اصلاح شده با خودآرایی تک لایه ها و اوراکسیداسیون پلی پیرول (cu/sam/oox-ppy) سنتز شده است و دانسیته جریان پیک ma/cm2 0/24 نشان داده است. براساس نتایج حاصل از sem نانوذرات با اندازهnm 40-20 نوزیع شده اند. طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (edx)نیز درصد وزنی 13/0 نیکل را بر روی لایه سطحی الکترود نشان داده است.