تحضير وتوصيف طبقة أوكسيدية سيراميكية صلدة ذاتية التنظيف باستخدام طريقة الأكسدة المايكروية من إضافات صخرية مختلفة

الباحث

رشا نايف راشد جاسم

المشرف

سمير حامد عواد

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية هندسة المواد / هندسة السيراميك ومواد البناء

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Micro-arc oxidation; Self-cleaning coatings; Aluminum alloy; Rock additives

لقد شهدت السنوات الاخيرة أهتمام كبير ومتزايد في هندسة سطوح سبائك الالمنيوم بأستخدام تقنيات مختلفة لترسيب طلاءات سيراميكية كارهة للماء لتحسين خصائص مقاومة البلى والتأكل والسطوح ذاتية التنظيف. الدراسة الحالية هي محاولة في استخدام الاضافات السيراميكية العراقية الصخرية الطبيعية في تطوير المحاليل الالكتروليتية المستخدمة في تقنية الاكسدة المايكروية MAO لترسيب طلاءات الألومينا Al2O3 السيراميكية الصلدة الكارهة للماء في نفس الوقت على سبائك الالمنيوم للتطبيقات الترايبولوجية شديدة ظروف التحميل ولتطبيقات السطوح ذاتية التنظيف. طلاء مكونات الالمنيوم للجسور والسور بمواد التنظيف الذاتي الى تقليل تكاليف الصيانة وتعزيز طول عمر هذه الهياكل في البيئات الخارجية وتطبيق التنظيف الذاتي ومقاومة التأكل لطلاءات سبائك الالمنيوم على الاسطح المعمارية، مثل واجهات المباني الخارجية، للحد من تراكم الاوساخ والملوثات والنمو البيولوجي وهذا لا يحافظ على المظهر الجمالي فحسب بل يقلل أيضا من متطلبات الصيانة. تم في هذه الدراسة استخدام مساحيق صخور الكالسايت CaCO3 كمضافات ومكونات اساسية في المحاليل , واستخدام كل من مساحيق صخور البوكسايت (7,5,3,1) غم/لتر والثاسوس (7,5,3,1) غم/لتر كمضافات مطورة للمحاليل . تم ترسيب طلاءات على سطوح سبائك الالمنيوم باستخدام منظومة ترسيب صممت وصنعت محلياً لمتطلبات البحث بفولتية (320-350 فولت), تيار (0.1 -0.3 امبير) وبدرجة حرارة ترسيب مسيطر عليها ضمن المدى (15-25°C ) باستخدام التبريد والخلط الميكانيكي لمكونات المحلول وأوقات الترسيب (10-45 دقيقة) . تم معالجة الطلاءات بعد الترسيب باستخدام حوامض الميريستيك والستيريك لتحسين مواصفات السطوح ذاتية التنظيف. تم استخدام عدة تقنيات وطرق فحص لتوصيف المساحيق والطلاءات (البنية , الاطوار المترسبة, والخصائص الميكانيكية والفيزيائية) مثل , SEM XRD , الخشونة , AFM , فحص البلى, الصلادة, السمك وقياس زاوية التماس . أثبتت النتائج نجاح أستخدام تقنيةMAO بمحاليل مطورة بالإضافات الطبيعية الصخرية العراقية السيراميكية من الكالسايت، البوكسايت والثاسوس ومعالجة الطلاءات بعد الترسيب بالحوامض في ترسيب طلاءات Al2O3ذات طبيعة مسامية منتظمة (53.75-240.3Ra) وسمك (445.2-2329 نانو) بمواصفات متميزة مثل الصلادة العالية (154.7-1700.7 HV) وكراهية الماء (90.004-113.907°)، وبمقاومة تأكل جيدة (568.61-8.48 نانو أمبير). أعلى زاوية تماس (113,907°) تم الحصول عليها عند استخدام نسب اضافات ( 20غم/لتر من الكالسايت, 3غم/ لتر من كل من البوكسايت والثاسوس) بفولتية ترسيب ( 325 فولت) وزمن ترسيب (15 دقيقة) هكذا زاوية تماس عالية تثبت كراهية السطوح للماء , أعلى قيمة صلادة (1700,7 HV) تم تسجيلها عند نسب اضافات (10غم/لتر من الكالسايت ,7غم /لترثاسوس ,5غم/لتر بوكسايت ) بفولتية ترسيب (330 فولت) وزمن ترسيب (45 دقيقة) .صفات الطلاءات المحسنة في هذا البحث سوف تساهم في حفظ تلك الطلاءات ذاتية التنظيف ومقاومة للبلى والخدش والظروف الجوية الشديدة.

Surface engineering of 1105-GOST4784 Al alloys by deposition of hydrophobic coatings using different techniques to improve the corrosion resistance and self – cleaning properties has gained more attention in the last years. This study is an attempt in using of Iraqi ceramic rock additives in modification of the electrolytes used in micro arc oxidation MAO process for deposition of hard and superhydrophopic Al2O3 ceramic coatings on Al alloys for heavy load bearing tribological and self-cleaning applications. Coating aluminum components of bridges and railings with self-cleaning materials can reduce maintenance costs and enhance the longevity of these structures in outdoor environments and self-cleaning and corrosion resistance of Al alloy coatings can be applied to architectural surfaces, such as building exteriors and facades, to reduce the accumulation of dirt, pollutants, and biological growth. This not only maintains the aesthetic appeal but also minimizes maintenance requirements. In this study, Iraqi rock additives of calcite (CaCO3) were used as electrolyte basis components, bauxite in different concentrations (1, 3, 5 and 7 g/L) and thassos rocks (1, 2, 3, 5 and 7 g/L) were used as modification components. Ceramic coatings of Al2O3 were deposited on Al alloy by using a homemade MAO unit with an applied voltage of (320-350) V, current of (0.1-0.3) A and a temperature of (15-25°C), and at different deposition times (10-45min). The coated surfaces were post treated using fatty acids such as myristic acid and stearic acid for important the self – cleaning properties. Various analytical techniques and tests were used to characterize and evaluate the additives and structure, phases, mechanical and physical properties of the coatings such as scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), roughness and topographic tests by atomic force microscope (AFM), hardness, thickness and angle of contact measurements and tests. The results proved the success of using MAO process with modified electrolytes containing Iraqi natural rock additives of calcite, bauxite, thassos and post treatment by myristic and stearic acids in deposition of porous (37.97-240.3 Ra) and thickness (445.2-2329nm) Al2O3. Ceramic coatings with superior properties of hardness (154.7-1700.7 HV) hydrophobicity (90.004°-113.907°) and corrosion resistance (568.61-8.48nA). The highest contact angle of 113.907° was achieved when using a combination of calcite (20g/L), thassos (3g/L) and bauxite (3g/L). This high contact angle indicates that the surfaces are highly hydrophobic, meaning they repel water effectively. The best result for the highest hardness value recorded was 1700.7 HV when using calcite (10g/L), thassos (7g/L) and bauxite (5g/L) as additives.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب