تاثیر عملیات نیتراسیون گازی بر رفتار خوردگی پوشش tio2 ایجادشده به‌روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

هدف این پژوهش بررسی رفتار خوردگی پوشش دوپلکس tio2n ایجادشده به‌روش اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی و نیتراسیون گازیاست. در مرحله اول، عملیات پوشش‌دهی به‌روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در الکترولیت حاوی ترکیبات سدیم کربنات و سدیم هیدروکسید برای تشکیل tio2 انجام شد. در فرایند دوم پوشش‌دهی، فلز تیتانیم همراه با پوشش اکسید تیتانیم درون کورۀ تیوبی با دمای  1000 به‌مدت 6ساعت نیتروره شدند تا خواص خوردگی پوشش‌های به‌دست‌آمده باهم مقایسه شود. از آزمون‌های تفرق اشعه‌ایکس برای فازیابی، میکروسکوپ الکترونی روبشی برای ارزیابی مورفولوژی و ساختار سطح و مقطع پوشش‌ها و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک همراه با طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نیز برای بررسی رفتار خوردگی استفاده شد. نتایج آزمون پراش اشعه‌ایکس نشان داد که پوشش اکسید تیتانیم از فاز روتیل و نمونه‌های نیتروره‌شده از فازهای نیترید تیتانیم و tio0.34n0.74تشکیل شده‌اند. مورفولوژی پوشش‌ها نشان داد که پوشش نمونۀ اکسید تیتانیم دارای میکرو حفراتی مشهور به ساختار پنکیکی با قطر 1/4 میکرون بر روی سطح است. همچنین مورفولوژی سطحی پوشش اکسید تیتانیم نیتروره‌شده حاکی از تغییر جزئی در سطح و کاهش قطر حفرات به اندازۀ 8/2 میکرون است که دلیل آن نفوذ نیتروژن در پوشش اکسید تیتانیم است. در پایان نیز نتایج امپدانس و پلاریزاسیون مشخص کرد که نمونه اکسید تیتانیم به‌دلیل ساختار عایق و متراکم اکسیدی مانع از انتقال بیشتر یون خورنده به سطح فلز شده و مقاومت آن نسبت به دیگر نمونه‌ها تا 10برابر بهبود یافته است.

The effect of gas nitriding process on the corrosion behavior of TiO2 coating formed by plasma electrolytic oxidation

This study aimed to investigate the corrosion behavior of TiO2N duplex coating formed by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) and gas nitriding. A TiO2 film formed on the titanium substrate by PEO in electrolyte containing sodium carbonate and sodium hydroxide in the first step. In the second coating process, the titanium substrate and the titanium oxide coated substrate was nitrided in a tube furnace at 1000 oC for 6 hours to compare the corrosion properties of the obtained coatings. Xray diffraction, scanning electron microscopy of topsurface and crosssectional structure of the layers, and potentiodynamic polarization along with electrochemical impedance spectroscopy was used to investigate the properties of the coatings. The XRD results showed that the titanium oxide coating consisted of a rutile phase, and the nitrified samples consisted of titanium nitride and TiO0.34N0.74 phases. The morphology of the coatings showed that the titanium oxide sample coating had micropores known as the pancake structure with a diameter of 4.1 microns on the surface. Also, the surface morphology of nitrided oxidecoated titanium indicates a slight change in the surface and a reduction in pore diameter of 2.8 microns due to the penetration of nitrogen in the titanium oxide coating. Finally, the results of impedance and polarization showed that the titanium oxide sample, due to its insulating and dense oxide structure, prevented the transfer of more corrosive ions to the metal surface, and its resistance was improved up to 10 times compared to other samples.