ايجاد و بررسي خواص پوشش‌هاي اسپينلي منگنزدار بر فولادهاي زنگ‌نزن فريتي

كارشناسي ارشد

امروزه با توجه به كاهش ذخاير سوخت‌هاي فسيلي و بروز مشكلات زيست محيطي ناشي از آن‌ها، استفاده از پيل‌هاي سوختي و انرژي پاك بسيار مورد توجه قرار گرفته است. پيل‌ سوختي اكسيد جامد مزاياي بسياري نسبت به ساير انواع پيل‌هاي سوختي دارد. به دليل دماي كاري بالا، مشكلاتي از قبيل نرخ بالاي اكسيد شدن در اتصال‌دهنده‌ها، ترك‌هاي ناشي از عدم تطابق ضريب انبساط حرارتي لايه اكسيد و زيرلايه، مسموميت كاتدي و مقاومت الكتريكي ويژه سطحي بالا در لايه اكسيد وجود دارد. پوشش‌هاي اسپينلي منگنزدار با توجه به خواص منحصربه‌فرد خود در حل اين مشكلات موفق عمل كرده‌اند. هدف از اين پژوهش، ايجاد پوشش‌ اسپينلي مس-منگنز بر فولاد زنگ‌نزن فريتي AISI-430 مورد استفاده در اتصال‌دهنده‌هاي پيل‌ سوختي اكسيد جامد و ارزيابي كارامدي اين پوشش‌ها در شرايط كاري پيل است. براي نخستين بار، اين پوشش به روش رسوب‌دهي الكتروفورتيك هم‌زمان اكسيد‌هاي مس و منگنز و به دنبال آن عمليات حرارتي اكسيدي براي سنتز اسپينل انجام شد. مزيت اصلي اين روش، سادگي و هزينه كمتر نسبت به ساير روش‌ها است. از عوامل موثر در رسوب‌دهي الكتروفورتيك بر كيفيت و جرم پوشش خام، ولتاژ اعمالي 100-10 ولت، زمان فرايند 10-1 دقيقه، غلظت ذرات جامد 40-2 گرم بر ليتر و نسبت جرمي پراكنده‌ساز به پودر 1/4 -0 بررسي شد. 100 ولت، 10 دقيقه، 10 گرم بر ليتر و نسبت 1/16، به عنوان شرايط بهينه در بستر آلي اتانول و استون (1:1 حجمي) و با PVP به عنوان پراكنده‌ساز، انتخاب شد. عمليات حرارتي سنتز به صورت زمان ثابت و دما متغير، به مدت 5 ساعت در دماهاي 700، 750، 800، 850، 900 و 950 درجه سانتي‌گراد، و دما ثابت و زمان متغير، در دماهاي 800 و 850 درجه سانتي‌گراد و زمان‌هاي 3، 5 و 7 ساعت انجام شد. بررسي‌هاي فازي و ميكروسكوپي از سطح مقطع و سطح پوشش، نشان داد كه زمان‌ 3 ساعت در دماي 800 و 850 درجه سانتي‌گراد بهترين شرايط براي عمليات حرارتي سنتز اسپينل است. اين دو نمونه، به همراه نمونه بدون پوشش و يك پوشش خام، به منظور ارزيابي كارامدي پوشش، تحت 10 چرخه 10 ساعتي عمليات حرارتي اكسيدي در دماي 750 درجه سانتي‌گراد قرار گرفتند. هر 3 نمونه پوشش‌دهي شده علاوه بر بهبود رفتار اكسيد شدن، با موفقيت از خروج كروم و مسموميت كاتدي جلوگيري كردند. ثابت نرخ پارابوليك از g2.cm-4.s-113-10×5/93 براي نمونه بدون پوشش، به g2.cm-4.s-1 14-10×5/76 براي نمونه‌ پوشش‌دار عمليات حرارتي شده در دماي 850 درجه سانتي‌گراد، كاهش يافت.

193658

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر منصور سلطانيه - دكتر سعيد رستگاري