شیمى کاربردى روز

شیمى کاربردى روز

بررسی تاثیر جهت های میدان مغناطیسی بر خواص سطحی و خوردگی سطوح استیل SS 304 آماده شده به روش مگنتوالکتروپولیش

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
سحر کیانی 1
حمیدرضا معظمی 2
مریم خواجه نوری 1
1 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
2 پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی ایران
10.22075/chem.2024.32670.2237
چکیده
در این پژوهش، از روش مگنتوالکتروپولیش برای آماده سازی سطح استیل SS 304 استفاده شده است. فرایند الکتروپولیش در حالت­های مختلف شامل بدون میدان مغناطیسی، نیروی لورنتسی عمود بر سطح به سمت خارج، نیروی لورنتسی به موازات سطح و نیروی لورنتسی عمود بر سطح به سمت داخل انجام شده است. از روش­های میکروسکوپی الکترونی روبشی، میکروسکوپی نیروی اتمی، تست پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی مورفولوژی سطحی، ترکیب عنصری، زبری سطح و مقاومت خوردگی نمونه­ها در هر حالت استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل، جهت میدان مغناطیسی و در واقع جهت جریان هیدرودینامیک حاصل از نیروی لورنتسی سهم تعیین کننده­ای در خواص سطحی نمونه همچون مورفولوژی، زبری و مقاومت در برابر خوردگی دارد. بهترین نتایج در زمانی رخ داد که نیروی لورنتسی به موازات سطح باشد. در این حالت، میزان آهن در سطح به% 94/69 می­رسد که نسبت به سایر حالات قرارگیری میدان مغناطیسی کمترین مقدار است و مقدار آهن نیز در حالتی که میدان مغناطیسی وارد سیستم نشده % 53/73 است که نشان دهنده بهبود در مقاومت خوردگی است همچنین نتایج پلاریزاسیون پتانسیوداینامیک نیز تایید می­کند که بیشترین نرخ برداشت زمانی است که نیروی لورنتسی به موازات سطح قرار گیرد. بر اساس نتایج حاصل، روش مگنتوالکتروپولیش یک روش کارامد برای بهبود خواص سطحی و مقاومت خوردگی فولاد زنگ نزن پیشنهاد می­شود.
کلیدواژه‌ها
پولیش الکتریکی
مگنتوالکتروپولیش
میدان مغناطیسی
خواص ضدخوردگی
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the effect of magnetic field directions on surface properties and corrosion of 304SS steel surfaces prepared by magnetoelectropolishing method

نویسندگان English

sahar kiani 1
hamidreza moazzami 2
Maryam Khajenoori 1
1 Faculty of Chemical, Gas and Petroleum Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 NFCRS, Nuclear Science & Technology Research Institute
چکیده English

In this research, the magnetoelectropolishing method was used to prepare the surface of 304SS steel. The electropolishing process has been carried out in different modes including without magnetic field, Lorentzian force perpendicular to the surface outward, Lorentzian force parallel to the surface and Lorentzian force perpendicular to the surface inward. The methods of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, potentiodynamic polarization test and electrochemical impedance were used to check the surface morphology, elemental composition, surface roughness and corrosion resistance of the samples in each state. According to the results, the direction of the magnetic field and in fact the direction of the hydrodynamic flow resulting from the Lorentzian force has a decisive contribution to the surface properties of the sample such as morphology, roughness and corrosion resistance. The best results occurred when the Lorentzian force was parallel to the surface. In this case, the amount of iron on the surface reaches 69.94%, which is the lowest amount compared to other cases of magnetic field placement, and the amount of iron in the case where the magnetic field does not enter the system is 73.52%, which indicates an improvement in corrosion resistance, as well as the results Potentiodynamic polarization also confirms that the maximum harvesting rate is when the Lorentzian force is parallel to the surface. Based on the results, the magnetoelectropolishing method is suggested as an efficient method to improve the surface properties and corrosion resistance of stainless steel.

کلیدواژه‌ها English

Electric polishing
Magneto-electropolishing
Magnetic field
Anti-corrosion properties
[1] Hryniewicz, T., Rokosz, K., & Rokicki, R. (2008). Electrochemical and XPS studies of AISI 316L stainless steel after electropolishing in a magnetic field. Corrosion Science, 50(9), 2676-2681.
[2] Mingear, J., Zhang, B., Hartl, D., & Elwany, A. (2019). Effect of process parameters and electropolishing on the surface roughness of interior channels in additively manufactured nickel-titanium shape memory alloy actuators. Additive Manufacturing, 27, 565-575.
[3] Mingear, J., Zhang, B., Hartl, D., & Elwany, A. (2019). Effect of process parameters and electropolishing on the surface roughness of interior channels in additively manufactured nickel-titanium shape memory alloy actuators. Additive Manufacturing, 27, 565-575.
[4] Hryniewicz, T., Rokosz, K., & Filippi, M. (2009). Biomaterial studies on AISI 316L stainless steel after magnetoelectropolishing. Materials, 2(1), 129-145.
[5] Hryniewicz, T., Konarski, P., Rokosz, K., & Rokicki, R. (2011). SIMS analysis of hydrogen content in near surface layers of AISI 316L SS after electrolytic polishing under different conditions. Surface and Coatings Technology, 205(17-18), 4228-4236.
[6] Hryniewicz, T., Rokicki, R., & Rokosz, K. (2011). Magnetoelectropolished titanium biomaterial. Biomaterials Science and Engineering, 227-248.
[7] El Mansori, M., & Klamecki, B. E. (2006). Magnetic field effects in machining processes and on manufactured part mechanical characteristics. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, 128(1), 136-145.
[8] Zaidi, H., Amirat, M., Frene, J., Mathia, T., & Paulmier, D. (2007). Magnetotribology of ferromagnetic/ferromagnetic sliding couple. Wear, 263(7-12), 1518-1526.
[9] Hryniewicz, T., Rokosz, K., Valíček, J., & Rokicki, R. (2012). Effect of magnetoelectropolishing on nanohardness and Young's modulus of titanium biomaterial. Materials Letters, 83, 69-72.
[10] R. Rokicki, U.S. Pat. 7632390B2 (2009).
[11] Rokosz, K., Hryniewicz, T., & Raaen, S. (2014). Cr/Fe ratio by XPS spectra of magnetoelectropolished AISI 316L SS fitted by Gaussian-Lorentzian shape lines.
[12] Hryniewicz, T., Rokicki, R., & Rokosz, K. (2008). Surface characterization of AISI 316L biomaterials obtained by electropolishing in a magnetic field. Surface and Coatings Technology, 202(9), 1668-1673.
[13] Han, W., & Fang, F. (2019). Electropolishing of 316L stainless steel using sulfuric acid-free electrolyte. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 141(10), 101015.
[14] Hryniewicz, T., Rokicki, R., & Rokosz, K. (2007). Magnetoelectropolishing for metal surface modification. Transactions of the IMF, 85(6), 325-332.
[15] Xiao, Q., Lu, Z., Chen, J., Ma, J., Xiong, Q., Li, H., ... & Shoji, T. (2019). Magnetoelectropolishing treatment for improving the oxidation resistance of 316L stainless steel in pressurized water reactor primary water. Journal of Nuclear Materials, 518, 357-369.
[16] Xiao, Q., Chen, J., Lu, Z., Xu, J., & Shoji, T. (2022). Application of Magnetoelectropolishing on the Oxidation Resistance Improvement of Stainless Steel Cladding in High-Temperature Water. Corrosion, 78(8), 711-725.
[17] Gill, P., Musaramthota, V., Munroe, N., Datye, A., Dua, R., Haider, W., ... & Rokicki, R. (2015). Surface modification of Ni–Ti alloys for stent application after magnetoelectropolishing. Materials Science and Engineering: C, 50, 37-44.
[18] Hryniewicz, T., Konarski, P., Rokicki, R., & Valicek, J. (2012). SIMS studies of titanium biomaterial hydrogenation after magnetoelectropolishing. Surface and Coatings Technology, 206(19-20), 4027-4031.
[19] Han, W., & Fang, F. (2019). Fundamental aspects and recent developments in electropolishing. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 139, 1-23.
[20] Ispas, A., Matsushima, H., Plieth, W., & Bund, A. (2007). Influence of a magnetic field on the electrodeposition of nickel–iron alloys. Electrochimica acta, 52(8), 2785-2795.
[21] Oltra, R., & Keddam, M. (1990). Application of EIS to localized corrosion. Electrochimica Acta, 35(10), 1619-1629.
[22] Er, D., Azar, G. T. P., Kazmanlı, K., & Ürgen, M. (2018). The corrosion protection ability of TiAlN coatings produced with CA-PVD under superimposed pulse bias. Surface and Coatings Technology, 346, 1-8.
[23] Ates, M., & Özyılmaz, A. T. (2015). The application of polycarbazole, polycarbazole/nanoclay and polycarbazole/Zn-nanoparticles as a corrosion inhibition for SS304 in saltwater. Progress in Organic Coatings, 84, 50-58.
[24] Ganesh, P., Kumar, A. V., Thinaharan, C., Krishna, N. G., George, R. P., Parvathavarthini, N., ... & Kukreja, L. M. (2013). Enhancement of intergranular corrosion resistance of type 304 stainless steel through a novel surface thermo-mechanical treatment. Surface and Coatings Technology, 232, 920-927.
[25] Lu, Z., Huang, D., & Yang, W. (2005). Probing into the effects of a magnetic field on the electrode processes of iron in sulphuric acid solutions with dichromate based on the fundamental electrochemistry kinetics. Corrosion science, 47(6), 1471-1492.
شیمى کاربردى روز
دوره 19، شماره 72
پاییز 1403
صفحه 55-70