بررسی تاثیر حجم الکترولیت در فرایند آندایزینگ بر خواص نوری- حرارتی، سایش و خوردگی پوشش آندیک سیاه

فرقانی, مجتبی; ضوئی, مائده السادات; پاک منش, محمدرضا; چیانی, محمد; اصغری, سعید

doi:10.22034/jssta.2023.392334.1119

بررسی تاثیر حجم الکترولیت در فرایند آندایزینگ بر خواص نوری- حرارتی، سایش و خوردگی پوشش آندیک سیاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتبی فرقانی ¹

مائده السادات ضوئی ²

محمدرضا پاک منش ³

محمد چیانی ³

سعید اصغری ⁴

¹ کارشناس محقق پژوهشگاه فضایی ایران

² پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران، اصفهان، ایران

³ پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران

⁴ پژوهشگاه فضایی ایران

10.22034/jssta.2023.392334.1119

چکیده

پانل ساندویچی المان مهمی از سازه ماهواره‌ است که به منظور ساخت رویه آن، از جنس‌های مختلف فلزی و کامپوزیتی استفاده میشود. آندایزینگ به عنوان یک پوشش تبدیلی برای دستیابی به خواص نهایی سطح پانل در راستای پایداری سازه در شرایط محیط فضا کاربرد دارد. آندایزینگ یک واکنش الکتروشیمیایی است که در آن، لایه اکسیدی با استفاده از نیروی الکتریسیته تشکیل می‌شود. در حین انجام فرایند آندایزینگ، در صورتی که جریان محدود کننده، حاصل از تحرک بارهای الکتریکی بین سطح لایه آندیک و الکترولیت زیاد شود، پلاریزاسیون غلظتی ایجاد شده و فرایند متوقف می‌شود. با توقف فرایند بدون صرف زمان کافی به منظور به دست آمدن ضخامت کافی برای رنگپذیری، لایه آندیک سیاه با کاربرد در پوشش‌های فضایی حاصل نمی‌شود. در این پژوهش، با انجام فرایند آندایزینگ در چهار ظرف 250، 500، 2000 و cm³ 40000؛ تاثیر حجم الکترولیت و در نتیجه زمان توقف فرایند در اثر بروز پدیده پلاریزاسیون غلظتی بر خواص نوری- حرارتی، سایش و خوردگی لایه به دست آمده در هر یک از فرایندها بررسی شد. بررسی خواص نوری- حرارتی توسط آزمون ضریب نشر فروسرخ و جذب خورشیدی، مقاومت سایشی توسط آزمون پین بر روی دیسک و مقاومت خوردگی توسط آزمون مهنمکی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش حجم الکترولیت ناشی از افزایش حجم ظرف، زمان توقف فرایند افزایش مییابد. نتایج اندازهگیری خواص نوری- حرارتی، سایش و خوردگی برای سه ظرف با حجم 500، 2000 و cm³ 40000 نشان داد که با افزایش حجم الکترولیت و به دنبال آن زمان اتمام فرایند، ضخامت لایه آندیک بیش‌تر شده که موجب بهبود خواص نوری- حرارتی و مقاومت خوردگی و سایشی میشود.

کلیدواژه‌ها

پوشش‌ تبدیلی# آندایزینگ# پلاریزاسیون غلظتی# خواص نوری

حرارتی#مقاومت خوردگی و مقاومت سایشی

موضوعات

علم مواد

N. Kumar, L. K. Malhotra, and K. L. Chopra, “Nickel pigmented anodized aluminium as solar selective absorbers,” Solar energy materials, vol. 7, no. 4, pp. 439-452, 1983.
M. Runge, The metallurgy of anodizing aluminum, Cham: Springer International Publishing, 2018.
Takahashi, K. Fujimoto, and M. Nagayama, “Effect of pH on the distribution of anions in anodic oxide films formed on aluminum in phosphate solutions,” Journal of the Electrochemical Society, vol. 135, no. 6, p. 1349, 1988.
S. de Miera, M.Curioni, P. Skeldon, and G. E. Thompson, “The behaviour of second phase particles during anodizing of aluminium alloys,” Corrosion Science, vol. 52, no. 7, pp. 2489-2497, 2010.
H. Osborn, Understanding and specifying anodizing, OMW Corporation, 2014.
Motahari, Surface Passivation of CIGS Solar Cells by Atomic Layer Deposition, 2013.
Capasso, G. F. Williams, “A proposed hydrogenation/nitridization passivation mechanism for GaAs and other III–V semiconductor devices, including InGaAs long wavelength photodetectors,” Journal of the Electrochemical Society, vol. 129, no. 4, p. 821, 1982.
Bobic, S. Mitrovic, M. Babic, I. Bobic, “Corrosion of metal-matrix composites with aluminium alloy substrate,” Tribology in industry, vol. 32, no. 1, p. 3, 2010.
Specification, Anodic coatings for aluminum and aluminum alloys, MIL-8625. 1993
M. Finckenor, Materials for spacecraft (No. M16-5055), American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2018.
Abd El-Hameed, Y. A. Abdel-Aziz, F. S. El-Tokhy, “Anodic coating characteristics of different aluminum alloys for spacecraft materials applications,” Materials Sciences and Applications, vol. 8, no. 2, pp. 197-208, 2017.
Sharma, H.Bhojraj, V. K. Kaila, H. Narayanamurthy, “Anodizing and inorganic black coloring of aluminum alloys for space applications,” Metal Finishing, vol. 95, no.12, pp. 14-20, 1997.
Goueffon, C. Mabru, M.Labarrère, L.Arurault, C. Tonon, P. Guigue, “Mechanical behavior of black anodic films on 7175 aluminium alloy for space applications,” Surface and Coatings Technology, vol. 204, no.6-7, pp.1013-1017, 2009.
Goueffon, L. Arurault, C. Mabru, C. Tonon, and P. Guigue, “Black anodic coatings for space applications: study of the process parameters, characteristics and mechanical properties,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 11, pp. 5145-5151, 2009.
ESA ECSS-Q-70-03A, Black anodizing of metals with inorganic dyes, http://www.ecss.nl.
Salmi, J. P. Bonino, R. S. Bes, “Nickel pigmented anodized aluminium as solar selective absorbers,” Journal of materials science, vol. 35, pp. 1347-1351, 2000.