REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Trajnostna načela, kot so zmanjševanje okoljskega odtisa, omejevanje uporabe nevarnih kemikalij, izboljšanje energetske in materialne učinkovitosti ter podaljševanje življenjske dobe izdelkov, vse bolj usmerjajo razvoj sodobnih materialov za industrijsko uporabo. V tem kontekstu doktorska disertacija obravnava zaščito aluminijeve zlitine AA3003 s konverzijskimi prevlekami brez Cr(VI), s poudarkom na šestih sistemih na osnovi trivalentnega kroma, Cr(III) in cirkonija (TCP), cirkonija (ZrCC) in titana (Zr/TiCC), ki predstavljajo okolju sprejemljivejšo alternativo tradicionalnim kromatnim postopkom. Namen raziskave je bil preučiti mehanizme tvorbe teh prevlek ter vpliv procesnih parametrov nanosa na njihove protikorozijske lastnosti.
Konverzijske prevleke so bile pripravljene z redčenjem izhodiščnih koncentriranih raztopin v vodni kopeli skladno s priporočili proizvajalca, pri čemer je bila varirana koncentracija raztopine v izbranem območju. Potek tvorbe prevlek je bil spremljan z meritvami potenciala odprtega tokokroga, kar je omogočilo vpogled v večfazno naravo procesa, povezano z začetno aktivacijo aluminijeve površine, rastjo konverzijskega sloja in njegovim postopnim zgoščevanjem. Na osnovi poteka potenciala so bili določeni značilni časi konverzije, ki so bili uporabljeni pri nadaljnji karakterizaciji prevlek.
Protikorozijske lastnosti pripravljenih prevlek so bile ovrednotene s potenciodinamskimi polarizacijskimi meritvami, izvedenimi po sušenju na zraku ter po potopitvi v 3,5 % raztopini NaCl in v simuliranem kislem dežju, ter z dolgotrajnimi preskusi v slani komori. Rezultati so pokazali, da ima čas konverzije pomemben vpliv na elektrokemijsko obnašanje prevlek, pri čemer daljši časi nanosa ne vodijo nujno do izboljšane zaščite. Ugotovljene so bile razlike v stabilnosti prevlek glede na kemijsko sestavo in pogoje izpostavitve.
Za razlago opaženih razlik v zaščitni učinkovitosti sta bili morfologija in kemijska sestava prevlek analizirani z uporabo površinskih analiznih metod pri izbranih sistemih, kar je omogočilo povezovanje strukturnih značilnosti prevlek z njihovim elektrokemijskim obnašanjem. Ugotovljeno je bilo, da prevleke na osnovi trivalentnega kroma in Zr (TCP) (SurTec® 650) tvorijo relativno kompaktne, enakomerne in večplastne strukture debeline približno 40 nm, kar omogoča učinkovito barierno zaščito in stabilno obnašanje v kloridnem okolju.
V nasprotju s tem so prevleke na osnovi cirkonija (ZrCC) (MC1700) tanjše (približno 20–50 nm) in imajo nodularno morfologijo, pri čemer se plast tvori tako na matrici kot na intermetalnih delcih, kar omogoča relativno enakomerno pokritost in dobro dolgoročno stabilnost. Nasprotno prevleka na osnovi Zr/Cr(III) (MC1300) izkazuje bolj grobozrnato in nehomogeno strukturo ter izrazito lokalizirano rast predvsem na intermetalnih delcih, kar vodi do manj enakomerne zaščite površine.
Primerjalna analiza zaščitne učinkovitosti je pokazala, da v agresivnih kloridnih okoljih na aluminijevi zlitini AA3003, zlasti na osnovi rezultatov dolgotrajne izpostavitve v slani komori, v splošnem velja zaporedje TCP > ZrCC > Zr/TiCC glede na zaščitno učinkovitost, pri čemer TCP prevleke (zlasti ST650 in B30002) izkazujejo najvišjo, sistemi na osnovi cirkonija srednjo, sistemi tipa Zr/Ti pa najnižjo dolgoročno stabilnost.
Rezultati doktorske disertacije prispevajo k boljšemu razumevanju mehanizmov delovanja konverzijskih prevlek brez šestvalentnega kroma (kromata) na aluminijevi zlitini AA3003 ter nudijo smernice za optimizacijo industrijskih postopkov površinske zaščite aluminija. Raziskava ima tako znanstveni kot tudi aplikativni pomen.