Investigation the Effect of Micro and Nano Size (SiO₂) on the Corrosion Resistance of Aluminum

Editorial Board PCSS Journal; Н.А. Абд; Джавдат Алі Ягуб

doi:10.15330/pcss.26.4.858-866

Автор(и)

Н.А. Абд Управління загальної освіти м. Кіркук, Міністерство освіти, м. Кіркук, Ірак
Джавдат Алі Ягуб Інженерно-технічний коледж Кіркука, Північний технічний університет, м. Кіркук, Ірак

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.4.858-866

Ключові слова:

алюмінієві композити, SiO₂, електрохімічна корозія, порошкова металургія, розчин HCl

Анотація

У роботі досліджено вплив добавок нанорозмірного SiO₂ (0,125; 0,25 та 0,5 мас. %) і мікророзмірного SiO₂ (3; 6 та 9 мас. %) на корозійну стійкість алюмінію (Al), виготовленого методом порошкової металургії. Порошок Al та композитні суміші окремо піддавали кульовому помелу протягом 3,5 год при швидкості 145 об/хв у посудині з нержавіючої сталі 304SS. «Зелені» пресовки формували методом одновісного пресування при тиску 650 МПа, після чого спікали при температурі 528 °C протягом 0,5 год в електричній муфельній печі в атмосфері аргону.

Результати потенціодинамічної поляризації показали, що корозійна стійкість досліджуваних зразків Al у 0,1М розчині HCl підвищується при введенні як мікро-, так і нанорозмірних частинок SiO₂. При цьому більш істотне покращення спостерігалося у випадку використання мікророзмірного SiO₂. Корозійна стійкість Al зростала у (17,07; 18,24 та 32,49) раза при додаванні відповідно (3; 6 та 9) мас. % мікророзмірного SiO₂. Водночас додавання нанорозмірного SiO₂ підвищувало корозійну стійкість у (1,79; 2,38 та 6,62) раза при вмісті (0,125; 0,25 та 0,5) мас. %. Також введення мікро- та нанорозмірного SiO₂ зменшувало пітингову корозію Al за рахунок зміщення пітингового потенціалу до більш високих значень в умовах дії кислого середовища. Такі висновки отримано за результатами циклічної поляризації зразків. Крім того, для аналізу структури виготовлених зразків Al та його композитів було використано методи рентгеноструктурного аналізу (XRD) та сканувальної електронної мікроскопії з польовою емісією (FESEM).

Посилання

Kadir Gundogan, Dilan Koksal, Alperen Refik Bilal Özsari, A Study on Corrosion Behaviour of Different Al Matrix Composites, Journal of Science and Technology, 8(2), 9 (2018).

Muna Khethier Abbass, Mohammed Abdulateef Ahmed, Study of Erosion- Corrosion Behavior of Aluminum Metal Matrix Composite, Eng. & Tech. Journal, 32(3), 406 (2014); https://doi.org/10.30684/ETJ.32.3B.3.

B. Bobic, S. Mitrovic, M. Babic, I. Bobic, Corrosion of Metal-Matrix Composites with Aluminium Alloy Substrate, Tribology in industry, 32(1), 3 (2010).

A. Panda, J.Dobransky, M. Jancik, I. Pandova, M. Kacalova, Advantages and Effectiveness of the Powders metallurgy in Manufacturing Techniques, metallurgy ,57 (4), 353 (2018).

Mikell. P. Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing Materials, Processes, and Systems, Fifth Edition (2012), USA.

M. Meignanamoorthy, Synthesis of Metal Matrix Composites via Powder Metallurgy Route: a Review Mechanics and Mechanical Engineering, 22 (1), 65 (2018); https://doi.org/10.2478/mme-2018-0007.

Bhaskar Raju S A1, A R K Swamy and A Ramesh, Mechanical and Tribological Behaviour of Aluminium Metal Matrix Composites Using Powder Metallurgy Technique-A Review Int. J. Mech. Eng. & Rob. Res., l3(4), (2014);

http://13.232.72.61:8080/jspui/handle/123456789/457.

Venkateswarlu, A. K. Ray, S. K. Chaudhury and L. C. Pathak, Development of Aluminium Based Metal Matrix Composites. National Metallurgical Laboratory, Jamshedpur - 831007, 171(2002).

Ileana Nicoleta Popescu, Simona Zamfir, Violeta Florina Anghelina, and Carmen Otilia Rusanescu, Processing by P/M route and characterization of new ecological Aluminum Matrix Composites (AMC), International Journal of Mechanics, 4 (3), 43(2010).

I. Gurrappa, V. V. Bhanu Prasad, Corrosion characteristics of aluminium based metal matrix composites, Materials Science and Technology, 22 (1), 115 (2013); https://doi.org/10.1179/174328406X79324.

H.M. Zakaria, Microstructural and corrosion behavior of Al/SiC metal matrix composites, Ain Shams Engineering Journal, 5, 831 (2014); https://doi.org/10.1016/j.asej.2014.03.003.

H. M. Nykyforchyn, O. T. Tsyrulnyk, O. I. Zvirko, N. V. Kret, Damage of materials during operation, methods of its diagnosis and forecasting, Proceedings of the International scientific and technical conference, 80 (2019).

Nervana A. Abd Alameer, Studying the Effect of Chemical Solution on Corrosion Behavior of SiC and Al2O3 Reinforced Aluminum Composite Materials, Eng. & Tech. Journal, 29(15), 3194 (2011).

Ch. Ratnam, K. Sunil Ratna Kumar, Corrosion Behaviour of Powder Metallurgy Processed Aluminium Self Lubricating Hybrid Metal Matrix Composites with B4C and Gr Additions, International Journal of Mechanical Engineering, 279 (2017).

Ahmad T. Mayyas, Mohammad M. Hamasha, Abdalla Alrashdan, and others, Effect of Copper and Silicon Carbide Content on the Corrosion Resistance of Al-Mg Alloys in Acidic and Alkaline Solutions, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, 11(4), 335(2012); https://doi.org/10.4236/jmmce.2012.114025.

Munasir, Triwikantoro, Mochamad Zainuri, Ralph Bäßler, and Darminto, Mechanical Strength and Corrosion Rate of Aluminium Composites (Al/SiO2): Nanoparticle Silica (NPS) as Reinforcement, Journal of Physical Science, 30(1), 81(2019); https://doi.org/10.21315/jps2019.30.1.7.

K. Velavan, et al. Determination of Corrosion Resistance Properties of Al-SiO2 Composite Material. Journal of Physics: Conference Series. 2070 (1), 012191 (2021); https://doi.org/10.1088/1742-6596/2070/1/012191.

S. Mahdavi, A. Asghari-Alamdari, M. Zolola Meibodi, Effect of alumina particle size on characteristics, corrosion, and tribological behavior of Co/Al2O3 composite coatings. Ceramics International, S0272884219331670 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.10.28.

Ramatouly, Processing and microstructure effects on the strength and the localized corrosion resistance of ultra-fine grained al-mg-si alloys, Doctoral Dissertation, Texas A&M University, 33 (2019); https://hdl.handle.net/1969.1/188771.

Anil Kumar and Vinay Saini, An investigation of localized corrosion of Al2024 under fully immersed condition of chloride (HCl) media, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD) 7(4), 291(2017); https://doi.org/10.24247/ijmperdaug201729.

Kalenda Mutombo; Madeleine du Toit. Corrosion fatigue behaviour of aluminium alloy 6061-T651 welded using fully automatic gas metal arc welding and ER5183 filler alloy., International Journal of Fatigue, 33(12), 1539 (2011); https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2011.06.0.

Jawdat Ali Yagoob, Muna Khethier Abbass, Characterization of Cobalt Based CoCrMo Alloy Fabricated by Powder Metallurgy Route, 2nd International Conference for Engineering, Technology and Science of Al-Kitab University, (2018); https://doi.org/10.1109/ICETS.2018.8724615.

Jo´zsef Petro, La ´szlo´ Hegedu˝s, Istva´n E. Sajo, A new, aluminium oxy-hydrate supported NiAl skeleton catalyst, Applied Catalysis A: General 308, 50 (2006); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.04.004.

A. Rebhi; T. Makhlouf; N. Njah. X-Ray diffraction analysis of 99.1% recycled aluminium subjected to equal channel angular extrusion. , 2(3), 1263 (2009); https://doi.org/10.1016/j.phpro.2009.11.090.

D. Rahmatabadi, R. Hashemi⁎, B. Mohammadi, T. Shojaee, Experimental evaluation of the plane stress fracture toughness for ultra-fine grained aluminum specimens prepared by accumulative roll bonding Process, Materials Science & Engineering A 708, 301(2017); http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2017.09.085.

PY Jia1, XM Liu1, GZ Li, M Yu, J Fang and J Lin, Sol-gel synthesis and characterization of SiO2@CaWO4,SiO2@CaWO4:Eu3+/Tb3+ core-shell structured spherical particles, Institute of Physics Publishing, Nanotechnology, 17, 734 (2006); https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/3/020.

Marlene C. Morris, Howard F. McMurdie, Eloise H. Evans, Boris Paretzkin, Harry S. Parker, and Nicolas C. Panagiotopoulos, Standard X-ray Diffraction Powder Patterns Section 18, International Centre for Diffraction Data, National Measurement Laboratory National Bureau of Standards Washington, DC 20234, (1981).

Muna K. Abbass, Jawdat A. Yagoob, Corrosion Behavior and Mechanisms of Co-Cr-Mo Alloy Fabricated by Powder Metallurgy Route in Ringer's Solution, Tikrit Journal for Dental Sciences 7(1), 11 (2023); https://doi.org/10.25130/tjds.7.1.2.

Loto, Roland Tolulope; Babalola, Phillip. Effect of alumina nano-particle size and weight content on the corrosion resistance of AA1070 aluminum in chloride/sulphate solution. Results in Physics, 10, 731 (2018); https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.07.025.

Muna Khethier Abbass, Jawdat Ali Yagoob, Influence of Al2O3 Nanoparticles on the Corrosion Behavior of Biomedical CoCrMo Alloy in Ringer's Solution, AIP Conference Proceedings 2787, 020003 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0150065.