Improvement of Erosion -Corrosion Resistance of Tin-Bronze Alloy by Addition of Al and Al2O3 via Powder Technology

سبيكة (قصديرــ برونز) ذات التركيب المسامي تمتلك العديد من التطبيقات الهندسية ولاسيما في انظمة الترشيح، كراسي التحميل ذاتية التزييت، المبادلات الحرارية. لكونها تمتاز بخصائص ميكانيكيه وفيزيائية فريدة حيث تجمع ما بين خفة الوزن والمتانة الجيدة مع القدرة على النفاذية والتوصيل الحراري والكهربائي. في العمل الحالي تم تحضير نماذج من سبيكة (قصديرــ برونز) ذات التركيب الكيمائي (90 wt. % Cu, 10 wt. % Sn) بتقنية ميتالورجيا المساحيق، وتم استخدام دقائق مسحوق (NaCl) عالية النقاوة (99.6 wt. %) كعامل لتوليد المسامات وبنسبة اضافة (35 wt. %) والتي تم ازالتها لاحقا عن طريق اذابتها بالماء عند درجة (100˚C) تبعتها عمليه تنظيف باستعمال جهاز الموجات فوق الصوتية (Ultrasonic cleaner device). تم اضافة كلا من الالمنيوم بنسبة (3 wt. %) واوكسيد الالمنيوم بثلاث نسب مختلفة (3% 5%,7%,) الى السبيكة الاساس ذات التركيب الكيميائي (90% Cu, 10% Sn) لتحضير عينات متراكبة اضافة الى العينة الاساس ودراسة تأثير هذه الاضافات على السلوك الفيزيائي والميكانيكي والتاكلي والتاكل بالتعرية.

خلطت المساحيق لمدة (5) ساعات وكبست تحت ضغط (40 MPa) وتم تلبيد العينات عند درجة حرارة (600˚C) ولفترة زمنية (180 min) بعد ان تركت ساعة واحدة عند درجة حرارة (200˚C) في جو مفرغ من الهواء ولغاية (10^-4 Torr) ثم تركت العينات لتبرد داخل الفرن الى درجة حرارة الغرفة مع ضمان استمرار تفريغ الهواء. اظهرت النتائج فشل العينة ذات الإضافة (7 wt. % Al₂O₃, 3 wt. % Al) في عمليه التلبيد في حين نجحت بقية العينات في عمليه التلبيد تحت نفس الظروف.

اجريت العديد من الاختبارات وتضمنت: فحص البنيية المجهرية (المجهر الضوئي)، اختبار البنية (المجهر الإلكتروني)، فحص التحليل الكيمائي (EDS)، اختبار حيود الأشعة السينية (اشعة اكس)، المسامية، الكثافة، اختبار الصلادة الميكروية (فيكرز)، فحص التآكل (تافل)، وفحص تآكل بالتعرية. اظهرت نتائج المجهر الالكتروني وجود دقائق ((Al₂O₃ في ارضية العينات المضاف اليها دقائق اوكسيد الالمنيوم. بينما اظهرت نتائج فحص حيود الأشعة السينية ان العينات المحضرة تتكون من طورين هما ((Cu,Snα الذي يمثل ارضية السبيكة الاساس والطور الثاني (ε-Cu₃Sn) كمركب شبه معدني.  كما اظهرت نتائج فحص الكثافة والمسامية انخفاض في قيمة الكثافة بعد اضافة الالمنيوم واوكسيد الالمنيوم ويزداد هذا الانخفاض مع زيادة نسبة اضافة اوكسيد الالمنيوم في حين تزداد المسامية بنسبة قليل مع زيادة هذه الاضافة. من خلال اختبار الصلادة الدقيقة بينت النتائج ان اضافه اوكسيد الالمنيوم والالمنيوم أدت الى زيادة في قيمه الصلادة حيث لوحظ زيادة قيمه الصلادة من ((44.41 HV للسبيكة الاساس الى (HV83.3) عند اضافة 3%Al واوكسيد الالمنيوم (7%).  اما في اختبارات التآكل، فقد اشارت نتائج فحص التآكل الكهروكيميائية (تافل) في محلول ((3.5 wt. %NaCl تحسن كبير في مقاومة التآكل حيث لوحظ انخفاض في قيمة كثافة التيار من (μA/mm²1.76112) للسبيكة الخالية من اضافة الالمنيوم واوكسيد الالمنيوم الى 0.00326 μA/mm²)) للسبيكة بعد اضافه الالمنيوم (  (3 wt.% Al واوكسيد الالمنيوم بنسبة (5 wt. %). ومن خلال اختبار التآكل بالتعرية في محلول ((3.5 wt. %NaCl لوحظ ان معدل التاكل بالتعرية بعد اضافة3% الالمنيوم و5% واوكسيد الالمنيوم كان⁴)  (5.8*10^- g/hr. في حين بلغ معدل التاكل بالتعرية للنموذج بدون اضافة الالمنيوم واوكسيد الالمنيوم (11.5*10^-4 g/hr)  عند المنطقة المستقرة.