ارزيابي اثرات نانوذرات كاربيد بور بر رفتار خوردگي و تريبولوژيكي پوشش هاي الكترولس نيكل – فسفر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد

كارشناسي ارشد

كاربيد بور (B4C) به دليل تركيبي از ويژگي¬هايي منحصر به¬فرد از جمله چگالي كم، استحكام بالا، مقاومت به سايش بالا، سختي فوق-العاده، مدول الاستيك بالا، مقاومت شيميايي بالا و مقاومت در برابر تابش¬هاي با طول موج پايين مثل گاما به عنوان يك گزينه بالفعل براي كاربردهاي تريبولوژيكي مورد توجه قرار گرفته است. بر همين اساس، هدف از پژوهش حاضر ارزيابي اثر افزودن نانوذرات B4C به حمام آبكاري پوشش¬هاي الكترولس Ni-P لايه¬نشاني شده بر زيرلايه فولاد ST37 بود. بدين منظور، دو غلظت پايين و بالا (g/L 5/0 و g/L 5/2) از نانوذرات B4C به حمام آبكاري اضافه شد. آزمون¬هاي خوردگي در محلول NaCl 5/3 % در دماي اتاق و آزمون¬هاي سايش تا مسافت 1000 متر و تحت بار 5/1 كيلوگرم (بار بحراني) و سرعت 14/0 متر بر ثانيه انجام شد تا اثر ورود نانوذرات B4C در پوشش بررسي شود. در اين پژوهش، براي ساخت حمام از حمام آلماني اشلوتر استفاده شد. نتايج نشان داد كه اجراي لايه¬نشاني پوشش كامپوزيتي به طور يكنواخت و فشرده روي زيرلايه فولادي موفقيت¬آميز بود. در ادامه، مطابق با مطالعات پيشين، پوشش¬ها تحت عمليات حرارتي در دماي °C 400 به مدت 1 ساعت و با حفظ اتمسفر خنثي در كوره الكتريكي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه تمامي پوشش¬ها پيش از عمليات حرارتي داراي ساختار كاملاً آمورف بوده و پس از عمليات حرارتي رسوبات Ni3P در زمينه نيكل بلوري تشكيل شده¬اند. سختي¬سنجي پوشش¬ها نشان داد كه سختي پوشش¬هاي كامپوزيتي از پوشش Ni-P به مراتب بيشتر بود. همچنين، اثر عمليات حرارتي بر سختي پوشش¬هاي كامپوزيتي به مراتب بيشتر از پوشش¬هاي Ni-P بود به گونه¬اي كه پس از عمليات حرارتي سختي پوشش Ni-P-2.5B4C (حاوي g/L 5/2 B4C) به ميزان 100% و سختي پوشش Ni-P به ميزان 55% افزايش يافت. ارزيابي¬هاي الكتروشيميايي پوشش¬ها نشان داد كه در حضور پوشش¬هاي الكترولس، مقاومت به خوردگي زيرلايه به طور چشم-گيري بهبود يافته است. با افزايش مشاركت B4C در پوشش¬هاي الكترولس چگالي جريان خوردگي كاهش يافت به گونه¬اي كه چگالي جريان خوردگي پوشش¬هاي Ni-P، Ni-P-0.5B4C (حاوي g/L 5/0 B4C) و Ni-P-2.5B4C (حاوي g/L 5/2 B4C) به ترتيب برابر با μA/cm2 42/6، μA/cm2 15/2 و μA/cm2 60/0 بود. مطالعات تريبولوژيكي پوشش¬ها نشان داد كه با افزودن B4C مقاومت به سايش پوشش¬هاي الكترولس Ni-P به طور قابل¬توجهي از ديدگاه كاهش ضريب اصطكاك و كاهش وزن بهبود يافته است به گونه¬اي كه با افزودن g/L 5/2 نانوذرات B4C به حمام پوشش Ni-P، ضريب اصطكاك حدود 34% و كاهش وزن نيز به ميزان تقريباً 72% كاهش يافت. نتايج اين پژوهش پيشنهاد مي¬دهد كه پوشش¬هاي الكترولس كامپوزيتي Ni-P-B4C مي¬توانند گزينه¬اي مناسب براي كاربردهاي در معرض سايش و خوردگي باشند.

226398

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان