ساخت پوشش‌هاي الكترولس نيكل-فسفر-نانو گرافيت و ارزيابي خواص مكانيكي و خوردگي آن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

گرافيت به‌ دليل تركيبي از ويژگي‌هاي منحصر به فردي همچون چگالي كم، خاصيت ناهمسانگردي، مقاومت شيميايي بالا و خودروانكاري به عنوان يك گزينه عالي براي كاربردهاي تريبولوژيكي مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، ذرات نانوگرافيت با غلظت‌هاي g/L2/0، g/L5/0 و g/L7/0 به حمام الكترولس نيكل-فسفر اضافه شده و پوشش‌هاي الكترولس كامپوزيتي مورد نظر بر روي زيرلايه فولادي ck45 لايه نشاني شدند. حمام‌هاي به كار رفته با استفاده از محلول الكترولس تجاري اشلوتر آلمان، در محدوده دمايي 88-82 درجه سانتي‌گراد، 4/4-6/4 =pH و سرعت هم‌زدن rpm400 (با استفاده از هم‌زن مغناطيسي) تهيه شدند. بررسي كاهش سختي بر اثر افزايش درصد نانوگرافيت در پوشش و همچنين تأثير افزايش غلظت نانو ذرات گرافيت بر سرعت رسوب پوشش الكترولس كامپوزيتي نيكل-فسفر-نانوگرافيت مورد ارزيابي قرار گرفت. پوشش‌هاي به دست آمده كامپوزيتي نيكل-فسفر-نانوگرافيت در دماي 400 درجه سانتي‌گراد به مدت يك ساعت عمليات حرارتي شدند و نتايج تغيير ساختاري آن از حالت آمورف به بلوري و اندازه‌گيري سختي آن‌ها با پوشش‌هاي نيكل-فسفر ساده مقايسه گرديد. مطالعات سايش و اصطكاك تا مسافت m400 با نيروهاي N1 ، N3 و N6 و سرعت m/s 05/0 و تأثير حضور نانوگرافيت در پوشش الكترولس و اثر عمليات حرارتي بر ميزان سايش و مكانيزم‌هاي آن، انجام شد. آزمون‌هاي خوردگي در محلول NaCl 5/3 ٪ در دماي اتاق انجام شد و مطالعه اثر حضور ذرات نانوگرافيت در پوشش‌هاي الكترولس و عمليات حرارتي آن‌ها در مقايسه با پوشش‌هاي الكترولس ساده، بررسي گرديد. در اين پژوهش از ميكروسكوپ نوري(OM)، ميكروسكوپ SEM، ميكروسكوپ FESEM، آناليز EDS و آناليز XRD استفاده گرديد. مطابق نتايج به دست آمده، افزايش مقدار نانوگرافيت در حمام از g/L2/0 به g/L5/0 و g/L7/0، به ترتيب با كاهش سختي به ميزان حدوداً 3٪ و 20٪ و با كاهش سرعت رسوب به ترتيب به ميزان حدوداً 11٪ و 37٪ همراه بوده است. افزايش نيرو عمودي از N1 تا N6، در مطالعه سايش، با افزايش ميزان سايش همراه بود كه اين ميزان افزايش براي پوشش‌هاي كامپوزيتي نيكل-فسفر-نانوگرافيت به دست آمده از حمامي حاوي g/L5/0 نانوگرافيت حدود 230٪ بوده كه با عمليات حرارتي اين ميزان به كمتر از 1٪ كاهش يافت (براساس كاهش وزن). ميانگين ضريب اصطكاك پوشش‌هاي نيكل-فسفر-نانوگرافيت به دست آمده از حمامي با g/L5/0 نانوگرافيت، كاهش حدوداً 45٪ و پس از عمليات حرارتي حدوداً 85٪ را در مقايسه با پوشش نيكل-فسفر ساده نشان داد. نتايج آزمون‌هاي خوردگي پوشش‌ها نشان داد كه، ذرات نانوگرافيت تأثير منفي بر مقاومت به خوردگي پوشش‌هاي الكترولس گذاشته و باعث افت آن مي‌شوند كه اين ميزان براي نمونه Ni-P-0.5g/L nGr حدوداً يك چهارم در مقايسه با پوشش نيكل-فسفر ساده بود؛ هرچند، پس از عمليات حرارتي نمونه ذكر شده، رفتار خوردگي عالي از خود نشان داد. طبق نتايج اين پژوهش، به منظور حفظ توأمان سرعت رسوب، سختي، مقاومت سايشي، اصطكاك و خوردگي، گزينه بهينه پوشش الكترولس كامپوزيتي نيكل-فسفر-نانوگرافيت از حمامي با g/L5/0 نانوگرافيت و اجراي عمليات حرارتي (400 درجه سانتي‌گراد به مدت يك ساعت) به دست آمد.

230211

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان