مطالعه پوشش‌دهي الكترولس كامپوزيتي نيكل _فسفر با ذرات نانو نقره و بررسي خواص مكانيكي و تريبولوژيكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در پژوهش حاضر، پوشش¬هاي الكترولس نيكل- فسفر به صورت ساده و كامپوزيتي با نانو ذرات نقره بر زيرلايه فولاد كربني از جنس ST37-2 رسوب داده شدند. هدف از اين كار بررسي و مقايسه خواص تريبولوژي و مكانيكي پوشش الكترولس كامپوزيتي Ni-P-nano Ag مي¬باشد. در ابتدا، فاكتورهاي تاثيرگذار در اين فرايند پوشش¬دهي مشخص گرديد و از اين ميان مواردي نظير سهم و درصد نانو ذرات نقره در حمام اصلي، دماي حمام، زمان آبكاري، pH حمام، نحوه و سرعت تلاطم حمام مورد مطالعه قرار گرفت. حمام اصلي آبكاري الكترولس نيكل- فسفر مطابق دستورالعمل محلول تجاري اشلوتر سري Sh70 ساخته شد و نمونه¬ها پس از انجام پيش عمليات مورد نياز وارد وان آبكاري شدند. همچنين در اين حمام از نانو كلوئيد نقره با مورفولوژي كروي با قطر 5 تا 15 نانومتر و خلوص 99% و غلظت¬هاي ppm 15و ppm 25 استفاده شد. جهت جلوگيري از آگلومره شدن نانوذرات نقره و به دام انداختن اين نانوذرات در زمينه نيكل- فسفر نيز از سورفكتانت سديم دودسيل سولفات به ميزان 075/0 گرم بر ليتر استفاده گرديد. زمان آبكاري 3 ساعت، دما (80 و 90 درجه سانتي¬گراد)، pH (5 و 5/4) و سرعت همزدن در سه نرخ 150، 300 و 450 دور بر دقيقه تنظيم گرديد. سطح مقطع و مورفولوژي سطح پوشش به كمك ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي نشانگر يكنواختي عالي پوشش با حداكثر ضخامت حاصله (حدود 54 ميكرون براي پوشش بدون ذره نقره و 60 ميكرون براي پوشش خاوي ذره نقره) مي¬باشد. همچنين ساختار گل‌كلمي شكل كه از مشخصه¬هاي رسوب الكترولس نيكل - فسفر است در تصاويرگرفته شده از نمونه¬ها به وضوح مشاهده شد. الگوي پراش اشعه ايكس براي نمونه كامپوزيتي Ni-P-nano Ag پس از عمليات حرارتي در دماي 400 درجه سانتي¬گراد به مدت 1 ساعت، حضور سه فاز اصلي (Ni3P)، نيكل (Ni) و نقره (Ag) را تاييد مي¬كند. از طرفي سختي¬سنجي براي نمونه¬هاي حاوي پوشش الكترولس- فسفر و نوع كامپوزيتي حاوي نانو ذرات نقره قبل و بعد از عمليات حرارتي صورت گرفت. نتايج نشان مي¬دهد كه سختي پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي Ni–P/nano Ag نسبت به نوع ساده نيكل- فسفر بيشتر است. رفتار سايشي و ضريب اصطكاك نمونه¬ها با انجام آزمون سايش پين روي ديسك صورت گرفت. به طوركلي، پوشش¬هاي الكترولس نيكل- فسفر در شرايط بدون عمليات حرارتي (as-deposited)، از خود ضريب اصطكاك (COF) بيشتر و مقاومت به سايش كمتر در مقايسه با نمونه¬هاي عمليات حرارتي شده نشان مي¬دهند. پس از عمليات حرارتي در دماي 400 درجه سانتي¬گراد به مدت 1 ساعت، ضريب اصطكاك برحسب مسافت لغزش براي نمونه الكترولس نيكل- فسفر حدود 5/0 و براي نمونه كامپوزيتي Ni-P-nano Ag در حالت بدون عمليات حرارتي حدود 45/0 و در حالت عمليات حرارتي حدود 3/0 بدست آمد. به نظر مي‌رسد افزودن نانو ذرات نقره به زمينه پوشش الكترولس نيكل - فسفر باعث كاهش نسبي ضريب اصطكاك و بهبود رفتار تريبولوژي آن شده است.

231031

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان