عنوان :
فرآيند و بررسي خواص پوششهاي الكترولس نيكل- فسفر FGC روي پايه‌ي فولاد كم كربن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
چهارده، ۱۱۰ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود منيرواقفي
توصيفگر ها :
الكترولس , آبكاري , نيكل- فسفر , پوشش هيبريدي , پوشش گرادياني , طراحي آزمايش , سطح پاسخ , مقاومت به سايش
استاد داور :
علي شفيعي، نويد سعيدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/11
چكيده فارسي :
51 چكيده همزمان با پيشرفت صنايع مختلف نياز به پوششهاي مهندسي پيشرفته نيز افزايش پيدا كرده است كه در اين ميان پوششهاي الكترولس نيكل فسفر جز گزينههاي مهم براي ساخت پوششهاي پيشرفته هستند در پژوهش حاضر پوششهاي نوين هيبريدي با تغيير گرادياني خواص از جنس نيكل فسفر به روش الكترولس بر روي زيراليه فوالدي ايجاد شدند بهگونهاي كه ضخامت و ميزان فسفر در امتداد اين پوششها به صورت تدريجي تغيير كند بهطور كلي پژوهش حاضر را ميتوان به دو بخش طبقهبندي كرد كه در بخش اول به ايجاد پوششهاي با گراديان ضخامت و در بخش دوم به ايجاد پوششهاي با گراديان ضخامت و فسفر در امتداد پوشش پرداخته شده است در بخش اول پوششهاي با گراديان ضخامت توسط دادههاي طراحي آزمايش توسط روش سطح پاسخ RSM پوششدهي شدند محدودههاي وارد شده در نرمافزار مربوطه به منظور طراحي آزمايش براي دما از 28 تا 68 درجه سانتيگراد براي pH از 4 4 تا 2 5 و محدوده نرخ بيرون آوردن نمونه از حمام آبكاري از 11 0 تا 71 0 ميليمتر بر دقيقه تعيين شدند به منظور ايجاد پوشش با گراديان ضخامت از روش بيرون آوردن نمونه از حمام آبكاري در حين فرآيند بهصورت پيوسته و در بازههاي زماني معين استفاده شد در بخش دوم پوشش هاي هيبريدي با تغيير گرادياني فسفر در امتداد سطح پوشش تنها با استفاده از يك حمام آبكاري الكترولس ايجاد شدند و در مدت زمان پوششدهي دما و pH حمام الكترولس در بازههاي زماني مشخص همزمان با بيرون آوردن نمونه از حمام الكترولس تغيير داده شد تا اينكه پوشش FGC با تغيير گرادياني ضخامت و ميزان فسفر در امتداد پوشش حاصل شود مطابق مطالعات و بررسيها ايجاد پوشش با تغيير گرادياني خواص در امتداد پوشش تا به امروز گزارش نشده است به منظور بررسي خواص پوشش FGC عمليات حرارتي شده از فرآيند عمليات حرارتي در دماي 004 به مدت يك ساعت استفاده شد جهت بررسي ريزساختار و فازهاي موجود در پوششها از ميكروسكوپ نوري ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM آناليز تفكيك انرژي EDS و آناليز پراش پرتو ايكس XRD استفاده شد همينطور به منظور اندازهگيري ضخامت پوششها از روش متالوگرافي بهره گرفته شد براي طراحي آزمايش به روش سطح پاسخ RSM و تحليل نتايج نرمافزارهاي Minitab و MATLAB مورد استفاده قرار گرفتند براي مطالعهي خواص سايشي پوششها از روش پين روي ديسك استفاده شد به عالوه سختي پوششها نيز توسط آزمون ريزسختي سنجي تعيين شد نتايج تحليل واريانس مدلهاي بدست آمده براي پيشبيني سختي و گراديان ضخامت پوششها نشانداد كه مدلها از اعتبار بااليي برخوردار هستند بدست آمدن ضريب همبستگي 2 R باالي 99 براي هر دو مدل تأييد كننده اين موضوع است با بررسي تأثير پارامترهاي حمام الكترولس روي خروجيهاي مدل مشاهده شد كه pH حمام آبكاري بيشترين تأثير را بر روي سختي پوشش ميگذارد در حالي كه تأثير دما در اين مورد ناچيز است همچنين تأثير pH بر مقدار گراديان ضخامت حدود 5 1 برابر نرخ بيرون آوردن نمونه از حمام الكترولس و 5 2 برابر دما بدست آمد طبق بررسيهاي سطح مقطع پوشش توسط ميكروسكوپ نوري مشاهده شد كه افزايش ضخامت در امتداد پوشش خطي نبوده و با افزايش زمان آبكاري سرعت رسوبگذاري كاهش پيدا ميكند با بررسي مورفولوژي سطحي پوششهاي با گراديان فسفر در امتداد سطح مشاهده شد كه شكل و اندازه برآمدگيهاي سطحي پوشش تحت تأثير پارامترهاي حمام آبكاري هستند و در پوشش FGC با گراديان فسفر در امتداد پوشش وجود تغيير گرادياني اندازه برآمدگيهاي سطحي در امتداد پوشش ديده شد همچنين عمليات حرارتي باعث افزايش اندازه برآمدگيها و يكنواختتر شدن سطح پوشش شد بررسي فازهاي موجود در پوشش توسط پراش پرتو ايكس نشان داد كه ساختار گرادياني نانوكريستالي به سمت آمورف در امتداد پوشش وجود دارد كه بعد از عمليات حرارتي فازهاي سخت فسفيد نيكل با مقادير متفاوت در قسمتهاي مختلف پوشش ايجاد شده و باعث ايجاد خواص مختلفي در امتداد پوشش شدهاند نتايج ريزسختي سنجي وجود سختي متفاوت را در قسمتهاي مختلف سطح نشان داد با توجه به اينكه مقدار سختي پوششهاي الكترولس نيكل فسفر وابسته به مقدار فسفر آنها است لذا وجود مقدار فسفر گرادياني در امتداد سطح موجب بدست آمدن سختي گرادياني در امتداد سطح شده است بعد از عمليات حرارتي مشاهده شد قسمتي از پوشش كه داراي فسفر بيشتري است افزايش سختي بيشتري داشته و به دليل وجود ساختار گرادياني در ضخامت پوشش سختي باالي 1290HV در اين قسمت بدست آمده است در بررسي خواص سايشي پوشش FGC بررسي پروفيل عمق شيارهاي سايش نشانداد كه مقاومت به سايش در قسمتهاي مختلف پوشش FGC متفاوت است و بطور كلي پوشش عمليات حرارتي شده مقاومت به سايش بهتري از خود نشان داد براي قسمتهاي مختلف پوششها دو مكانيزم سايش خراشان و چسبان مشاهده شد كه مقدار غالب بودن هركدام از اين مكانيزمها در قس
چكيده انگليسي :
111 Fabrication and Evaluation the Properties of Functionally Graded Ni P Electroless Coating on Low Carbon Steel Substrate Sajjad Touri1 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Supervisor Dr Sayed Mahmoud Monirvaghefi2AbstractAs industry develops the need for advanced engineering coatings is increasing Electroless Ni Pcoatings are candidates for advanced coatings In this research novel hybrid coatings were fabricatedwith gradient properties of Ni P by electroless process on the steel substrate so that the thicknessand the amount of phosphorus along these coatings gradually change In general the present studycan be classified into two parts First part the fabrication of coatings with a thickness gradient andthe second part fabrication of coatings with thickness gradient and phosphorus along the coating Inthe first section coatings with thickness gradient were deposited by experimental design data byRSM method To fabricate coating with thickness gradient the method of taking out the sample fromthe electroless bath during the process was used continuously and at specified intervals In the secondpart hybrid coatings were fabricated by gradually changing the phosphorus along the coating surfaceonly using one electroless bath During the coating temperature and pH of the electroless bath werechanged at specified time intervals while taking out the sample from the electroless bath Accordingto studies the fabrication of coating with gradient change in properties along the coating has not beenreported to date For evaluation the properties of the FGC coating heat treatment process wasperformed at 400 for 1 hour Optical microscope SEM EDS and XRD were used to study themicrostructure and phases in the coatings Also metallography was used to measure the thickness ofthe coatings For experimental design using response surface method RSM and analysis of theresults Minitab and MATLAB software were used The wear properties of the coatings were studiedusing a pin on disc method and the hardness of the coatings was determined by micro hardness test The results of variance analysis of the models indicated that the models are highly valid and thecorrelation coefficient R2 over 99 for both models confirms this issue The results of the modelsshowed that the plating bath pH will have the greatest effect on the hardness while the effect of thetemperature in this case is negligible Also the effect of pH on the thickness gradient is about 1 5times the rate of sample exit rate from the bath and 2 5 times the temperature Investigation the phasesin the coating by X ray diffraction showed that there is a nano crystalline gradient structure in thedirection of the amorphous along the coating and after heat treatment various phases of nickelphosphide with different amounts was created in different parts of the coating area resulting indifferent properties along the coating Evaluating the wear properties of the FGC coating the profileof the depth of the wear tracks has shown that wear resistance is diverse in different parts of the FGCcoating For different parts of the coatings adhesive and abrasive wear mechanisms was observed in which the amount of each varies in different parts of the coatings Keywords Electroless Plating Nickel phosphorus Hybrid coating Gradient coating RSM Wear resistance1 Sajad touri1994@gmail com2 Associate Professor Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran
استاد راهنما :
محمود منيرواقفي
استاد داور :
علي شفيعي، نويد سعيدي
