توصيفگر ها :
الكترولس نيكل فسفر , پوشش كامپوزيتي , سايش , ضريب اصطكاك , قالب مسي , كلسيم فلورايد , مقاومت خوردگي , نانو تيوب كربن
چكيده فارسي :
چكيده
قالبهاي مسي بعنوان اصليترين قطعه ماشين ريختهگري مداوم در نظر گرفته ميشوند.اين قطعه تحت شرايط بسيار سخت كاري قرار دارد
و بايد قابليت تحمل فشار فرواستاتيكي مذاب، دماي كاري بسيار بالا، خزش، مقاومت به سايش و مقاومت به خوردگي بالا را داشته باشد.
براي حصول خواص خوردگي و سايشي، روي سطوح داخلي اين قالبها پوشش كرومسخت اعمال ميگردد. عليرغم وجود ويژگيهاي
مثبت، اين پوشش داراي عيوبي مانند مشكلات زيستمحيطي، وجود ميكروتركهاي بسيار و غير يكنواختي ضخامت ميباشد. تاكنون
تلاشهاي بسياري براي جايگزيني يا رفع معايب پوشش كرومسخت انجامشده كه هر كدام با مشكلاتي همراه بوده است. استفاده از پوشش
الكترولس نيكلفسفر و كامپوزيتسازي آن با نانوذرات براي بهبود خواص، ميتواند راهكار مناسبي براي اين موضوع باشد. نانوتيوب كربن
(CNT) با دارا بودن ساختار لولهاي شكل و نسبت قطر به طول بسيار كم داراي خواص مكانيكي بسيار ايدهال، هدايت حرارتي بسيار بالا،
قابليت روانكاري و مقاومت به خوردگي بالا ميباشد. هم چنين كلسيم فلورايد )2CaF( بعنوان يك روانكار حالت جامد قابليت بسيار بالايي
در كاهش ضريب اصطكاك دارد. در اين پژوهش پوشش الكترولس كامپوزيتي نيكل فسفر بهمراه ذرات 2FCa-CNT روي زيرلايه مسي
در مدت زمان 5 / 1 ساعت در دماي 90 درجه و 4/7pH= اعمال گرديد. ذرات CNT با غلظت 1 گرم بر ليتر و 2CaF با غلظت 2 گرم بر
ليتر با آمادهسازي مربوطه به حمام اضافه گرديد. مشخصهيابي پوشش به كمك آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) ، ميكروسكوپ الكتروني
روبشي (SEM) و طيفسنجي تفكيك انرژي (EDS) انجام پذيرفت. همچنين، اثر زبري سطح و عمليات ماسهپاشي روي زيرلايه بر توزيع
ذرات در پوشش بررسي گرديد. نتايج، رسوب پوشش متراكم با ضخامت 30 ميكروني را نشان داد كه ذرات بطور يكنواخت در آن توزيع
شده بود و فاقد ميكروتركهاي گسترده بود. به منظور بررسي خواص خوردگي، آزمونهاي پلاريزاسيون تافل و طيفنگاري امپدانس
الكتروشيميايي (EIS) در محيط 5 / 3 درصد وزني كلريد سديم انجام پذيرفت. پوشش كامپوزيتي بدليل وجود نانوتيوب كربن و قابليت آنها
در مسدود كردن عيوب پوشش، بمراتب مقاومت خوردگي بالاتري نسبت به پوشش غير كامپوزيتي نيكل فسفر داشت و دانسيته جريان
خوردگي از 2μA/cm 76 / 0 به 2μA/cm 0016 / 0 كاهش يافت. با افزودن ذرات به پوشش مقاومت انتقال بار از 2Cm.ΩK 8 / 43 به
2Cm.ΩK 5 / 58 افزايش پيدا كرد. هم چنين با توزيع يكنواخت ذرات نانوتيوب، پتانسيل خوردگي از 396 - ميليولت به 336 - ميلي ولت
انتقال يافت. با بررسي منحنيهاي EIS نيز بيشترين ميزان مقاومت انتقال بار مربوط به پوشش كامپوزيتي بود. براي بررسي رفتار تريبولوژيكي
نمونهها، آزمون پين روي ديسك در دماي 400 درجه سانتيگراد انجام شد. قابليت خودروانكاري نانوتيوب كربن و كلسيم فلورايد باعث
بهبود خواص سايشي پوشش و كاهش ضريب اصطكاك از 56 / 0 به 19 / 0 گرديد.
كلمات كليدي: الكترولس نيكل فسفر – پوشش كامپوزيتي – سايش- ضريب اصطكاك - قالب مسي – كلسيم فلورايد- مقاومت-
خوردگي- نانو تيوب كربن
چكيده انگليسي :
Abstract Copper molds are considered as the main part of continuous casting machine. This part is under difficult working conditions and must be able to withstand ferrostatic pressure, high working temperature, creep and having high abrasion resistance and corrosion resistance. To achieve corrosion and abrasion properties, hard chrome coatings is applied on the inner surfaces of these molds. Despite the positive features, this coatings has disadvantages such as environmental problems, the presence of many microcracks and non-uniform thickness. So far, many attempts have been made to replace hard Chrome coatings or eliminate the disadvantages of it, each of which has been associated with problems. Using electroless nickel-phosphor coatings and compositing it with nanoparticles to improve the properties can be a good solution for this issue. Carbon Nano Tube (CNT) with its tubular structure and very small diameter to length ratio has ideal mechanical properties, high thermal conductivity, lubricity and high corrosion resistance. Also, calcium fluoride (CaF2) as a solid state lubricant has a very high ability to reduce the coefficient of friction. In this study, electroless nickel phosphor composite coatings with CNT-CaF2 particles was applied on copper substrate for 1.5 hours at 90 ° C and pH = 4.7. Nano Tube particles with a concentration of 1 g / l and CaF2 with a concentration of 2 g / l were added to the bath with the relevant preparation. Coatings was characterized by X-ray diffraction (XRD) analysis, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Also, the effect of surface roughness and sandblasting of the substrate on the distribution of particles in the coatings was investigated. The results showed a 30 μm thick dense deposit in which the particles were evenly distributed and lacked extensive microcracks. To evaluate the corrosion properties, polarization tests and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were performed in 3.5 wt% sodium chloride solution. Due to the presence of carbon nanotubes and their ability to block coatings defects, the composite coating had a much higher corrosion resistance than the non-composite nickel-phosphor coatings and the corrosion current density decreased from 0.76 μA / cm2 to 0.0016 μA / cm2. By adding particles to the coatings, the charge transfer resistance increased from 43.8 KΩ.Cm2 to 58.5 KΩ.Cm2. Also, with the uniform distribution of nanotube particles, the corrosion potential was transferred from -396 mV to -336 mV. By examining the EIS curves, the highest load transfer resistance was related to the composite coatings. To investigate the tribological behavior of the samples, the pin on disk test was performed at 400 ° C. The lubrication of carbon nanotubes and calcium fluoride improved the wear properties of the coatings and reduced the coefficient of friction from 0.56 to 0.19. Key Words
Composite Coating, Copper Mold, Carbon Nano Tube, Calcium Floride, Corrosion resistance, Ni-P Electroless, Wear Coefficient.