توصيفگر ها :
رسوب¬گذاري الكتريكي , پوشش نانوكامپوزيتي پايه نيكل , سيليسيم كاربيد , تيتانيم كاربيد , سايش , سختي , خوردگي
چكيده فارسي :
سطح مواد، آسيب پذيرترين بخش براي تخريب¬هاي شيميايي و مكانيكي متعدد هستند زيرا تعاملات مكانيكي، حرارتي، شيميايي و الكتروشيميايي مواد در يك محيط معين از سطح آغاز مي¬شود. بنابراين لازم است راه حلي براي حفظ سطح، از اين حملات پيدا كرد. يكي از اين راه حل¬ها، ايجاد پوشش بر روي سطح است. روش¬هاي مختلفي براي پوشش دهي وجود دارد كه يكي از روش¬هاي آسان و مقرون به صرفه رسوب¬گذاري الكتريكي است. با انتخاب پارامترهاي مختلف آبكاري الكتريكي مي¬توان به طيف گسترده¬ از خواص پوشش دست يافت. آبكاري الكتريكي نيكل در سال 1837 انجام شد و از آن زمان مورد تحقيق و توجه دانشمندان زيادي بوده است. اين پوشش در مقايسه با پوشش¬هاي متداول، مزاياي مختلفي دارد و به دليل خواص تربيولوژيكي عالي در صنايع شيميايي، الكتريكي، هوا فضا و خودروسازي مورد استفاده قرار مي¬گيرد. استفاده از آهن در پوشش¬هاي نيكل باعث كاهش قيمت توليد و بهبود خواص مغناطيسي، نوري و رسانايي الكتريكي مي¬شود. اين پوشش¬ها در الكترونيك، ارتباطات، صنايع نوري و حسگرها كاربرد دارند. محققان براي بهبود خصوصيات عملكردي پوشش¬هاي پايه نيكل نانو ذرات اكسيدي و كاربيدي و .. را به عنوان فاز ثانويه معرفي كردند. توسعه پوشش¬هاي كامپوزيتي بر اساس ذرات سخت توزيع شده در زمينه فلزي، پتانسيل قابل توجهي براي كاربردهاي مهندسي دارد. ذرات سراميكي در زمينه نيكل تاثيرات متفاوتي در خواص تربيولوژي مثل سختي، نرخ سايش، ضريب اصطكاك و خواص خوردگي دارند. پوشش¬هاي كامپوزيتي رسوب دهي شده Ni-Fe به ندرت مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين پژوهش اثر نانوذرات سيليسيم¬كاربيد و تيتانيم¬كاربيد روي خواص خوردگي وسايشي پوشش¬هاي آبكاري شده نيكل-آهن بررسي شده است. براي اين منظور ابتدا پوشش كامپوزيتي Ni-Fe(Si-Ti)C در سه غلظت 6 و12 و g/l 18 ذرات كاربيدي و در چگالي جريان¬هاي مختلف به كمك فرآيند آبكاري روي زيرلايه فولاد L304 توليد شدند. براي تعيين جريان بهينه در هر الكتروليت، مورفولوژي سطح نمونه¬ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد و درصدجرمي كاربيد رسوب¬گذاري شده به كمك EDS محاسبه شد و آزمون پراش پرتو ايكس( (XRD براي بررسي هم نشست ذرات تقويت كننده در پوشش و محاسبه اندازه دانه مورد مطالعه قرار گرفت. در نهايت چگالي جريانmA/cm2 30 براي الكتروليت g/l 6 و mA/cm210 براي الكتروليت 12 و g/l 18 به عنوان جريان الكتريكي بهينه انتخاب شد. سپس براي بررسي اثر ذرات كاربيدي به عنوان فاز تقويت كننده آزمون¬هاي سختي و سايش و خوردگي انجام شد. با افزايش غلظت كاربيد در الكتروليت از 6 تا g/l 18 سختي پوشش از680 تا 855 ويكرز افزايش مي¬يابد. همچنين چگالي جريان خوردگي كمترو پتانسيل خوردگي مثبت¬تر مي¬شود و مقاومت به خوردگي بهبود مي¬يابد بطوريكه نرخ خوردگي از mA/cm2 10-5×0829/0 درپوشش توليدشده در حمام g/l 6 به mA/cm210-5× 0208/0 در پوشش توليدشده در حمام g/l 18 رسيد. اين درحالي است كه نرخ خوردگي در زيرلايه فولادي mA/cm210-5× 829/0 بود. در آزمون سايش نيز مشاهده شد ضريب اصطكاك زيرلايه نسبت به نمونه پوشش¬دهي شده بيشتر است. به طور كلي، نتايج نشان داد كه پوشش Ni-Fe(Si-Ti)C مي تواند مقاومت فولاد در برابر سايش و خوردگي را بهبود بخشد و از آن در برابر تخريب در محيط هاي خشن محافظت كند.
چكيده انگليسي :
There are various methods for coating, one of the easy and cost-effective methods is electrodeposition. Compared to conventional coatings, this coating has various advantages and it is used in the chemical, electrical, aerospace, and automotive industries due to its excellent tribological properties. The use of iron in nickel coatings reduces the production price and improves the magnetic, optical and electrical conductivity properties. These coatings are used in electronics, communication, optical industries and sensors. To improve the functional properties of nickel-based coatings, researchers introduced oxide and carbide particles, etc. as secondary phase. The development of composite coatings has a significant potential for engineering applications. Ceramic particles in nickel matrix have different effects on corrosion and tribological properties such as hardness, wear rate and friction coefficient. Ni-Fe deposited composite coatings have rarely been studied. In this research, the effect of SiC and TiC nanoparticles on the corrosion and tribological properties of nickel-iron coatings has been investigated. To this purpose, Ni-Fe(Si-Ti)C nano-composite electroplated in three concentrations of 6, 12, and 18 g/l of carbide and in different current densities on 304 AISI stainless steel. To determine the optimal current density in each electrolyte, the morphology of the surface examined by using a scanning electron microscope (SEM), and the mass fraction of incorporated carbides was calculated by using EDS, and X-ray diffraction (XRD) was used to check the incorporated of reinforcing particles and grain size calculation. Finally, the current density of 30 mA/cm2 for 6 g/L and 10 mA/cm2 for 12 and 18 g/L electrolytes was chosen as the optimal current. Then, to investigate the effect of carbide particles as a reinforcing phase, microhardness, wear and corrosion tests performed. By increasing the concentration of carbide in the electrolyte from 6 to 18g/L, the hardness of the coating increases from 680 to 855 Vickers, the corrosion current density decreased, the corrosion potential is more positive and the corrosion resistance is improved. The corrosion rate reached from 0.0829×10-5 to 0.0208×10-5 Although the corrosion rate in the substrate was 0.829×10-5. In the wear test, it was observed that the friction coefficient of the substrate is higher than the coated samples. In general, the results showed that Ni-Fe(Si-Ti)C coating can improve the wear and corrosion resistance of steel and protect it from degradation in harsh environments.
