18192

15852

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1397

پانزده، 85ص.: مصور، جدول، نمودار

1401/11/03

كتابنامه

مواد

مهندسي مواد

1401/11/08

111111

چكيده در اين تحقيق به بررسي بارپذيري و چسبندگي پوشش¬هاي نيتريدي رسوب فيزيكي بخار پس از اعمال لايه مياني نيكل- فسفر به روش الكترولس پرداخته¬شد. به اين منظور نمونه¬هايي به صورت ديسك با قطر 5 سانتي¬متر از جنس فولاد CK45 تهيه شد و پس از انجام چرخه¬هاي عمليات حرارتي، براي پوشش¬دهي آماده گرديد. تاثير نوع و دماي عمليات حرارتي بر زيرلايه به وسيله آزمون¬هاي سختي و سايش بررسي شد. براي بررسي نقش لايه مياني، پوشش الكترولس نيكل- فسفر در دو ضخامت اسمي 5 و 20 ميكرون روي نمونه¬ها اعمال شد و سپس پوشش چندلايه نيتريدي CrN/TiN/TiCrN به روش صنعتي قوس كاتدي در دو ضخامت 2 و5 ميكرون رسوب داده شد. مقطع عرضي نمونه¬ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت و ضخامت سنجي شد. جهت شناسايي نوع فازها و تركيبات پوشش و لايه مياني از آزمون پراش پرتو ايكس استفاده گرديد. بر اساس الگوي پراش پرتو ايكس وجود نيتريد كروم و تيتانيوم در پوشش¬ها و فاز Ni3P در ساختار الكترولس نيكل- فسفر تأييد شد. آناليز ساختاري و مشخصه¬يابي پوشش¬ها به¬وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسختي سنجي و ميكروسكوپ نوري صورت گرفت. بررسي رفتار تريبولوژي، بارپذيري و چسبندگي پوشش¬ها با استفاده از آزمون گلوله روي ديسك، بارپذيري استاتيك و آزمون چسبندگي راكول C انجام گرفت. نتايج نشان داد كه حضور لايه مياني الكترولس نيكل- فسفر با كم كردن اختلاف بين سختي پوشش و زيرلايه منجر به بهبود چسبندگي و بارپذيري پوشش¬ PVD مي¬شود. ضخامت بهينه لايه مياني براي دستيابي به خواص بارپذيري و چسبندگي بهتر، بر اساس يافته¬هاي آزمايشگاهي، در اين پژوهش مورد تحليل قرار گرفت؛ افزايش ضخامت لايه مياني تا 20 ميكرون موجب كاهش ضريب اصطكاك پوشش مي¬شود و با افزايش چسبندگي پوشش به لايه مياني، مقاومت سايشي و بارپذيري آن را بهبود مي¬دهد. كلمات كليدي: پوشش¬هاي نيتريدي، رسوب فيزيكي بخار، الكترولس نيكل- فسفر، چسبندگي، بارپذيري.

abstract In this research, adhesion and loadbearing capacity of physical vapor deposition nitride coatings after applying an interlayer nickel-phosphorus by electroless method was investigated. For this purpose, disc type samples with 50 mm diameter were prepared from CK45 steel and after the heat treatment cycles, they were ground and polished for coating. The effect of thermal treatment on the substrate was investigated by hardness and wear tests. In order to investigate the role of the intermediate layer, electroless Ni-P coating was applied on samples for two nominal thicknesses 5 and 20 µm. TiN/CrN/TiCrN nitride multilayer coatings were then deposited by cathode-arc method in two thicknesses 2 and 5 µm. Cross sections of the specimens were examined by scanning electron microscopy and thickness was measured. X-ray diffraction tests were used to identify the type of phases and compounds in the coating and interlayer. Based on the X-ray diffraction patterns, the presence of chromium nitride and titanium in coatings and Ni3P phase were confirmed in the structure of Ni-P interlayer. Structural analysis and characterization of the coatings were performed by scanning electron and optical microscopy. The study of tribological behavior, loading and adhesion of coatings was performed by using a pin-on-disk wear testing machine, static loadbearing and Rockwell C adhesion test. The results showed that presence of the interlayer of electroless nickel-phosphorus by reducing the difference between the hardness of the coating and the substrate would improve the adhesion and loadbearing of the PVD coating on carbon steel. The optimal thickness of the interlayer to achieve better loadbearing and adhesion properties based on experimental results was analyzed in this study; increase in the thickness of the interlayer up to 20 microns reduces the coefficient of friction and, by increasing the adhesion of the coating to the interlayer, improves loadbearing and wear resistance. Keywords: Nitride coatings, Physical vapor deposition, Electroless nickel-phosphorus, adhesion, loadbearing.

عبدالمجيد اسلامي

عبدالمجيد اسلامي , علي اشرفي