اثر افزايش مقدار نانو ذرات SiC، بر سختي پوشش هاي نانو كامپوزيتي
Ni-SiC-Gr، حاصل از آبكاري الكتريكي

محسن رستمي1*، رضا ابراهيمي2 و احمد ساعتچي3
دانشجوي كارشناسي ارشد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجف آباد، اصفهان، ايران
دانشيار، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجف آباد، اصفهان، ايران
استاد، دانشگاه صنعتي اصفهان، ايران
*Mosen.ross62@yahoo.com
(تاريخ دريافت: 11/11/1389، تاريخ پذيرش:03/02/1390)

چكيده
در اين تحقيق ايجاد پوشش هاي نانو كامپوزيتي Ni-SiC-Gr با استفاده از روش آبكاري الكتريكي بررسي شد. براي ايجاد اين پوشش ها از حمام واتس استفاده گرديد. بدين منظور، پودر هاي SiC و گرافيت به حمام اضافه شدند و اثر پارامتر مقدار نانو ذرات SiC در حمام واتس بر پوشش تشكيل شده، مورد بررسي قرار گرفت. ساختار پوشش هاي ايجاد شده با استفاده از روش پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني(FESEM) بررسي گرديدند. نتايج بدست آمده نشان داد، با افزايش مقدار نانو ذرات SiC از 10 به (gr/lit)25، ميكروسختي و درصد وزني Si در پوشش ها افزايش مي يابد. بيشترين سختي پوشش در مقدار نانو ذرات (gr/lit)25 بدست آمد. نتايج حاصل شده نشان داد كه خواص مورفولوژيكي و سختي پوشش هاي نانو كامپوزيتي Ni-SiC-Gr حاصل از فرآيند الكتروشيميايي، با افزايش مقدار نانو ذرات SiC در حمام، بهبود مي يابد. همچنين مشخص گرديد كه سختي پوشش هاي مذكور، ارتباط زيادي با مقدار گرافيت راسب شده در
پوشش هاي كامپوزيتي ندارد.

واژه هاي كليدي:
آبكاري الكتريكي، Ni-SiC-Gr ، نانو ذراتSiC، سختي.

مقدمه
در حال حاضر پوشش هاي كامپوزيتي زمينه نيكل يكي از پيشرفته ترين انواع پوشش هاي آبكاري به شمار مي آيند. همـــواره ورود ذرات سراميكي از جمله كاربيد سيليسيم و سازگار كردن آن با فلز پايه و زمينه نيكل مورد تحقيق و بررسي بوده است[1-2]. در مواردي كه سطحي با مقاومت سايشي و سختي بالا مورد نياز باشد، ذراتي كه سختي بيشتري نسبت به زمينه ي نيكلي داشته باشــند، مناسب مي باشند[3]. در اين تحقيق با استفاده از فرآيند آبكاري الكتريكي، پوشش كامپوزيتي با زمينه نيكل اعمال گرديد. جهت افزايش سختي پوشش هاي مذكور، ذرات سراميكي كاربيد سيليسيم در زمينه نيكل راسب گرديدند. همچنين به دليل خواص خود روانكاري گرافيت، به عنوان تحقيقي نو، گرافيت نيز براي اولين بار توسط روش الكتروشيميايي در پوشش هاي نانو كامپوزيتي Ni–SiC اعمال گرديد.
به دليل ساختار واندروالس بين لايه هاي گرافيت، پوشش هاي گرافيتي در فصل مشترك هاي سطوح، نيازي به روغن كاري ندارند[4]. در سال 1916 حمام واتس، انقلابي در روش الكتروشيميايي ايجاد نمود. پوشش هاي كامپوزيتي حاصل از فرآيند الكتروشيميايي به مقدار قابل توجهي در دو دهه اخير مورد تحقيق و استفاده قرار گرفته است. همواره به علت سختي فراوان و عدم تر شوندگي SiC،
ايجاد پوشش هاي Ni-SiC-Gr به روش الكتروشيميايي، بسيار دشوار بوده است. كاربيد سيليسم داراي سختي بالا، مقاومت به شوك حرارتي، مقاومت به خوردگي شيميايي، مقاومت به سايش و سختي بالا مي باشد. مضاف بر اين مسئله، ورود ماده ديگري با ساختاري پيچيده به نام گرافيت، كه خواص اصطكاكي خوبي در پوشش ايجاد ميكند، بر دشواري كار مي افزايد. علاوه بر اين ها فولاد St37 به دليل كاربرد بسيار وسيع در صنعت، استحكام بالا، در دسترس بودن، هزينه ي اندك، شكل پذيري خوب و چسبندگي مناسب، به عنوان فلز پايه مورد استفاده قرار گرفتند[4-6]. به طور كلي هدف از انجام اين تحقيق، ايجاد پوشش نانو كامپوزيتي Ni–SiC–Gr با متغير قرار دادن مقدار نانو ذرات SiC بوده است، كه تا كنون چنين تحقيقي صورت نگرفته است.

روش تحقيق
يكي از عوامل بسيار مهم در پوشش دهـي، آمـاده سـازي سـطح،قبل از فرآيند آبكاري الكتروشيميايي مـي باشـد. در ايـن تحقيـق،پوشش ها بر زير لايه هايي از جنس فولاد St37 اعمال گرديدند.
به طور كلي آماده سازي سطح زير لايه، شامل سه مرحله مي باشـدكه عبارتند از: چربي گيري، اسيد شـويي و پـوليش كـاري . جهـتايجاد پوشش هـاي نـانو كـامپوزيتي Ni–SiC–Gr، از زيـر لايـه ي
فصلنامه فرآيندهاي نوين در مهندسي مواد / سال ششـم شـماره اول
فولادي با ابعـاد (3cm 1×1×1/0) اسـتفاده گرديـد، پوشـش هـا، درمراحـ ل بعـ دي تحـ ت بررسـ ي هـ اي فـ ازي، مورفولـ وژيكي،ميكروسختي، ريز ساختاري و عنصري، قرار گرفتند.
در اين تحقيق از بشر پيركس با حجم كلي cc250 و حجمكاري cc100، جهت ايجاد حمام واتس، استفاده گرديد. جهت توزين نمونه ها و مواد مصرفي از ترازوي ديجيتالي مدل sarturius با دقت gr 1/0 استفاده شد. پوشش هاي مذكور، با ثابت فرض نمودن تمام پارامترها، و متغيير قرار دادن pH حمام، ايجاد گرديدند. ابتدا محلول واتس با تركيب ذكر شده در جدول (1) تهيه گرديد. همچنين شرايط پوشش دهي با متغيير مقدار نانو ذرات SiC در جدول (2) نشان داده شده است.

جدول(1): تركيب حمام واتس
مواد اوليه (gr/lit) مقدار
سولفات نيكل 200
كلريد نيكل 20
اسيد بوريك 40
نانو پودر SiC 12
پودر گرافيت 1
CTAB پودر 5
پودر SDS 5
ساخارين 1

همزدن

سرعت
(
)
rpm

همزدن

سرعت

(

)

rpm

pH

pH

پودر

نانو
SiC
(
)
gr/lit

پودر

نانو



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید