بخشی از مقاله
بررسی مقاومت به خوردگی پوشش کامپوزیتی الکترولس نیکل با نانوذرات SiC
چکیده
روش الکترولس بدلیل قدرت روکش بسیار عالی و قابلیت ایجاد رسوب یکنواخت حتی در سطوح با اشکال پیچیده و لبه دار، در بسیاري از موارد مناسب ترین روش اعمال پوشش می باشد. با وجود اینکه فلزات مختلفی را به روش الکترولس می توان روي سطح رسوب داد اما الکترولس نیکل- فسفر بدلیل خواص منحصر به فردش در بسیاري از زمینه ها کاربرد وسیعی داشته است. جدیدترین پیشرفت در زمینه پوشش الکترولس نیکل- فسفر رسوبدهی همزمان ذرات جامد در طول پوشش دهی است. پوششهاي کامپوزیتی دسته جدیدي از مواد را تشکیل می دهند که داراي سختی و خواص سایشی مناسبی هستند اما از نظر مقاومت به خوردگی اطلاعات چندانی از آنها در دست نیست. ذرات سخت سبب افزایش سختی و مقاومت به سایش پوشش می شوند که در میان آنها SiC از لحاظ انجام پذیري و هزینه ، بهترین ترکیب می باشد. در این تحقیق پوشش الکترولس نیکل و پوشش کامپوزیتی Ni-P-SiC بر روي نمونه هایی از جنس فولاد ST37 اعمال گردید. مقاومت به خوردگی پوشش Ni-P و پوشش نانوکامپوزیتی Ni-P-SiC با استفاده از آزمایشات پلاریزاسیون و امپدانس اندازه گیري و مقایسه شده است. نتایج این آزمایشات نشان داد که هر دو پوشش Ni-P و Ni-P-SiC مقاومت به خوردگی مطلوبی داشته و از مقاومت به خوردگی بسیار بهتري نسبت به فلز پایه برخوردار میباشند.
واژههاي کلیدي: خوردگی، پوشش، الکترولس، نانوذرات، NiP-SiC
مقدمه
تکنولوژي الکترولس در سال 1946 توسط برنر و ریدل ابداع شد. رسوبدهی الکترولس نیکل یکی از راههاي دستیابی به پوشش بر روي سطوح مختلف فلزي و غیرفلزي می باشد. رسوبات حاصل از الکترولس داراي سختی، مقاومت به سایش و خوردگی بالاتري نسبت به رسوبات آبکاري الکتریکی می باشند اما در عوض تردتر هستند.[1]
پوشش الکترولس نیکل-فسفر بدلیل ساختار آمورف و سختی بالا داراي قابلیت ماشینکاري خوبی بوده که سبب استفاده آن در صنایع گوناگون شده است. میزان فسفر موجود در پوشش نقش مهمی داشته و در نوع ساختار و خواص آن موثر است.[2] پوششهاي با مقدار فسفر کم 1) تا 5 درصد) ساختار میکروکریستالی، پوششهاي با مقدار فسفر متوسط 6) تا 9 درصد) مخلوطی از ساختار کریستالی و آمورف و پوششهاي با مقدار فسفر بالا(10 تا 13 درصد) ساختار آمورف دارند. پوششهاي داراي فسفر بالا مقاومت به خوردگی بهتري دارند اما سختی و مقاومت به سایش آنها کمتر است.[3]
جدیدترین پیشرفت در زمینه پوشش الکترولس نیکل- فسفر رسوبدهی همزمان ذرات جامد در طول پوشش دهی است. این ذرات جامد می توانند ذرات سخت (از قبیل SiC,B4C,Al2O3 و الماس) و یا روانکارهاي خشک (مانند (PTFE,MoS2 باشند. پوششهاي کامپوزیتی الکترولس Ni-P-SiC از لحاظ سختی و مقاومت به سایش جایگزین مناسبی براي پوششهاي کروم سخت در صنایع هوافضا شناخته می شوند.[4]
خواص نهایی پوششهاي کامپوزیتی وابسته به خواص ذرات است که شامل نوع، شکل و سایز ذرات میشود.
بیشتر مطالعات انجام شده روي این پوششها با کاربرد ذرات میکرو سایز بوده است. با این وجود بخاطر خواص مغناطیسی، نوري و مکانیکی منحصر به فرد ذرات نانوسایز کاربرد این ذرات در پوششهاي کامپوزیتی به تازگی مورد توجه قرار گرفته است.[5]
یکی از دلایل استفاده گسترده از پوششهاي الکترولس نیکل-فسفر مقاومت به خوردگی آنهاست کهخصوصاً در مقادیر فسفر بالا بسیار عالی می باشد. در مورد پوشش هاي کامپوزیتی نیکل-فسفر و اثر ذرات افزوده شده بر مقاومت به خوردگی پوشش، در سالهاي اخیر تحقیقاتی صورت گرفته است. با این وجود هنوز نمیتوان در مورد مقاومت به خوردگی کلیه پوششهاي کامپوزیتی و مقایسه آنها با پوشش نیکل-فسفر به طور قطعی نظر داد.در این مقاله سعی شده تا با استفاده از آزمایشات خوردگی انجام گرفته بر روي دو پوشش Ni-P و Ni-P-SiC، یک جمع بندي کلی در رابطه با مقاومت به خوردگی این پوششها ارائه گردد.
-2 روش تحقیق
نمونه هاي مورد استفاده در آزمایشات، همگی از جنس فولاد ST 37 و به ابعاد 40×40×3mm بودند.
مراحل آماده سازي نمونه ها به شرح زیر بر روي تمام نمونه ها انجام شد:
2
سنباده زنی نمونه تا سنبادة شمارة 1200
شستشوي نمونه ها با آب و صابون چربیگیري نمونه ها به مدت 15 دقیقه در دماي 65-70 درجه سانتیگراد در محلول تجاري چربیگیر.
شستشوي نمونه ها با آب مقطر شستشوي نمونه ها به مدت 2 دقیقه در محلول استون شستشوي نمونه ها با آب مقطر
غوطه وري نمونه ها در محلول اسید سولفوریک %10 وزنی به مدت 30 ثانیه شستشوي نمونه ها با آب مقطر ورود به محلول پوشش دهی
براي پوشش دهی از حمام تجاري SLOTONIP 70 A شرکت Schlotter استفاده شد. درصد فسفر پوشش حاصله توسط این حمام 9-10 درصد می باشد. دماي پوشش دهی در محدوده 88-93 درجه سانتیگراد و pH در محدوده 4/5-4/7 بوده است. از نانو ذرات SiC با اندازه متوسط 40 نانومتر براي ایجاد پوشش کامپوزیتی استفاده شده است. حجم حمام مورد استفاده 250 میلی لیتر بوده و از یک همزن مغناطیسی براي چرخش محلول استفاده شد. مدت زمان اعمال پوشش براي تمام نمونه ها یک ساعت تعیین گردید. پس از اتمام مدت زمان پوشش دهی، نمونه ها از محلول پوشش دهی خارج و با آب مقطر شسته شدند.
جهت تعیین جریان و پتانسیل خوردگی از روش پلاریزاسیون استفاده گردید. در تمام آزمایشات یک سطح با ابعاد 1×1 cm براي انجام تست پلاریزاسیون درنظر گرفته شد و مابقی سطح توسط لاك پوشانده شد.
تمام آزمایشهاي پلاریزاسیون با استفاده از یک دستگاه تست پلاریزاسیون مدل
Potentiostat/Galvanostat Model 273A و در یک محلول %3 آب نمک انجام شد. سرعت روبش پتانسیل 2 mV/s و دامنه -0/8 تا 0/8 ولت در نظر گرفته شد. ضمنا براي تعیین مقاومت به خوردگی پوششها از آزمایش امپدانس استفاده گردید.
-3نتایج
نتایج آزمایش پلاریزاسیون پوشش هاي الکترولسNi-P و Ni-P-SiC در شکل1 نشان داده شده است.
مکانیزاسیون پلاریزاسیون مشابهی در کلیه پوششها مشاهده گردید. ECorr براي پوششها مثبتتر از فولاد ST 37 بوده و iCorr نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافت. تمایل به پسیو شدن در هیچ یک از منحنیها
ملاحظه نگردید.
شکل(1 منحنی پلاریزاسیون فولاد ST 37 و دو پوشش اعمالی در محیط .%3 Nacl
شکل(2 منحنی هاي نایکویست براي پوششهاي الکترولس NiP و NiP-SiC در محلول .%3 Nacl
