بخشی از مقاله
چکیده
زیرکونیا - - به علت دارا بودن خواصی همچون استحکام و سختی بالا و مقاومت سایشی استثنایی به طور گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. پوشش های الکترولسی نیکل بدلیل اینکه می توانند بر روی غیر هادی ها و یا قطعاتی با اشکال پیچیده اعمال شوند، کاربردهای وسیعی پیدا کرده اند. با توجه به خواص سایشی و مقاومت به خوردگی بالای زیرکونیا، با اضافه کردن نانو مواد اکسید زیرکونیم، پوشش نیکل -بور از لحاظ مقاومت به سایش و سختی بهینه خواهد شد. بر این اساس با اضافه نمودن 2 ⁄ نانو زیرکونیا در محلول الکترولس نیکل - بور، پوشش بر روی سطح نمونه هایی از جنس فولاد CK45 ایجاد گردید. نمونه ها تحت عملیات حرارتی به مدت یکساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. اضافه کردن نانو ذرات زیرکونیا و اعمال عملیات حرارتی بر مورفولوژی و رفتار سایشی پوشش ها با انجام آزمونهای میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EDX، آزمایش سایش پین بر روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین سختی پوشش های حاصل قبل و بعد از عملیات حرارتی و اضافه کردن ذرات نانو زیرکونیا توسط دستگاه ریزسختی سنج ویکرز اندازه گیری شد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص گردید که اضافه کردن نانو ذرات زیرکونیا همچنین اعمال عملیات حرارتی باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش پوشش می گردد.
کلمات کلیدی: نانو ذرات ، ، الکترولس نیکل -بور، مقاومت به سایش، سختی، زیرکونیا
مقدمه
یک پوشش خوب می تواند خسارت ناشی از اصطکاک و تولید حرارت را کاهش و مقاومت به سایش را بهبود دهد، پراکنده سازی حرارت را یاری کرده و بعنوان مانعی در برابر خوردگی عمل نماید. بطور فزاینده ای ، وسایل و تجهیزات مطلوب پوششی نیاز دارند که بتواند کلیه این عوامل را به اجرا بگذارد. با این حال ، معمول تر آن است که به جای یک چنین پوششی یک سامانه از پوشش و روان ساز استفاده شود .[1]در فرایند آبکاری الکترولس، یونهای فلزی و عامل احیاکننده فقط در حضور کاتالیزور با یکدیگر واکنش داده و بنابراین برای شروع واکنش احیا، مواد پایه باید فعال شده باشند و یا اینکه سطح زیرلایه را باید توسط کاتالیزورهای مناسب فعال نمود.[2]
در بین پوشش های مختلف تولیدشده به روش الکتروس ، پوشش های پایه نیکل به دلیل داشتن مقاومت بالای خوردگی و سایشی اهمیت به سزایی دارند و به طور گسترده مورد استفاده قرارگرفته اند .[3]
سختی پوششهای الکترولس نیکل یکی از مهمترین دلایل کاربردهای صنعتی آن است. سختی پوششهای رسوب الکتریکی نیکل در اثر عملیات حرارتی به دلیل تبلور مجدد و رشد دانه کاهش یافته در صورتی که در پوششهای الکترولس نیکل، سختی تا حد پوششهای کروم سخت افزایش مییابد .[3] از آنجائی که سختی پوشش های Ni-B بسیار بالاتر از پوشش های Ni-P بوده و با اعمال یک سیکل عملیات حرارتی مناسب می توان به سختی برابر و یا حتی بیشتر از سختی پوشش کروم سخت رسید و همچنین با توجه به مقاومت سایش بالای این نوع پوشش ها، پوشش های Ni-B به شدت مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است 2]و4و.[5
چسبندگی پوششهای الکترولس نیکل به اکثر فلزات بسیار عالی است. واکنش جانشینی اولیه که روی سطح اکتیو فلزات انجام میگیرد به همراه توانایی حمام برای جداکردن ذرات ریز، امکان ایجاد پوششی با باند فلزی و مکانیکی خوب با زمینه را فراهم خواهد کرد.[4 ]زیرکونیا به دلیل استحاله فازی می تواند به واسطه مکانیزم های مختلفی چون انحراف مسیر ترک، ایجاد تنش های فشاری بر لب های ترک و ایجاد ریز ترک ها انرژی گسترش ترک را کاهش داده و باعث کند شدن رشد ترک بشود. به این ترتیب حضور زیرکونیا به عنوان فاز ثانویه در سرامیک های مختلف باعث افزایش چقرمگی می شود[5]تحقیقات. صورت گرفته عمدتاً مرتبط با افزودن نانو ذرات به پوشش های الکترولس نیکل - فسفر بوده است.
در این پژوهش با استفاده از نانو ذرات زیرکونیا، پوشش کامپوزیتی نیکل - بور - زیرکونیا تهیه شده و نقش نانو ذرات زیرکونیا در رفتار تریبولوژیکی پوشش ها قبل و بعد از عملیات حرارتی در400℃ بررسی شده است.
مواد و روش تحقیق
نمونه ها در ابعاد 25×25 میلیمتر و ضخامت 3mm از جنس فولاد CK45 تهیه گردیدند و برای بدست آوردن چسبندگی مناسب به ترتیب با سنباده های 800، 1000، 1200 و 1500 سطح آن ها کامل پولیش گردید. سپس در استون به مدت 15 دقیقه و در محلول قلیایی 20 ⁄ کربنات سدیم به مدت 10 دقیقه تمیزکاری و چربی زدایی شدند. قبل از غوطه وری در حمام الکترولس، در محلول اسیدکلریدریک 50 درصد حجمی جهت فعال سازی به مدت 30 ثانیه قرارداده شدند و پس از شستشوی کامل با آب مقطر درون محلول الکترولس گردیدند. ترکیب شیمیایی و شرایط حمام الکترولس نیکل - بور و الکترولس نیکل - بور- زیرکونیا در جدول شماره1 آورده شده است.
جدول.1 ترکیب شیمیایی و شرایط عملیات حمام الکترولس نیکل - بور و نیکل -بور-زیرکونیا
الکترولس اضافه گردید .[6] در این پژوهش از نانو ذرات - US Research Nanomaterials, 20nm - ZrO2 با خلوص % 99/95 برای ایجاد پوشش کامپوزیتی استفاده گردید. - شکل - 1
