بخشی از مقاله
چکیده
پوششهاي کامپوزیتی از جمله پوششهایی هستند که به لحاظ خواص مناسب نظیر مقاومت به سایش، مقاومت به اکسیداسیون و سختی مورد توجه قرار گرفتهاند. در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Ni-Co-TiO2 با استفاده از تکنیک رسوبدهی الکتریکی به روش جریان مستقیم تحت دانسیته جریان 15 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و غلظتهاي مختلف ذرات TiO2 بر روي زیرلایه فولادي ضد زنگ 430 ایجاد شد. پس از آن تأثیر مقدار pH و غلظت ذرات TiO2در حمام بر روي مورفولوژي و مقدار نشست ذرات در پوشش مورد بررسی قرار گرفت. جهت مشاهده مورفولوژي از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و جهت تعیین فازها از دستگاه پراش اشعه ایکس - XRD - استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش pH تا مقدار 4/5 و افزایش غلظت ذرات در حمام میزان نشست ذرات بر روي پوشش افزایش مییابد
کلمات کلیدي: فولاد ضد زنگ AISI 430، پوشش کامپوزیتی، غلظت ذرات TiO2، pH، نشست ذرات
مقدمه
یکی از مهمترین قسمتهاي هر قطعه مهندسی سطح است. نکته قابل توجه این است که اغلب قطعات در اثر عیوب سطحی میشکنند.[1] آبکاري الکتریکی لایههاي زمینه فلزي به طور کلی به تغییر سطح زیرلایه به منظور تولید رنج وسیعی از مواد مفید با بهبود خواص مکانیکی، تزئینی، الکتروشیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی یا خواص نوري اعمال میشود. آبکاري پوششهاي آلیاژي فلزي، فرایند پیچیدهاي با بیش از یک فلز واحد و شامل کنترل چندین پارامتر عملیاتی و شیمیایی است. آبکاري الکتریکی پوشش کامپوزیتی اشاره دارد به فرایند الکترولیتی که یونهاي فلزي کاهش داده شده همراه با ذرات سرامیکی، روي یک زیرلایه رسوب داده میشوند و یک ساختار کامپوزیتی از یک فلز زمینه با ذرات پراکنده تشکیل میشود.[2]
در دهههاي اخیر روشهاي مختلفی مثل رسوب بخار فیزیکی، رسوب بخار شیمیایی، القاء یونی، جت پلاسما، رسوب پرتو لیزر و آبکاري الکتریکی براي ایجاد پوششهاي کامپوزیتی گسترش یافته است.از بین این روشها، روش آبکاري الکتریکی ارزش فراوانی دارد. زیرا میتوان از قطعات مختلف با اندازه و شکلهاي مختلف به عنوان زیرلایه استفاده نموده و با قیمت مناسبی روي سطح آنها را پوشش داد. اخیرا براي تولید پوششهاي کامپوزیتی زمینه فلزي از این روش استفاده شده است که زمینه هایی مثل نیکل، مس، کبالت و ... و تقویت کنندههایی مثل Al2O3، TiO2، SiC، MoS2، WC و... را با هم ترکیب کردهاند. حضور ذرات سرامیکی در پوشش برخی خواص مثل مقاومت به اکسیداسیون، میکروسختی، مقاومت سایشی و مقاومت به خوردگی را بهبود میبخشد.[3]
میزان و توزیع ذرات در حین فرایند آبکاري فلزي به پارامترهاي مختلفی از جمله ترکیب حمام، دما، دانسیته جریان، زمان، PH و افزودنیها بستگی دارد .[4]
نکته قابل توجه این است که ذرات فاز ثانویه تمایل به آگلومره شدن در حمام دارند که این مسئله به خاطر انرژي سطحی آزاد و غلظت بالاي ذرات می باشد.[3] به وسیله روشهاي فیزیکی و یا شیمیایی میتوان فصل مشترك ذرات را تغییر داد و آگلومراسیون ذرات را کاهش داد. روشهاي شیمیایی شامل استفاده از افزودنیها مانند سورفکتانتها و روش فیزیکی شامل آلتراسونیک میباشد.[5]
نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاري به کار گرفته میشود.آبکاري نیکل شبیه به دیگر فرایندهاي آبکاري است که آندهاي فلزي قابل حل به کار گرفته میشوند. نیاز به عبور جریان مستقیم بین دو الکترود دارد و در یک رسانا غوطهور میشود. جریان مستقیم باعث میشود یکی از الکترودها - آند - حل شود و الکترود دیگري - کاتد - با نیکل پوشش داده شود.[6]پوششهاي Ni-Co به طور گسترده به دلیل خواص مکانیکی منحصر به فرد، خواص ضد زنگ بالا، پایداري حرارتی خوب و خواص مغناطیسی خاص استفاده می-شوند]٧.[
در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Ni-Co-TiO2 بر روي زیرلایه فولادي به روش آبکاري الکتریکی رسوب داده شد. پس از آن تأثیر مقدار pH و غلظت ذرات TiO2 در الکترولیت بر روي مورفولوژي و میزان نشست ذرات در پوشش بررسی شده است.
مواد و روش تحقیق
براي تولید پوششهاي کامپوزیتی Ni-Co-TiO2 از نمونههایی از جنس فولاد AISI430 با ابعاد 10*10*2میلیمتر به عنوان کاتد و از ورق نیکل با خلوص بالا - %99/9 - با ابعاد 20*20*3 میلیمتر به عنوان آند استفاده شد. عملیات آمادهسازي نمونهها قبل از آبکاري به این صورت بود که در ابتدا صفحات فولادي با سنبادههاي 400، 600، 800 و 1200 پولیش شده و عملیات چربیگیري با استفاده از استون به مدت زمان 10 دقیقه در دستگاه آلتراسونیک صورت گرفت. پس از خروج مجددا با آب مقطر شسته و در مرحله آخر به منظور فعالسازي سطح در محلول اسید سولفوریک %10 به مدت 90 ثانیه اچ شده و با آب مقطر تمیز گردیدند. نمونه-ها بلافاصله بعد از آمادهسازي در محلول الکترولیت که ترکیب شیمیایی و شرایط آبکاري آن در جدول 1 آورده شدهاست، قرار داده شدند.
جدول -1 ترکیب و شرایط حمام آبکاري
