بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق که با هدف ساخت پوشش نیکل - آلومیناید با استفاده از روش آبکاری نیکل و سپس سمنتاسیون پودری آلومینیوم انجام شد ، پوشش به طور موفقیت آمیزی ایجاد شده است . برای آبکاری نیکل از حمام وات و حمام سیتراتی استفاده شده است. قبل از آبکاری نیکل نمونه ها به منظور چسبندگی بیشتر پوشش نیکل از حمام نیکل وود استرایک استفاده شد. در دماهای 1000، 1050 و 1100 درجه سانتی گراد آلومینایز برروی پوششهای نیکلی با زیر لایه فولاد 316 انجام شد.
مکانیزم تشکیل این پوشش و مقاومت آن در برابر اکسیداسیون بررسی ساختار آن توسط متالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی - SEM - ، آنالیز میکروسکوپی به کمک EDX - آنالیز خطی - و آنالیز فازی لایه سطحی توسط XRD مورد ارزیابی قرار گرفت .
بررسی های انجام شده بر روی مکانیزم تشکیل پوششهای آلومیناید ساده و نیکل - آلومیناید نشان داد که در مرحله آلومینایزینگ ، پوشش ابتدا نفوذ آلومینیوم به داخل و سپس با نفوذ نیکل به خارج تشکیل شده است . زیر لایه نیکل باعث افزایش ضخامت پوشش نسبت به پوشش آلومیناید ساده می گردد و تمایل به تشکیل فاز NiAl را پس از آلومینایزینگ افزایش می دهد .
مقدمه
نیکل فلزی است سفید که سختی آن در حدود سختی فولاد است و مقاومت آن در مقابل خوردگی در آب و اتمسفر بالا ست . سرعت خوردگی آن در اتمسفر 0.02 تا 0.2mpy است و حتی در زمانهای طولانی بر اثر تشکیل اکسید نیکل ، که غیر فعال است ، سرعت خوردگی از این مقدار هم کمتر می شود
اگر چه نیکل قابل انعطاف است ولی انعطاف پذیری پوشش های نیکلی به روش تهیه آنها و درجه خلوص پوشش بستگی دارد ، اکثر پوشش های نیکلی ، خصوصا پوشش های براق با مواد آلی ، تردند و تنش های داخلی زیادی دارند ، همچنین پوشش های نیکلی حاصل از روشهای شیمیایی سختی بیشتری دارند و تردی ، مقاومت در برابر خوردگی و خواص دیگر آنها کاملا با پوشش های الکترولیزی فرق دارد زیرا فسفر با بران در رسوب دخالت می کند و پوشش های حاصل از محلول های کمپلکس غیر چسبنده است
اگر نیکل به طور آزاد در محلول خورنده قرار گیرد سطحش کدر می شود . ولی پوشش های نیکلی روی آهن با وجود کدر کردن سطح ، آنرا محافظت می کنند . این پوشش ها در مقابل اسیدها نیز بسیار مقاوم اند . وقتی پوشش نیکل را برای تزیین به کار می برند روی آن را با کروم براق می کنند تا کدری نیکل دیده نشود ، در چنین حالتی در محلهایی که کروم متخلخل است نیکل زیر آن دچار حمله موضعی و خوردگی حفره ای می شود و به سرعت خورده می شود . در اتمسفر صنعتی پوشش نیکل با ضخامت 25 میکرون در نواحی متخلخل کروم در طی 6 هفته از بین میرود ، زیرا روی این سطوح کوچک نیکل ، چگالی جریان آندی زیاد است
درجه خوردگی پوشش های نیکل به مواد دیگری که در پوشش داخل می شود بستگی دارد و پوشش های الکترولیزی محتوی سولفور ، پوشش های براق از مواد آلی ، سریعتر از پوشش های خالص تر ، نیمه براق تیره، خورده می شوند .به همین دلیل پوشش های دوگانه ، با لایه نیمه براق زیرین و لایه براق رویی را بکارمی برند، تا وقتی خوردگی رخ می دهد لایه بالایی خورده شود و از لایه پایینی محافظت شود ، با استفاده از این روش عمر لایه نیکل 25 میکرونی خیلی بیشتر از موقعی خواهد بود که روی نیکل را با کروم پوشاندهایم و سرعت خوردگی به 0.2 mpy و یا کمتر کاهش می یابد.
توسعه مواد مقاوم به حرارت از سال 1906 توسط مارش و با آلیاژ موسوم به آلیاژ هیتر با ترکیب %20 کروم و %80 نیکل آغاز شد در سال 1929 با افزودن مقادیر کمی Al و Ti به این آلیاژ ، افزایش قابل ملاحظه ای در استحکام خزشی ملاحظه شد که علت تشکیل فازکوهرنت گاما با ترکیب Ni3Al بود این یافته جدید سرآغازی در فرآیند استحکام دهی سوپر آلیاژها توسط پدیده رسوب سختی بود روند پیشرفت این مواد تا به امروزه ادامه یافته به طوری که مواد پبشرفته امروزی در دمای 1100 درجه سانتی گراد و حتی بالاتر نیز به خوبی کار می کنند به این گروه از مواد فلزی به طور کلی سوپرآلیاژها گفته می شود.
علاوه بر اکسیداسیون و خوردگی داغ ، یکی دیگر از عوامل تخریب سطح ، نفوذ متقابل بین عناصر پوشش و فلز پایه در دمای بالا می باشد. دمای بالا سبب نفوذ عناصر پوشش به سمت فلز پایه و متقابلا نفوذ عناصر آلیاژی فلز پایه به سمت پوشش می گردد ، این پدیده ضمن تغییر ترکیب و ساختار فلز پایه ، بر خواص حفاظتی پوشش نیز تاثیر خواهد داشت . به عنوان مثال ، نفوذ نیکل از فلز پایه به داخل پوشش در سوپر آلیاژهای پایه نیکل باعث کاهش درصد Al در پوشش شده و به تدریج مقاومت در برابراکسیداسیون و خوردگی داغ پوشش - که به دلیل غنی بودن آن از Al است - کاهش می یابد
اگرچه آلیاژهایی که برای کار در دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرند در برابر خوردگی داغ و اکسیداسیون مقاوم می باشند، اما به منظور افزایش طول عمر آنها ،از انواع پوشش های محافظ بر روی سطح استفاده می شود . استراتژی توسعه ای در طراحی توربین های گازی ، افزایش راندمان آنهاست که لازمه آن افزایش دمای گاز ورودی به توربین می باشد ، به عنوان نمونه افزایش دمای گاز ورودی از 900 به 1250 ، با ثابت بودن مقدار سوخت ، 30 درصد راندمان خروجی توربین را افزایش می دهد.
پوشش های محافظ در برابر خوردگی داغ و اکسیداسیون دمای بالا ، بر اساس غنی سازی سطح از عناصر Al ،Cr ،Si و یا ترکیبی از این عناصر پایه گذاری شده اند . دو نوع پوشش رایج که از عناصر فوق بهره می گیرند عبارتند از : -1پوشش مقاوم به اکسیداسیون -2 پوشش سد حرارتی - . - TBC
