بخشی از مقاله
چکیده
ایجاد پوششهای فلزی - آلیاژی - از مهمترین فرآیندهای تکمیلی بر روی مواد مهندسی است که برای اهداف مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. در این میان پوشش نیکل- فسفر روی فلزات و آلیاژها و بخصوص بر روی فولادها می تواند نقش مقاومت به خوردگی و مقاومت به اکسیداسیون را داشته باشد. در تحقیق حاضر پوشش آلیاژی نیکل- فسفر با استفاده از فرآیند آبکاری الکترولس بر روی فولاد CK45 با میزان فسفر متفاوت ایجاد شد و تاثیر فسفر و دمای عملیات حرارتی روی ساختار و خواص پوشش حاصل تحت بررسی قرار گرفت. مطالعه مورفولوژی پوششها و ارزیابی ریزساختاری از سطح مقطع و سطح نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM مجهز به طیف نگار تفکیک انرژی - EDS - و بررسی آنالیز فازی توسط آنالیز پراش اشعه ایکس - - XRD صورت گرفت.
مطابق نتایج حاصل از تصاویر SEM و آنالیز EDS، پوشش حاصل به طور یکنواخت با ضخامت میانگین 2,61 ʽm و مورفولوژی گل کلمی شکل تشکیل شد. آنالیز فازی توسط XRD نیز نشان داد که قبل از عملیات حرارتی، پوشش نیکل- فسفر با ساختار نیمه آمورف و بعد از عملیات حرارتی بصورت فازهای نیکل کریستالی و فسفید نیکل تشکیل می شود و به همین دلیل سختی پوشش پس از عملیات حرارتی افزایش یافت. نتایج میکروسختی سنجی حداکثر سختی را در دمای 400 نشان داد.
مقدمه
در بسیاری از زمینه های صنعت ، ابزار، ماشین آلات ، قطعات و دستگاه های دیگر با سختی بالا و سایش مناسب و مقاومت در برابر خوردگی، برای مقاومت در برابر بار، ناشی از تأثیرات محیطی و تکنولوژیکی است. این خواص را می توان به طور مؤثر و از لحاظ اقتصادی با تولید پوشش های الکترولس نیکل- فسفر به دست آورد. پوشش های نیکل- فسفر به طور گسترده ای در هوافضا، خودرو، صنایع شیمیایی و همچنین در تولید نفت مورد استفاده قرار می گیرند.
به منظور تساوی پذیری و همچنین تسهیل در زیرلایه محافظتی که از دیگر ویژگی های خاص آنها نیز هستند برای استفاده در صنایع الکترونیک ترجیح داده می شوند4-1] و.[5 آبکاری الکترولس یا اتوکاتالیک یک روش آبکاری توسط واکنش های شیمیایی بدون نیاز به هدایت جریان التریکی خارجی است.[ 6-1] تولید الکترولس از پوشش های نیکل - فسفر امروزه یک روند به خوبی تاسیس شده است که در بسیاری از مقالات مورد استفاده قرار گرفته است. مشخص شده که محتوای فسفر و تمام ویژگی های دیگر پوشش به ترکیبات حمام بستگی دارد.
[2] بر اساس محتوای فسفر آلیاژهای فسفر می توانند به عنوان کم - کمتر از 5 وزنی - ، متوسط 9-6 - وزنی - و فسفر بالا - بیش از10 وزنی - باشند. پوشش های رسوبی تولید شده توسط این روش دارای ساختار فازغیرتعادل هستند که می تواند نانوکریستال - کم فسفر - مخلوطی از نانوکریستال و آمورف - فسفرمتوسط - و کاملا آمورف - فسفربالا - باشند. همچنین رابطه بسیار مناسبی بین محتوای فسفر و سختی پوشش وجود دارد.
با استفاده از روش عملیات حرارتی ساختار پوشش ها به نیکل کریستالی با فازهای Ni3P تبدیل می شود که بیشتر سختی پوشش را افزایش می دهد. در این پژوهش ، ابتدا پوشش نیکل - فسفر با میزان فسفر مختلف بر روی فولاد ساده کربنی با روش الکترولس اعمال گردید . سپس به منظور دستیابی به پوشش کریستالیزه ، نمونه ها تحت شرایط دمایی مختلف عملیات حرارتی شدند و سختی ، میکروساختار ، ضخامت و ترکیب پوشش قبل و بعد از عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش تحقیق
ترکیب زیرین فولاد در جدول1 آمده است. نمونه های فولادی در اندازه 35* 55 mm تهیه شدند. قبل از اینکه نمونه ها در محلول پوشش قرار گیرند جهت آماده سازی نمونه ها سطح آنها مورد سنگ زنی و پرداخت قرار گرفت. مواد مورد نیاز برای ساخت حمام و غلظت اجزاء برای رسوب الکترولس نیکل - فسفر در جدول 2 و 3 نشان داده شده است. برای ایجاد پوشش از محلول تجاری الکترولس SLOTONIP 70A ساخت شرکت اشلوتر آلمان استفاده گردید.
نمونه ها در سه گروه با میزان درصد فسفر متفاوت 5% - ، 10% و - 15% آماده شدند در مرحله بعد برای بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر ریز ساختار و سختی پوشش نمونه ها در دماهای 300 ،400 و500 درجه سانتی گراد توسط کوره - - Exiton تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. نمونه ها در هر دما به مدت زمان 1 ساعت در کوره نگهداری شده و پس از خروج جهت سرد شدن در دمای محیط قرار گرفتند . میکرو سختی بر روی مقطع پوشش توسط تست سختی سنج ویکرز - HVS - 1000 - با 10 گرم بار و10 ثانیه زمان نگهداری اندازه گیری شد.
مورفولوژی سطح و مقطع نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - مدل TSCAN-VEGA ساخت کشور چین با فیلامان تنگستن و ولتاژ کاری30 KV مجهز به آنالیز تفکیک انرژی - EDS - مورد بررسی قرار گرفتند. هم چنین جهت تعیین ترکیب شیمیایی به صورت عنصری بر روی نمونه ها آنالیز EDS انجام شد. جهت شناسایی فازها و ترکیب شیمیایی پوشش از دستگاه پراش اشعه ایکس - XRD - ، مدل PW 1730 ، ساخت شرکت PHILIPS کشور هلند، با فیلامان نیکل ، پرتو CuKa استفاده شد.
