بخشی از مقاله
چکیده
سطح مواد به دلیل ساختار اتمی آنها، آسیبپذیرترین محل برای حملات متعدد میباشد. بنابراین نیاز است برای بهبود خواص سطح، تمهیداتی اندیشیده شود. یکی از این راهحلها، ایجاد پوششهای هیبریدی است. در این پژوهش، ابتدا بر روی آلومینیم، برای بررسی ضخامت پوشش، عملیات آندایزینگ در دماها، زمانها و ولتاژهای مختلف با محلول اگزالیک اسید 0/3 مولار انجام شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که بیشترین ضخامت لایه - Anodic Aluminium Oxid - AAO در زمان 3 ساعت و ولتاژ 55 ولت در دمای 15 درجه سانتی گراد بدست خواهد آمد. همچنین بررسی های صورت گرفته به وسیله SEM نشان داد که امکان ایجاد پوشش الکترولس هیبریدی AAO/Ni-P در محلول SLOTONIP 70A برروی آلومینیم به خوبی وجود دارد. مقایسه نتایج XRD تشکیل پوشش غیر کریستالی Ni-P بر روی نمونه آندایز شده را تأیید کرد. با اعمال پوشش الکترولس بر روی پوشش اکسیدی می توان زبری و سختی را به ترتیب 0/6 میکرون و 505 ویکرز افزایش داد. علاوه بر این عملیات حرارتی پوششهای هیبریدی نیز در دماهای مختلف و زمان یک ساعت انجام شد. نتایج حاکی از آن است که بیشترین سختی - 1016 ویکرز - در دمای 400 درجه سانتی گراد بدست خواهد آمد.
کلمات کلیدی: پوشش هیبریدی، آلومینیم، آبکاری الکترولس، آندایزینگ
مقدمه
آلومینیم و آلیاژهای آن به خاطر ویژگیهای منحصربهفرد اعم از غیر سمی بودن، پارامغناطیس بودن و دانسیته کم یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت است. اما عواملی مانند سختی و مقاومت سایشی کم و مشکلات روغنکاری باعث محدودیت در استفاده از آلومینیم در برخی موارد شده است. برای رفع این مشکل و بهبود هرچه بهتر خواص سطحی آن از روشهای مختلف پوشش دهی استفاده میشود.[1] یکی از روشها آندایزینگ است که درواقع یک نوع خوردگی کنترلشده سطح آلومینیم در الکترولیت اسیدی برای رسیدن به یکلایه اکسیدی یکنواخت و پیوسته بوسیله عبور جریان از الکترولیت میباشد. با توجه به ارزان و آسان بودن آندایزینگ یکی از روشهای پوشش دهی پرکاربرداست.[2]
پوشش اکسیدی حاصل از فرایند آندایزینگ شامل یکلایه متخلخل ضخیم خارجی می باشد که از زیر لایه توسط یکلایه نازک سدی جداشده است. این ساختار متخلخل پایه بسیار مناسبی برای ساخت مواد مختلف با ساختار نانو و یا اعمال پوششهای بعدی و تولید پوششهای هیبریدی با خواص سطحی مناسب میباشد3]و.[4اعمال پوششهای سل ژل - برای بهبود مقاومت به خوردگی - ، الکتروانباشت - بهبود خواص مغناطیسی و تولید نانولولهها - و رسوبشیمیایی - بهبود خواص مکانیکی - روی سطح آندایز شده از جمله روشهای متداول و مرسوم میباشند.[7-5]یکی دیگر از روشهای پوششهای اعمالی روی - Anodic Aluminium Oxid - AAO آبکاری الکترولس نیکل است.
در آبکاری الکترولس نیکل، از منبع جریان خارجی استفاده نمی شود و رسوب، نتیجه احیای یون فلزی به اتم فلزی در حضور عوامل احیاکننده است و الکترون موردنیاز بوسیله واکنشهای شیمیایی درون حمام تأمین میگردد.[8] به دلیل مزایایی همچون خواص مکانیکی مناسب، ایجاد لایه یکنواخت، عدم نیاز به تجهیزات الکتریکی جهت آبکاری و نبود محدودیت در حجم سیستم، پوششهای الکترولس اهمیتویژه صنعتی یافته اند. امروزه آبکاری الکترولس کاربردهای متنوعی در صنایع گوناگون مانند هوافضا،الکترونیک، نفت و گاز پیداکرده است.[9]بنابراین اعمال پوشش هیبریدی AAO/Ni-P بیشتر خواص سطحی آلومینیم باشد. هدف از آلومینیم و بررسی ویژگی های این پوشش مانندمیتواند یک نوع پوشش بسیار مناسب برای بهبود هر چهاین پژوهش تولید پوشش هیبریدی بر روی ضخامت، سختی و زبری می باشد.
مواد و روش تحقیق
انتخاب زیرلایه
ترکیب شیمیایی آلیاژ آلومینیم 2010 مورداستفاده در این پژوهش جدول 1 آورده شده است.
آمادهسازی نمونهها برای فرایند آندایزینگ
ابتدا نمونه هایی با ابعاد10×10×1میلیمتر آماده شدند. سپس این نمونه ها تا سنباده 2400 سنبادهزنی شده و در ادامه با استفاده از پودر آلومینا 1 میکرونی پولیش شدند. برای حذف هرگونه اکسید و یا چربیها و آلودگیهای باقیمانده ابتدا نمونهها به مدت 5 دقیقه در دمای محیط در محلول 10درصد وزنی از NaOH قرار داده شدند، سپس با آب مقطر شسته شدند. پسازاین مرحله برای 3دقیقه در محلول 5 درصد وزنی اسید نیتریک در دمای اتاق برای آمادهسازی سطح غوطهور شدند. بعدازاین مرحله دوباره با آب مقطر شستشو و درنهایت خشک شدند. نمونه ها در داخل یک راکتور از جنس تفلون حاوی اسید اگزالیک 0/3 مولار قرار گرفتند.
فرایند آندایزینگ
در فرایند آندایزینگ نمونهها بهعنوان آند و یک ورق آلومینیمی خالص با ابعاد 30×30×1 میلیمتر بهعنوان کاتد در نظر گرفته شد. بهمنظور بررسی ضخامت پوشش اکسیدی، فرایند آندایزینگ برای 1 ساعت در ولتاژهای مختلف 35، 45 و 55 ولت و همچنین در ولتاژ ثابت 55 ولت در زمانهای مختلف 1، 2، 3 ساعت و دماهای 10و 15 درجه سانتی گراد انجام شد.
اعمال پوشش الکترولس نیکل-فسفر
در پایان مرحله قبل نمونهای که بیشترین ضخامت را دارا بود بهعنوان یک زیر لایه برای بررسی پوشش نیکل-فسفر بر روی آن انتخاب شد. ازآنجاکه پوشش آندایز، اکسیدی است، بنابراین بهعنوان یک زیرلایه غیرفلزی با فعالیت کاتالیکی غیر ذاتی در پوشش دهی الکترولس میباشد.[10] بنابراین قبل از ورود به
