بخشی از مقاله
چکیده
پوششهاي کامپوزیتی پایه نیکل به همراه فاز تقویت کننده به دلیل دارا بودن محدوده وسیعی از خواص کاربردي از اهمیت صنعتی قابل توجهی برخوردار بوده و از پوششهاي بسیار مهم در صنایع مختلف به شمار میرود. در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Ni-Co-TiO2 به روش آبکاري الکتریکی جریان مستقیم بر روي زیرلایه فولادي زنگ نزن 430 ایجاد شد. پس از آن تأثیر مقادیر مختلف سورفکتانت SDS بر روي میکروسختی، مورفولوژي و مقدار نشست ذرات در پوشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش غلظت سورفکتانت SDS تا مقدار 0/2 گرم بر لیتر در حمام سبب دافعه بین ذرات و کاهش آگلومراسیون شده و نهایتا منجر به افزایش همرسوبی ذرات و میکروسختی پوشش میشود.
مقدمه
ازفولاد در تمام صنایع به صورت گوناگون استفاده می شود و طول عمر واحد هاي صنعتی تا حد زیادي به خواص این فولادها بستگی دارد. پوشش دادن از روش هاي تکمیل سطح مواد است که به منظورهاي مختلفی ازجمله مسائل تزئینی، بهداشتی و مکانیکی اعمال می شود و با استفاده از آن می توان خواص خوردگی ،سایشی ،اصطکاکی فلزات را بهبود بخشید و هزینه تولید را با توجه به عمر نهایی کاهش داد. براي تولید پوششهاي کامپوزیتی از روش آبکاري الکتریکی استفاده میشود.
آبکاري الکتریکی فرآیندي است که در آن با استفاده از جریان برق لایه نازکی از یک فلز روي سطح فلزي دیگر رسوب داده می شود. جریان برق و عوامل احیا کننده که در این فرآیند مصرف می شوند ارزان هستند. این امر توجیه اقتصادي خوبی براي توسعه این روش است. آبکاري یکی از بیشترین تکنیک هاي اقتصادي عالی و عملی براي تولید کامپوزیت هاي زمینه فلزي است. آبکاري الکتریکی یک راه نسبتا آسان و ارزان از رسوب فیلمهاي نازك و ضخیم روي سطوح رسانا بدون آسیب زیرلایهها است. یک سلول آبکاري شامل آند - ورق نیکل - ، کاتد - زیر لایه فولادي - ، محلولهاي فلزي آبی - محلول آبکاري نیکل مانند سولفات نیکل که شامل یونهاي Ni2+ و So42- است - و یک منبع نغذیه میباشد
با توجه به اینکه در پوششهاي کامپوزیتی خواص فاز زمینه و ذرات ثانویه با هم ترکیب میشوند، خواص ویژه از قبیل استحکام خوب در دماي بالا، هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین حاصل میشود. اگرچه ممکن است ذرات منجر به ترك یا خلل و فرج و یا تنشهاي درونی مخصوصا در فصل مشترك و در نتیجه منجر به خوردگی تنشی و موضعی و تردي پوشش شوند
آبکاري الکتریکی ذرات سخت ثانویه در زمینه فلزي داراي مزایایی از قبیل دماي کاري پایین، هزینه پایین و ایجاد پوششهایی با خواص مختلف با تغییر شرایط الکتروشیمیایی میباشد. ذرات سخت ثانویه باعث تقویت در خواص مکانیکی، تریبولوژیکی، ضد خوردگی و ضد اکسیداسیون پوشش میشوند4]و.[5 اخیرا تلاش زیادي در ساخت پوششهاي کامپوزیتی زمینه فلزي با استفاده از ذرات نانو و میکرو به لحاظ تکنولوژیکی به منظور افزایش خواص این پوششها شده است، با این حال آگلومره شدن ذرات بسیار ریز به دلیل سطح انرژي بالاي ذرات نمیتواند به طور کامل برطرف شود
حساسیت ریزساختار و خواص نهایی پوشش به پارامترهاي زیادي وابسته است. عواملی از جمله میزان غلظت ذرات در حمام آبکاري، دانسیته جریان اعمالی و pH محلول آبکاري بر روي مقدار نشست ذرات در پوشش، مورفولوژي و خواص مکانیکی پوشش از جمله میکروسختی تأثیرگذار میباشند. از دیگر پارامترهاي مؤثر در آبکاري میتوان به دماي حمام آبکاري، مدت زمان آبکاري، سرعت همزدن و حضور انواع افزودنیها اشاره کرد.[8] افزودنیهاي مختلفی جهت دستیابی به خواص بهتر پوشش از قبیل کاهش زبري سطح، مقدار بیشتر هم-رسوبی ذرات، توزیع یکنواخت ذرات در پوشش، افزایش مقاومت سایشی و افزایش میکروسختی استفاده میشوند.
افزودنی آنیونی SDS منجر به دافعه بین ذرات و کاهش آگلومراسیون شده و نهایتا همرسوبی ذرات در پوشش را افزایش میدهد.[9] پوششهاي Ni-Co براي چندین دهه با توجه به خواص منجصر به فرد خود از قبیل استحکام بالا، مقاومت به سایش خوب، مقاومت در برابر خوردگی مطلوب و خواص مغناطیسی خاص مورد بررسی قرار گرفته و به طور گسترده در دستگاههاي الکترونیکی استفاده میشوند.
در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Ni-Co-TiO2 بر روي زیرلایه فولادي به روش آبکاري الکتریکی رسوب داده شد. پس از آن تأثیر مقدار سورفکتانت SDS بر روي سختی، 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*2 میلیمتر 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 شده است، قرار داده شدند.
جدول -1 ترکیب و شرایط حمام آبکاري
