عنوان پایان‌نامه
اعمال پوشش های نانو کامپوزیتی Ni-W/sic به روش آبکاری الکتریکی و بررسی خواصی سایشی و خوردگی آن ها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 952;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53060
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- حسین شمامی
- استاد راهنما
- احمدعلی آماده
- چکیده
- چکیده پوشش های کامپوزیتی زمینه نیکل سختی و مقاومت به سایش بالایی از خود نشان می دهند و به عنوان جایگزینی مناسب از نظر زیست محیطی برای آبکاری کرم سخت مطرح هستند. در این تحقیق پوشش-های نانوکامپوزیتی Ni-W/SiC با استفاده از جریان پالسی مربعی بر روی فولاد ساده کربنی ایجاد و رفتار سایشی و خوردگی آن ها بررسی شد. برای ایجاد پوشش از حمام واتس حاوی غلظت های مختلف نانوذرات کاربید سیلیسیم و افزودنی هایی مانند فعال ساز سطحی (SDS) و ساخارین استفاده شد. تاثیر غلظت نانوذرات SiC در حمام و پارامتر های آبکاری پالسی چون پیک دانسیته جریان، چرخه کاری و فرکانس پالس بر خواص فوق الذکر مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی سطحی و بافت کریستالوگرافی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس بررسی شد. سختی پوشش ها توسط دستگاه میکروسختی سنج ویکرز اندازه گیری و رفتار سایشی و خوردگی پوشش ها به ترتیب با استفاده از آزمون سایش پین روی دیسک و آزمون پلاریزاسیون در محلول 5/3 درصد وزنی NaCl صورت گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دانسیته جریان تا mA/cm240 و چرخه کاری تا 30 درصد، هم رسوبی نانوذرات در پوشش را افزایش داد که در نتیجه آن میکروسختی، مقاومت به سایش و خوردگی پوشش ها افزایش پیدا کرد. افزایش بیشتر در این دو پارامتر، افت خواص ذکر شده را به دنبال داشت. با افزایش فرکانس پالس، هم رسوبی نانوذرات در پوشش افزایش یافته اما به دلیل تغییر بافت زمینه از (111) به (200)، میکروسختی و مقاومت به سایش پوشش ها بعد از رسیدن به یک مقدار بیشینه در فرکانس Hz 10 کاهش پیدا کرد در حالی که مقاومت به خوردگی با افزایش فرکانس بیشتر شد. غلظت نانوذرات SiC در حمام تا g/L 10 منجر به افزایش هم رسوبی نانوذرات SiC در پوشش و در نتیجه افزایش میکروسختی و مقاومت به سایش و خوردگی پوشش ها شد اما افزایش بیشتر در غلظت آن، به دلیل آگلومره شدن نانوذرات، افت این خواص را به دنبال داشت. در مجموع، در بهترین شرایط از نظر پارامتر های فوق، میکروسختی تا HV 596 افزایش و نرخ سایش و خوردگی به ترتیب تا mg/m 018/0 و mpy 3/0 کاهش پیدا کرد. بنابراین 97% کاهش در نرخ خوردگی نسبت به فولاد زیرلایه (mpy 7/10) حاصل شد. کلمات کلیدی: کامپوزیت، پوشش، Ni-W/SiC، آبکاری الکتریکی، سایش، خوردگی.
- Abstract
- Ni-base composite coatings due to high hardness and wear resistance can be considered as an environmental friendly alternative for hard chromium electroplating in some cases. In this study, Ni-W/SiC nanocomposite coatings were applied on carbon steel substrate by using a square shaped pulsed current and its wear and corrosion behavior was investigated. To produce these coatings, a Watts type bath containing various amounts of silicon carbide and additives like surfactant (SDS) and saccharin was used. The effect of concentration of SiC nanoparticles in the bath and as well as pulse electroplating parameters including peak current density, duty cycle and frequency on the above mentioned properties was studied. The surface morphology and crystallographic texture of the coatings were studied using scanning electron microscopy (SEM) and XRD methods, respectively. The hardness of the coatings was measured by Vickers microhardness tester. Pin-on-disk and polarization tests were conducted to study the wear and corrosion behavior of Ni-W/SiC nanocomposite coatings. The results showed increasing current density up to 40 mA/cm2 and duty cycle up to 30 % led to an increase in codeposition of nanoparticles in the coating and consequently enhancement of its microhardness, wear and corrosion resistance. Further increase in these two parameters declined the above-mentioned properties. Although by increasing the pulse frequency, the codeposition of SiC nanoparticles in the coating enhanced, but the microhardness and wear resistance decreased after passing a maximum at 10 Hz, however, the corrosion resistance was improved continuously. Increasing the concentration of nanoparticles in the bath up to 10 g/L led to the increase in wear and corrosion resistance mentioned properties but after that, due to the agglomeration of nanoparticles in the bath, the properties became worse. Totally, at optimum conditions, the microhardness of the coatings increased up to 596 HV and wear and corrosion rates decreased to 0.018 mg/m and 0.3 mpy, respectively. So 97% decrease in corrosion rate was obtained as compared to plain carbon steel substrate (10.7 mpy). Key words: Composite, Coating, Ni-W/SiC, Electrodeposition, Wear, Corrosion.
