عنوان پایان‌نامه
اعمال پوشش کامپوزیتی مس - نانو ذرات آلومینا بر روی زمینه مس و بررسی رفتار خوردگی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 961;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53783;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 961
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد فولادوندی
- استاد راهنما
- سعیدرضا الله کرم
- چکیده
- پوشش‌های الکترولس بدلیل خواص مطلوب در بسیاری از صنایع کاربرد داشته و می‌توان با افزودن نانو ذرات به حمام پوشش دهی آن ها، نانو کامپوزیت بر روی سطوح مختلف اعمال کرد. در میان ذرات سخت، نانو ذرات آلومینا دارای شرایط مناسبی برای استفاده در این پوشش ها هستند. مطالعات بسیار محدودی در رابطه با بهینه سازی حمام الکترولس مس و خواص پوشش های کامپوزیتی Cu/nano-Al2O3 از لحاظ سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی تاکنون انجام گرفته است. در این تحقیق تأثیر پارامتر های دما، pH حمام و مقدار نانو ذرات آلومینا در آن بر روی مورفولوژی، نرخ نشست و مقاومت به خوردگی و سایش پوشش-های الکترولس مس بررسی شد. بدین منظور مقدار پارامتر¬های دما، pH و مقدار نانو ذرات الومینا در حمام به ترتیب در محدوده oC80-30، 5/13-0/12 و g/l22-0 تغییر داده شد. برای بررسی مورفولوژی و ترکیب پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف نگار توزیع انرژی (EDS) استفاده شد. هم چنین برای بررسی ساختار پوشش ها از دستگاه پراش اشعه ایکس استفاده شد. مقاومت به خوردگی پوشش ها با استفاده از آزمایش پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول NaCl5/3% بررسی شد. هم چنین مقاومت به خوردگی اتمسفری پوشش ها نیز با استفاده از آزمون مه نمکی در پنج بازه زمانی 8، 16، 24 32 و 48 ساعت بررسی شد. میکروسختی و مقاومت به سایش پوشش ها با استفاده از آزمایش میکروسختی ویکرز و پین روی دیسک اندازه گیری شد. مقدار بهینه دما و pH حمام از نقطه نظر مورفولوژی و نرخ نشست پوشش به ترتیب برابر oC 50 و 5/12 است. نتایج نشان دادند که با افزایش مقدار نانو ذرات در حمام، میزان مشارکت آن ها در پوشش و مقاومت به خوردگی پوشش های الکترولس مس افزایش یافت. با افزایش محتوای نانو ذرات در پوشش میکروسختی پوشش-ها افزایش یافت در حالی که مقاومت به سایش پوشش ها روند صعودی-نزولی داشت. مقدار بهینه نانو ذرات آلومینا از نقطه نظر مقاومت به خوردگی، میکرو سختی و مقاومت به سایش به ترتیب برابر g/l 18، 18 و 10 است.
- Abstract
- Electroless coatings are widely used in different industries because of their high hardness, excellent corrosion, wear resistance and uniform thickness. Co-deposition of nano scale solid particles into these types of coatings can further improve their properties, thus enhance their performance. Among different types of hard ceramic particles, nano-Al2O3 particles can be incorporated into these coatings. There are limited researches about optimizing electroless Cu coating’s bath, deposition conditions and Cu/nano-Al2O3 coatings properties. In this research electroless Cu coatings were applied on copper substrates at different bath temperature, pH and nano particle concentration in the bath in order to evaluate their effect on the coating surface morphology, wear and corrosion resistance and deposition rate of the coatings. To do this, temperature, pH and nano particle concentration in the bath were modified from 30 to 80 °c, 12 to 13.5 and 0 to 22 g/l, respectively. Morphology and chemical compositions of the coatings were evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM) equipped with Energy Dispersive Spectrometer (EDS), while coating microstructure was studied via X-ray Diffraction (XRD). Polarization, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and salt spray tests were carried out to evaluate the corrosion behavior of the coatings. More characterization was carried out using Vickers micro hardness and pin-on-disk wear resistant tests. Coating applied at 50?C and pH=12.5 had the best quality. Cu/nano-Al2O3 composite coatings were prepared from the bath containing different concentrations of nano-particles. SEM investigations showed that there were only a few nano-particles agglomerations at the surface of the coatings, thus surfactants were not used in this research. EDS and XRD analyses showed the co-deposition of nano-particles and the bath containing 18g/l nano-particles resulted in highest wt% of nano-Al2O3 incorporated in the coating. With increasing the wt% of particles in the coatings, hardness and wear resistance increased. Corrosion resistance investigations also showed that co-deposition of nano-particles improved the corrosion resistance of the electroless Cu coatings and coating applied from the bath containing 18g/l nano-Al2O3 had the highest corrosion resistance.
