عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار تریولوژیکی پوشش نانو کامپوزیتی NI-CO-TIO۲ بروی فولاد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1273;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74460;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1273;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74460
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدرضا تاج الدینی
- استاد راهنما
- حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- پوشش های آلیاژی نیکل - کبالت به دلیل مقاومت به سایش و خوردگی مطلوب، استحکام و چسبندگی به زمینه و سختی بالا و نیز خواص مقاوم مغناطیسی مناسب می توانند برای کاربردهای گسترده ای همچون قسمت های درونی سیلندرها در صنعت اتومبیل سازی، کاهش سایش در موتورهای دوار، حفاظت در مقابل سایش و خوردگی در اجزاء پمپ ها و صنایع ثبت کننده های مغناطیسی، استفاده شوند. در پژوهش حاضر با استفاده از جریان پالسی، آبکاری پوشش های آلیاژی کامپوزیتی نیکل - کبالت با ذرات تیتانیا به ضخامت 40 میکرومتر روی فولاد انجام شد. در تهیه محلول آبکاری از نمک های کلریدی و سولفاتی نیکل و کبالت استفاده شد. از ذرات تیتانیا با دو ابعاد مختلف نانو و زیرمیکرون به ترتیب با اندازه های متوسط 50 و 650 نانومتر استفاده گردید. غلظت های 0-15 گرم بر لیتر از این ذرات در حمام آبکاری به کار برده شد. جهت بررسی خواص پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به آنالیز شیمیایی EDS، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسختی ویکرز استفاده شد. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطوح پوشش ها نمایانگر ساختارهای کولونی کروی شکلی بود که با افزایش ذرات در پوشش بیشتر شد. بیشینه سختی در پوشش کامپوزیتی حاصل از حمام حاوی 10 گرم بر لیتر تیتانیا حدود 638 ویکرز اندازه گیری شد. بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها با انجام آزمایش های سایش در شرایط خشک توسط دستگاه سایش پین روی دیسک صورت گرفت. آزمایش های سایش در مقابل فولاد بلبرینگ 52100 AISI به عنوان پین ساینده تحت نیروهای 2، 5 و 10 نیوتن انجام شد. زبری سطح پوشش ها و عمق شیارهای سایشی با استفاده از دستگاه پروفیل متر زبری اندازه گیری شدند. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطوح سایش و نیز مقادیر جرم از دست رفته در کلیه آزمون های سایش حاکی از آن بود که پوشش های حاوی ذرات تیتانیا مقاومت به سایش کمتری نسبت به پوشش آلیاژی نیکل – کبالت داشتند. همچنین با افزایش ذرات تیتانیا در پوشش، افت شدیدتری در مقاومت سایشی مشاهده گردید. جهت بررسی بیشتر تأثیر ذرات فاز دوم در زمینه نیکل – کبالت، تحت شرایط مشابه، رفتار تریبولوژیکی پوشش-های Ni-Co/Si3N4 و Ni-Co/Al2O3 بررسی و با پوشش Ni-Co/TiO2 مقایسه شد. نتایج نشان داد پوشش های حاوی ذرات نیترید سیلیکون و نیز آلومینا مقاومت به سایش بالاتری نسبت به پوشش های حاوی ذرات تیتانیا و پوشش های نیکل – کبالت از خود نشان دادند. پوشش Ni-Co/10Si3N4 نسبت به پوشش های Ni-Co و Ni-Co/10TiO2 به ترتیب 91% و 158% نرخ سایش بهتری را تحت نیروی اعمالی 10 نیوتن از خود نشان داد. به منظور بررسی استحکام ذرات با زمینه، آزمون تَرشوندگی به روش قطره ساکن برای هر سه نوع ذره انجام شد. مقدازوایای ترشوندگی برای ذرات نیترید سیلیکون، آلومینا و نیز تیتانیا به ترتیب 15، 23 و 58 درجه محاسبه گردید که نشاندهنده خیس شوندگی بهتر محلول آبکاری در تماس با ذرات نیترید سیلیکون و آلومینا و بنابراین چسبندگی بهتر این دو ذره به زمینه نیکل - کبالت در حین پوشش-دهی است که باعث افزایش به مقاومت سایش آنها شده است. کلمات کلیدی: آبکاری الکتریکی نانوکامپوزیت، پوشش Ni-Co/TiO2، پوشش Ni-Co/Si3N4، پوشش Ni-Co/Al2O3، رفتار تریبولوژیکی، ترشوندگی.
- Abstract
- Nickel-cobalt coatings due to their high wear and corrosion resistance and desirable coercivity properties could be used for various applications such as wear resistance in rotary engines, corrosion and wear protection of pump components and magnetic recorders industry. In this work, a nickel-cobalt bath containing various TiO2 concentrations was used as the plating electrolyte. Ni-Co/TiO2 composite coatings with a thickness of 40 ?m were deposited on mild steel plates under pulse direct current (PC) method. The tribological behavior of the coatings was studied using a pin-on-disk tribometer under normal loads of 2, 5 and 10 N and a sliding speed of 0.25 m/s under dry sliding condition. The morphology of the wear tracks was studied using a scanning electron microscopy (SEM) and a surface profilometer. The hardness of the coatings was also measured using a microhardness tester. The microhardness of the Ni-Co composite coating reinforced with TiO2 was observed to be superior to Ni-Co coating, however, the results indicated a higher wear resistance of Ni-Co coating compared with Ni-Co/TiO2 composite coating. To further study the influence of second-phase particles in the nickel-cobalt matrix, Ni-Co/Si3N4 and Ni-Co/Al2O3 composite coatings were also deposited on the mild steel. The results indicated that Ni-Co/Si3N4 composite coating showed a better wear resistance compared to the other composite coatings and Ni-Co coating. Ni-Co/10Si3N4 coating showed about 91% and 158% lesser wear than Ni-Co and Ni Co/10TiO2 coatings under a normal load of 10 N, respectively. The wettability test was carried out to compare the interfacial strength between the second-phase particles and the electrolyte used to coat Ni-Co alloy. The values of contact angle for Si3N4, Al2O3 and TiO2 powders with plating electrolyte were about 15, 23 and 58 degree, respectively. The Ni-Co/Si3N4 exhibited the highest wettability and showed the best wear resistance between the composite coatings. Keywords: Electrodeposition, Nano TiO2, nickel-cobalt nanocomposite coatings, tribological properties, Si3N4 and Al2O3 particles, wettability.
