علوم و مهندسی سطح
سال:1388 | دوره:- | شماره:7 |تعداد مقالات:9

در این مقاله به بررسی اثر یون نیکل بر تخلخل های موجود در پوشش فسفاته پرداخته شده است. حمام فسفاته کاری استفاده شده در این تحقیق شامل 5gr/lit اکسید روی، 12mlit/lit اسید فسفریک و 2gr/lit نیترات سدیم به عنوان تسریع کننده است. به محلول پایه، غلظت صفر تا 8gr/lit یون نیکل به صورت نیترات نیکل افزوده شده و تاثیر آن بررسی گردید. تمام نمونه های فسفاته در دمای 55oC و به مدت 210 ثانیه تهیه شد. مطالعه تخلخل های پوشش به کمک روش الکتروشیمیایی پلاریزاسیون خطی، مطالعه مورفولوژی پوشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و بررسی فازهای ایجاد شده به وسیله XRD انجام گرفت. نتایج نشان داد که افزایش غلظت نیکل در محلول، باعث کاهش تخلخل پوشش فسفاته می گردد.

در این کار، پوشش های الکترولس Ni-P با ضخامت تقریبی 20 میکرون و مقدار فسفر متوسط 6.73 درصد وزنی، روی زیرلایه Al5083 ایجاد شدند و تاثیر عملیات حرارتی روی ساختار، میکروسختی و رفتار خوردگی این پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. این پوشش ها در محدوده دمایی 200 تا 400 درجه سانتی گراد و به مدت یک ساعت حرارت داده شدند. مشخصات ساختاری پوشش ها توسط آنالیز اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. پوشش اولیه، بازتاب های پهنی از پرتو ایکس را که بیان کننده یک ساختار نیمه آمورف است، از خود نشان می دهد. عملیات حرارتی، فاز آمورف را کاهش می دهد و فازهای تعادلی نهایی، کریستال های Ni3P و Ni به ترتیب با اندازه های 32 و 18 نانومتر هستند. نتایج آزمایش میکروسختی ویکرز نیز نشان داد که پس از عملیات حرارتی در دمای 200oC، سختی کاهش می یابد و ماکزیمم سختی برای نمونه هایی که در دمای 400oC عملیات حرارتی شدند حاصل می شود. دلیل این امر، تشکیل فاز پایدار بین فلزی Ni3P در این دما می باشد که باعث رسوب سختی می گردد. مقاومت به خوردگی پوشش ها در محلول 3.5wt.% NaCl توسط روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشیمیایی(EIS)  مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مربوطه نشان داد که با عملیات حرارتی تا دمای 240oC، مقاومت به خوردگی افزایش و سپس در دماهای بالاتر کاهش می یابد. عملیات حرارتی در 400oC منجر به کریستاله شدن فاز آمورف و افزایش تعداد مرزدانه های موجود که بسیار مستعد به خوردگی هستند می شود. بنابراین عملیات حرارتی نمونه های الکترولس در 400oC مقاومت به خوردگی آنها را به شدت کاهش می دهد.

در این تحقیق اثر پوشش های بوراید و بوروکروماید بر میکروسختی، خواص سایشی و مقاومت به خوردگیِ فولاد زنگ نزن آستنیتی کم کربن  (AISI 316L)مورد مطالعه قرار گرفت. پوشش دهی با استفاده از روش سمانتاسیون جامد انجام شد. برای ارزیابی رفتار سایشی نمونه ها از آزمایش سایش پین روی دیسک در دو نیروی 75 و 115 نیوتن استفاده شد. آزمون خوردگی  به روش غوطه وری در محلول های 10 درصد حجمی از اسید کلریدریک و اسید سولفوریک بر روی نمونه های خام، بورونایز و بوروکرومایز شده صورت گرفت.نتایج نشان می دهند که نمونه با پوشش بوروکروماید سختی سطحی بالاتر و رفتار سایشی مطلوب تری نسبت به نمونه های خام و نمونه های با پوشش بوراید دارد. همچنین سایش خستگی- اکسایشی به عنوان مکانیزم اصلی در تخریب لایه های سطحی در نمونه های پوشش دار شناخته شد. نمونه با پوشش بوروکروماید از مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به نمونه با پوشش بوراید برخوردار بوده ولی از این لحاظ تا حدودی شبیه نمونه  خام می باشد.

ضریب انبساط حرارتی کم، سیالیت بالا و مقاومت به پارگی گرم خوب آلیاژ LM13 سبب شده است که از این آلیاژ به طور وسیعی برای تولید پیستون استفاده شود. با توجه به کاربرد خاص پیستون که عمدتا در شرایط سایشی است، هر گونه بهبود در رفتار تریبولوژیکی این قطعه باعث افزایش عمر و عملکرد آن می شود. در این تحقیق سعی شده که اثر تغییر پروسه تولید قطعه از ریخته گری ثقلی به ریخته گری کوبشی بر رفتار تریبولوژیکی آلیاژLM13  مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد. بدین منظور ابتدا نمونه هایی به روش های ریخته گری کوبشی و ثقلی تهیه گردید. سپس بر روی نمونه ها سیکل مناسب حرارتی اعمال گردیده و رفتار سایشی این آلیاژ در دو حالت کوبشی و ثقلی در شرایط لغزشی خشک بررسی شد.نتایج آزمون های سختی و کشش نشان داد که خواص مکانیکی نمونه های کوبشی بهتر از نمونه های ثقلی می باشد. نتایج آزمایش های سایش نشان داد که در کلیه نمونه ها با افزایش مسافت لغزش میزان کاهش وزن افزایش ولی سرعت سایش و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. در این راستا نمونه ریخته گری کوبشی شده رفتار تریبولوژیکی بهتری از خود نشان داد. با تغییر فرآیند تولید ضریب اصطکاک نمونه ریخته گری کوبشی شده به نصف ضریب اصطکاک نمونه ریخته گری ثقلی شده تقلیل پیدا کرد و همچنین میزان کاهش وزن در این نمونه ها کاهش یافت. نمونه های ریخته گری کوبشی شده همچنین کیفیت سطحی بهتری داشته و بررسی مکانیزم سایش نمونه ها نشان داد که مکانیزم های حاکم برای این نمونه ها سایش خراشان، ورقه ای شدن و سایش چسبان و برای نمونه ریخته گری ثقلی شده مکانیزم های سایش خراشان، خستگی سطحی و سایش چسبان می باشند.

ضریب شکست نور یکی از ثوابت مهم در طراحی لایه های نازک اپتیکی است و بسته به ضخامت، دانسیته لایه، شبکه کریستالی و عیوب داخلی تغییر می کند. امواج الکترومغناطیسی تابشی بر روی سطح لایه به تناسب ضریب شکست در مقادیر مختلف، جذب، منعکس و یا عبور می کند و مقداری از آن نیز بدلیل معایب سطحی و داخلی لایه پراکنده می شود. لایه های نازک سیلیکا بصورت منفرد و یا در ترکیب با سایر اکسیدها در تولید خواص اپتیکی کاربردهای فراوانی دارد. در این پژوهش تاثیر ضخامت و تخلخل لایه های نازک سیلیکا بر روی ضریب شکست و میزان عبور از لایه های اعمالی مورد ارزیابی قرار گرفته است. سیلیکا به کمک روش Sol-Gel بر روی نمونه هایی از جنس شیشه سودا - لیم لایه نشانی شده و به منظور بررسی های ساختاری، تصاویر میکروسکپی SEM، آنالیزEDAX  و آنالیز XRD از سطح لایه های پوشش داده شده تهیه گردیده است. همچنین به کمک اسپکتروفتومتری نوری طیف پرتوهای عبور و جذب از سطح لایه های نازک اعمالی تهیه و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد ضخامت و تخلخل لایه مقادیر عبور و جذب امواج تابیده شده را تحت تاثیر قرار می دهد و هر چه از ضخامت لایه کاسته شود مقدار ضریب شکست کاهش و قابلیت عبور نور افزایش می یابد.

در این پژوهش، تاثیر برخی از پارامترهای تولید نظیر درصد سرب حمام گالوانیزه، فاصله جت های دمنده هوا از سطح ورق و سرعت خط گالوانیزه بر بافت، رفتار خوردگی و ضخامت لایه های آلیاژی پوشش گالوانیزه گرم تولیدی شرکت فولاد مبارکه ارزیابی شد. مقدار سرب حمام گالوانیزه در محدوده 0.01 تا 0.11 درصد وزنی تغییر داده شد و اثرات آن بر بافت و رفتار خوردگی و اندازه اسپنگل های پوشش بررسی شد. بافت پوشش با استفاده از روش پراش اشعه ایکس و رفتار خوردگی پوشش با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون تافل و پاشش نمک تعیین شد. سپس تاثیر افزایش درصد وزنی سرب حمام، تغییر فاصله جت های دمنده هوا از سطح ورق و سرعت خط گالوانیزه بر ضخامت لایه های آلیاژی پوشش ارزیابی شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد سرب حمام گالوانیزه، ضریب بافت نسبی صفحه قاعده (00.2) پوشش را کاهش داده و در مقابل باعث افزایش ضریب بافت نسبی صفحاتی نظیر (10.0)، (10.3) و (20.1) شده است. همچنین مشخص شد که افزایش درصد وزنی سرب حمام، باعث افزایش اندازه اسپنگل ها و تعداد اسپنگل های کدر در سطح ورق می گردد. پس از بررسی تاثیر افزایش درصد سرب حمام، افزایش فاصله جت های دمنده هوا و کاهش سرعت خط گالوانیزه به صورت جداگانه، مشاهده شد که ضخامت لایه گاما- لایه نامطلوب برای خواص خوردگی و شکل پذیری پوشش- افزایش یافته است. در انتها مشخص شد که در اثر کاهش مولفه بافت صفحه قاعده (00.2)، افزایش مولفه بافت صفحه زاویه زیاد (20.1) و افزایش ضخامت لایه گاما، مقاومت خوردگی پوشش کاهش یافته است.

در این تحقیق ترکیب پودری 76%atMo-14%atSi-10%atB به کمک آسیاب سایشی و در شرایطی ویژه، آلیاژسازی مکانیکی شد. پودرهای حاصله در قالب فلزی، فشرده شده و به مدت 10 ساعت در دمای 1100oC تحت عملیات آنیل نفوذی خنثی قرار گرفتند؛ سپس قرص های زینتر شده کاملا خورد شده و پس از دانه بندی، به کمک روش پاشش حرارتی APS در شرایط حفاظت شده و حفاظت نشده، بر روی زیرلایه هایی از فولاد معمولی قرار گرفتند. خصوصیات فازی و ساختاری پودرها و پوشش های اعمالی به وسیله SEM، میکروسکوپ نوری،XRD  و AAS تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصله نشان داد که پس از فرایند آلیاژسازی مکانیکی، هیچ گونه ترکیب بین فلزی از سیلیسایدهای مولیبدن حاصل نخواهد شد؛ اما با انجام عملیات آنیل نفوذی، ترکیبات بین فلزی از Mo-Si و Mo-Si-B تشکیل می گردد. با پاشش حرارتی پودرهای Mo-Si-B در دو حالت آگلومره شده و ترکیبی، به دلیل تفاوت در میزان گرم شدن و اکسایش ذرات پاشش شده، نوع ساختار حاصله از پوشش، متفاوت خواهد شد.

در این مقاله، رفتار سایشی فولاد هادفیلد با استفاده از آزمون پین روی دیسک و سنگ سایشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تاثیر عوامل اصلی این آزمون شامل میزان نیروی عمود بر پین، سرعت خطی دیسک و طول مسیر بر میزان سایش فولاد هادفیلد مشخص شده است. در این تحلیل معادلات رگراسیونی و اثرات اصلی و متقابل این عوامل استخراج گردید. نتایج نشان داد که مکانیزم های کندگی و خراشان در اثر نیروهای برشی در مراحل اولیه سایش و ترکدار شدن سطح در اثر خستگی در مراحل پایانی دو مکانیزم اصلی سایش فولاد هادفیلد است. مشخص شد که در آزمون پین روی دیسک با استفاده از سنگ سایشی، نیروی عمود بر پین نسبت به سرعت خطی دیسک نقش مؤثرتری بر میزان کاهش وزن دارد. همچنین با بیشتر شدن طول مسیر (زمان) سایش، نقش نیرو بیشتر می گردد در صورتی که نقش سرعت خطی دیسک تقریبا ثابت می ماند. به علاوه برای مطالعه شرایط سایش آرام، فشار عمودی کمتر از 0.5 مگاپاسکال نیاز است.

مقاومت سایشی و خوردگی عالی به همراه چسبندگی و دوام حرارتی خوب پوشش های کاربیدی که به روش نفوذ واکنشی گرمایی ایجاد می شوند، این پوشش ها را از لحاظ تکنولوژیکی مورد توجه ساخته است. این تحقیق به بررسی سینتیک رشد پوشش کاربید وانادیم  (VC)در سطح فولاد به روش نفوذ واکنشی گرمایی، پرداخته است. تشکیل پوشش کاربید وانادیم، با قرار دادن فولاد گرمکار 2367، DIN 1 در محیط غنی از وانادیم حاوی پودر فرو وانادیم، کلریدآمونیم و آلومینا، و ایجاد ترکیب بین وانادیم محیط با کربن موجود در سطح فولاد در دماهای 950، 1050 و 1150 درجه سانتیگراد، به مدت 0.5 تا 4.5 ساعت، انجام شد. از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)  مجهز به آنالیز نقطه ای EDX و اشعه X برای مطالعه پوشش استفاده شد. بسته به زمان و دمای عملیات، ضخامتی بین 2.3 تا 23.2 میکرومتر ایجاد شد. مشخص شد که ضخامت لایه نسبت به زمان عملیات، از رابطه سهموی پیروی می کند. همچنین رابطه ارنیوسی برای انرژی اکتیواسیون نفوذ بدست آمد و از روی آن ثابت نفوذ و انرژی اکتیواسیون نفوذ کربن بترتیب 7.98x10-4Cm2/S و 173.2 KJ/mol مشخص شد. نهایتا مشخص شد که برای ایجاد لایه ای با تخلخل پایین باید محدوده پایینی برای دمای عملیات انتخاب کرد.