ایجاد پوشش کامپوزیتی نیکل- بور-آلومینا نانو کریستالی به روش الکترولس و بررسی خواص تریبولوژیکی آن

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حبیب ا... خنجری ¹ , احمد ایران نژاد پاریزی ² , سید علی حسن زاده تبریزی ³

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی مواد، نجف آباد، ایران
2 - استادیار، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی و مهندسی، کرمان، ایران
3 - استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی مواد، نجف آباد، ایران

تاریخ دریافت : 1393/04/10 تاریخ پذیرش : 1393/04/10 تاریخ انتشار : 1393/06/01

کلید واژه: الکترولس نیکل- بور, آلومینا, عملیات حرارتی, سختی, مقاومت به سایش,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، پوشش کامپوزیتی نیکل- بور- آلومینا با استفاده از روش الکترولس ایجاد و تأثیر عملیات حرارتی بر ساختار، سختی و رفتار سایشی آن بررسی شده است. به این منظور، پوشش الکترولس نیکل- ­بور- آلومینا با ضخامت 30 میکرون روی سطح نمونه­هایی از جنس فولاد Ck45 اعمال شد. جهت ارزیابی خواص پوشش ایجاد شده، پوشش الکترولس نیکل- بور با ضخامت یکسان ایجاد و با این پوشش مقایسه شد. سپس برخی از نمونه­های پوشش داده شده تحت عملیات حرارتی به مدت یک ساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. مشخصه‌یابی پوشش به کمک آنالیز پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی صورت پذیرفت. رفتار سایشی پوشش­های حاصل به­وسیله آزمون پین بر روی دیسک در دمای محیط و سختی آنها به­وسیله دستگاه ریزسختی‌سنج ویکرز اندازه‌گیری شد. نتایج آزمون­ها نشان دادکه ذرات آلومینا توانسته­اند به خوبی در زمینه Ni-B جای بگیرند و به صورت همگن در پوشش توزیع شوند. اضافه کردن ذرات آلومینا به پوشش الکترولس نیکل- بور، باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش پوشش گردید. هم­چنین عملیات حرارتی در دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت باعث ایجاد ساختار نانو کریستالی شده و بنابراین، سختی و مقاومت به سایش پوشش به دلیل تغییر ساختار از آمورف به کریستالی و ایجاد فاز سخت Ni₃B افزایش می­یابد. پوشش الکترولس کامپوزیتی Ni-B-Al₂O₃ عملیات حرارتی شده در دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت بالاترین سختی و مقاومت به سایش را داشت.

چکیده انگلیسی:

In the current investigation a Ni-B-Al₂O₃composite coating was fabricated through electroless method and the effects of heat treatment on microstructure, hardness and tribological properties was studied. Electroless Ni-B-Al₂O₃ coating of 30 µm thickness was applied on the surface of Ck45 steel. Following that, the coated samples went through heat treatment for 1 h at 400 ˚C. X-ray diffraction and scanning electron microscopy were utilized in order to characterize the coating. Tribological behavior and hardness of the samples were studied by means of pin on disk and Vickers microhardness measurement device.  The results revealed that the addition of Al₂O₃ particles leads to grain refinement and consequent microhardness elevation. Moreover, heat treatment resulted in nanocrystalline structure, therefore, hardness and wear resistance of the coating improved due to transformation of  amorphous phase to crystalline structure and production of Ni₃B phase.