بررسی اثر هم‌افزایی ذرات نرم و سخت بر رفتار مقاومت به خوردگی و سایش پوشش الکترولس Ni-B-PTFE-Si3N4 روی فولاد ساده کربنی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

دانیال بهروزی ¹ , ناهید پیرهادی تواندشتی ²

1 - دانشکده فنی و مهندسی ، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 10 الثلاثاء , ربيع الأول, 1442 تاريخ التأكيد : 19 الثلاثاء , ذو القعدة, 1442 تاريخ الإصدار : 10 السبت , شوال, 1442

الکلمات المفتاحية: مقاومت به خوردگی, مقاومت به سایش, پوشش الکترولس Ni-B, ذرات PTFE, نانوذرات Si3N4,

ملخص المقالة :

شدند و پوشش نانوکامپوزیتی Ni-B-PTFE-Si₃N₄ روی فولاد ساده کربنی تهیه شد. ریزساختار و مورفولوژی پوشش­ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و مقاومت به خوردگی توسط پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزودن ذرات PTFE به حمام پوشش­دهی، این ذرات بطور موفقیت آمیزی در تشکیل پوشش شرکت می­کنند. بهترین مقاومت به خوردگی در پوشش Ni-B-PTFE در غلظت g/L 3 و با چگالی جریان خوردگی µA/cm² 3/2 به دست آمد. هم­چنین، افزودن نانوذرات سخت  Si₃N₄به پوشش Ni-B می­تواند منجر به افزایش تراکم پوشش و بهبود مقاومت به خوردگی گردد. بهترین مقاومت به خوردگی در پوشش Ni-B- Si₃N₄در غلظت g/L 4 و با چگالی جریان خوردگی µA/cm² 2/2 به دست آمد. به کار بردن همزمان ذرات سخت و نرم در پوشش منجر به افزایش مقاومت به خوردگی شده و کمترین چگالی جریان خوردگی برابر با µA/cm² 76/0 حاصل شد. نتایج سختی­سنجی و آزمون سایش نشان داد که افزودن نانوذرات سخت Si₃N₄منجر به افزایش سختی و ضریب اصطکاک پوشش Ni-B از HV 847 و 6/0 به HV 963 و 78/0 می­گردد. همچنین افزودن ذرات PTFE منجر به کاهش سختی و ضریب اصطکاک به HV 572 و 35/0 می­شود. به کار بردن همزمان ذرات سخت و نرم، میزان سختی HV 871 و ضریب اصطکاک 6/0 را نتیجه داد.

المصادر:

1. P. Sahoo, S.K. Das, “Tribology of electroless nickel coatings – A review”, Materials & Design, Vol. 32, pp. 1760-1775, 2011.  [https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.11.013]


2. J. Sudagar, J. Lian, W. Sha, “Electroless nickel, alloy, composite and nano coatings – A critical review”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 571. pp. 183-204, 2013. [https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.03.107]


3. Y.W. Song, D.Y. Shan, E.H. Han, “High corrosion resistance of electroless composite plating coatings on AZ91D magnesium alloys”, Electrochimica Acta, Vol. 53, pp. 2135-2143, 2008. [https://doi.org/10.1016/j.electacta.2007.09.026]


4. T. Rabizadeh, S.R. Allahkaram, “Corrosion resistance enhancement of Ni–P electroless coatings by incorporation of nano-SiO2 particles”, Materials & Design, Vol. 32, pp. 133-138, 2011. [https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.06.021]


5. I.R. Mafi, C. Dehghanian, “Comparison of the coating properties and corrosion rates in electroless Ni–P/PTFE composites prepared by different types of surfactants”, Applied Surface Science, Vol. 257, pp. 8653-8658, 2011.[https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.05.043]


6. S. Afroukhteh, C. Dehghanian, M. Emamy, “Preparation of the Ni–P composite coating co-deposited by nano TiC particles and evaluation of it's corrosion property”, Applied Surface Science, Vol. 258, pp. 2597-2601, 2012. [https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.101]


7. م نیک نژاد، م میرجانی، س برجی، "بررسی تاثیر افزودن نانوالماس و عملیات حرارتی بر سختی و مقاومت سایشی پوشش های نانوکامپوزیتی نیکل فسفر-نانوالماس"، مجله مواد نوین، جلد 7 (2)، 74-59، 1395.


8. Z. Guo, X. Yang, H. Lin, Z. Wang, M. Wang, “STRUCTURE AND PROPERTIES OF RE-Ni-B-Al_2O_3 COATING MATERIAL”, Acta Metallurgica Sinica (English letters), Vol.10, pp. 56-60, 2009.


9. B. Li, X. Li, Y.  Huan, W. Xia, W. Zhang, "Influence of alumina nanoparticles on microstructure and properties of Ni-B composite coating", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 762, pp. 133-142, 2018. [https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.227]


10. R.-r. SHEN, J.-y. XIAO, “Fretting wear behavior of Ni-B and Ni-B/BN electroless plating”, Transactions of Materials and Heat Treatment, Vol. 3, p. 027, 2007.


11. H. Ogihara, K. Miyamoto, K. Udagawa, T. Saji, “Electrodeposition of super hard Ni–B/diamond composite coatings”, Chemistry Letters, Vol. 40, pp. 1072-1073, 2011.[ https://doi.org/10.1246/cl.2011.1072]


12. E. Georgiza, V. Gouda, P. Vassiliou. "Production and properties of composite electroless Ni-B-SiC coatings", Surface and Coatings Technology, Vol. 325, pp. 46-51, 2017. [https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.06.019]


13. S. Yazdani, R. Tima, F. Mahboubi. "Investigation of wear behavior of as-plated and plasma-nitrided Ni-B-CNT electroless having different CNTs concentration", Applied Surface Science, Vol. 457, pp.  942-955, 2018. [https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.07.020]


14. J.K. Pancrecious, J. P. Deepa, V. Jayan, U. S. Bill, T. P. D. Rajan, B. C. Pai. "Nanoceria induced grain refinement in electroless Ni-B-CeO2 composite coating for enhanced wear and corrosion resistance of Aluminium alloy", Surface and Coatings Technology, Vol. 356, pp.  29-37, 2018.[ https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.09.046]


15. M. Anik, E. Körpe, E. Şen, “Effect of coating bath composition on the properties of electroless nickel–boron films”, Surface and Coatings Technology, Vol. 202, pp. 1718-1727, 2008.[ https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.07.031]


16. A.-F. Kanta, M. Poelman, V. Vitry, F. Delaunois, “Nickel–boron electrochemical properties investigations”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 505, pp. 151-156,           2010. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.05.168]


17. A.-F. Kanta, V. Vitry, F. Delaunois, “Effect of thermochemical and heat treatments on electroless nickel–boron”, Materials Letters, Vol. 63, pp. 2662-2665, 2009. [https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.09.031]


18. Q. Barati, S.M.M. Hadavi, "Electroless Ni-B and Composite Coatings: A Critical Review on Formation mechanism, Properties, Applications and Future trends", Surfaces and Interfaces, p. 100702,               2020.                [https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100702]


19. Y. Lixia, L. Ying, L. Guannan, L. Zhenghui, W. Guixiang, "Preparation and properties of electroless plating wear-resistant and antifriction composite coatings Ni-P-SiC-WS2", Rare Metal Materials and Engineering, Vol. 44, pp. 28-31, 2015. [https://doi.org/10.1016/S1875-5372(15)30006-0]


20. A. Sharma, A. K. Singh, "Electroless Ni-P-PTFE-Al 2 O 3 Dispersion Nanocomposite Coating for Corrosion and Wear Resistance", Journal of materials engineering and performance, Vol. 23, pp. 142-151, 2014.[ https://doi.org/10.1007/s11665-013-0710-0]


21. Y. Wu, H. Liu, B. Shen, L. Liu, W. Hu, "The friction and wear of electroless Ni–P matrix with PTFE and/or SiC particles composite", Tribology International, Vol. 39, pp. 553-559, 2006. [https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.04.032]


22. S. Sadreddini, A. Afshar, “Corrosion resistance enhancement of Ni-P-nano SiO2 composite coatings on aluminum”, Applied Surface Science, Vol. 303, pp. 125-130, 2014. [https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.02.109]


23. I. Baskaran, T.S.N. Sankara Narayanan, A. Stephen, “Corrosion resistance of electroless Ni–low B coatings”, Transactions of the IMF, Vol. 87, pp. 221-224, 2009. [https://doi.org/10.1179/174591909X438848]


24. O. Khalifa, E.A. El-Wahab, A. Tilp, “The corrosion behavior of electroless Ni-P-SiC and Ni-Sn-P-SiC nano-composite coating”, Journal of Applied Sciences Research, Vol. 6, pp. 2280-2289, 2010.


25. A. Farzaneh, M. Mohammadi, M. Ehteshamzadeh, F. Mohammadi, “Electrochemical and structural properties of electroless Ni-P-SiC nanocomposite coatings”, Applied Surface Science, Vol. 276, pp. 697-704, 2013. [https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.03.156]


26. M. Momenzadeh, S. Sanjabi, “The effect of TiO2 nanoparticle codeposition on microstructure and corrosion resistance of electroless Ni- P coating”, Materials and Corrosion, Vol. 63, pp. 614-619, 2012. [https://doi.org/10.1002/maco.201005985]