کاربرد روش سطح پاسخ در بهینه سازی ضخامت و سختی پوشش وانادیم کاربید ایجاد شده به روش پلاسمای الکترولیتی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مهران تدین سعیدی ¹ (استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.)
بابک قربانیان ² (دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.)

تاريخ الإرسال : 23 الأربعاء , شعبان, 1439 تاريخ التأكيد : 08 السبت , ربيع الثاني, 1440 تاريخ الإصدار : 15 الإثنين , جمادى الأولى, 1440

الکلمات المفتاحية: سختی, پلاسمای الکترولیتی, وانادیم کاربید, طراحی آزمایش RMS,

ملخص المقالة :

یکی از مهمترین روش های سختکاری فولادهای ابزار استفاده از پوشش های کاربیدی است که در طی این فرآیند اتم وانادیم در دمای بالا به سطح نمونه نفوذ کرده و با کربن موجود در فولاد واکنش می دهد و کاربید وانادیم با سختی بالا را ایجاد می کند. یکی از روش های نوین ایجاد پوشش، پلاسمای الکترولیتی می باشد. در تحقیق حاضر تلاش می شود تا به کمک روش پلاسمای الکترولیتی پوششی از جنس کاربید وانادیم در سطح نمونه ایجاد و در مرحله بعدی پارامترهای موثر در ضخامت و سختی این پوشش را بهینه نمود. در همین راستا از روش طراحی آزمایش RMS در جهت بهینه سازی پوشش استفاده شد. الکترولیت تحقیق از موادی چون اکسید وانادیم، اسید کلریدریک و NaOH تشکیل شده است. که NaOH به عنوان افزایش دهنده هدایت به عنوان یک پارامتر مهم به شمار می رود. علاوه بر NaOH اختلاف ولتاژ و زمان پوشش دهی نیز از مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر ضخامت و سختی پوشش است که در این تحقیق به عنوان متغیر های مستقل به شمار می روند. از متغیر های وابسته تحقیق نیز می توان به ضخامت و سختی اشاره کرد. نتایج تحقیق نشان میدهد که حالت بهینه نمونه کاربید وانادیم ایجاد شده به روش پلاسمای الکترولیتی داری اختلاف ولتاژ 100 ولت، مقدار NaOH در حدود 50 گرم بر لیتر و مدت زمان 65/6 دقیقه می باشد. نمونه بهینه دارای سختی در حدود 1250 ویکرز و ضخامتی در حدود5/29 میکرون است.

المصادر:

References:
1-B.Ghorbanian, & S. M. M.Khoie, (2016). Formation of vanadium carbide with the plasma electrolytic saturation method (PES) and comparison with Thermo Reactive diffusion method (TRD). Acta Metallurgica Slovaca, 22(2), 111-119.

2-B.Ghorbanian, S. M. M., Khoie & M. Rasouli, (2016). INVESTIGATION OF THE ELECTROLYTE EFFECT ON VN CREATED VIA PES. Acta Metallurgica Slovaca, 22(4), 238-248.           

3-Ghorbanian, Babak, et al. "Investigation Of The Electrolyte Effects On Formation Of Vanadium Carbide Via Plasma Electrolytic Saturation Method (Pes)." Surface Review and Letters 23.04 (2016): 1650021.

4-D.J. Blackwood, K.H.W. Seah, Electrochemical cathodic deposition of hydroxy-apatite: Improvements in adhesion and crystallinity, Materials Science and Engineering C 29 (2009) 1233.   

5-W. Simka, M. Kaczmarek, A. Baron-Wieche´c, G. Nawrat, J. Marciniak, J. Zak, Electropolishing and passivation of NiTi shape memory alloy, Electrochimica Acta 55 (2010) 2437.  

6-C.S. Lin, M.T. Chen, J.H. Liu, Structural evolution and adhesion of titanium oxide film containing phosphorus and calcium on titanium by anodic oxidation, Journal of Biomedical Materials Research Part A 85A (2008) 378.

7-H.J. Song, S.H. Park, S.H. Jeong, Y.J. Park, Surface characteristics and bioactivity of oxide films formed by anodic spark oxidation on titanium in different electrolytes, Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) 864.

8-M. Long, H.J. Rack, Titanium alloys in total joint replacement—a materials science perspective, Biomaterials 19 (1998) 1621.

9-Momeni, Fariba, et al. "Study of Current and Voltage Diagram In The Formed Vanadium Carbide Coatings Via Plasma Electrolytic Saturation Method." JOURNAL OF MATERIALS 7.11 (2016): 4073-4078.

10-M. Geetha, A.K. Singh, R. Asokamani, A.K. Gogia, Ti based biomaterials, the ultimate choice for orthopedic implants—a review, Progress in Materials Science54 (2009) 397.    

11-Khuri, André I., and Siuli Mukhopadhyay. "Response surface methodology." Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics 2.2 (2010): 128-149.          

12-Carley, Kathleen M., Natalia Y. Kamneva, and Jeff Reminga. Response surface methodology. No. CMU-ISRI-04-136. CARNEGIE-MELLON UNIV PITTSBURGH PA SCHOOL OF COMPUTER SCIENCE, 2004.       

13-Dean, Angela, Daniel Voss, and Danel Draguljić. "Response surface methodology." Design and analysis of experiments. Springer, Cham, 2017. 565-614.

14-Gunst, Richard F. "Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments." (1996): 284-286.          

15-Bezerra, Marcos Almeida, et al. "Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry." Talanta 76.5 (2008): 965-977.

16-Kleijnen, Jack PC. "Response surface methodology." Handbook of simulation optimization. Springer, New York, NY, 2015. 81-104.     

17-Barton, Russell R. "Response surface methodology." Encyclopedia of Operations Research and Management Science. Springer, Boston, MA, 2013. 1307-1313.