تأثیر افزودن سولفید مولیبدن بر رفتار سایش دما بالای پوشش NiCrBSi تولید شده به روش پاشش حرارتی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

محمد رزازی بروجنی ¹ , هند خلف شایع الفضلی ² , فرهاد عظیمی فر ³

1 - استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد لنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
3 - استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان(خوراسگان)، اصفهان، ایران

تاريخ الإرسال : 22 الأربعاء , جمادى الأولى, 1445 تاريخ التأكيد : 28 السبت , شعبان, 1445 تاريخ الإصدار : 05 الأحد , محرم, 1445

الکلمات المفتاحية: سایش, پاشش حرارتی, سولفید مولیبدن, مکانیزم سایش, فولاد زنگ نزن 304,

ملخص المقالة :

چکیده مقدمه: روش پاشش حرارتی با هدف افزایش عمر کاری قطعات فولادی از مهم‌ترین راه حل‌هایی است که در مهندسی سطح برای حل مشکل سایش مطرح می‌باشد. روش­: در این پژوهش پوشش NiCrBSi و NiCrBSi-MoS₂ به روش پاشش حرارتی بر روی فولاد زنگ نزن 304 اعمال شد و سپس رفتار سایشی در دمای محیط و دمای 500  درجه سانتیگراد مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی­ های فازی توسط آزمون پراش پرتو ایکس انجام شد. ترکیب شیمیایی پوشش­ ها به کمک آزمون آنالیز طیف سنجی انرژی بررسی شد.  بررسی تخلخل به کمک تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی انجام شد. سختی سنجی نمونه‌ها با استفاده از آزمون میکروسختی سنجی انجام شد. به منظور بررسی چسبندگی و رفتار تریبولوژیکی پوشش‌ها به ترتیب از آزمون‌های VDI3198 و پین بر دیسک ASTM-G99 استفاده شد. و درنهایت ارزیابی مکانیزم سایشی با استفاده از تصاویر SEM و آنالیز EDS از سطوح سایش نمونه‌ها صورت گرفت. یافته­ ها: بررسی‌های فازی (به کمک آزمون XRD) و ترکیب شیمیایی (به کمک آزمون EDS) نشان داد که پوشش دارای فاز آمورف و کریستالی می‌باشد و مهم‌ترین فازهای تشکیل‌دهنده پوشش نیکل-گاما، کاربید و بوراید می‌باشد. نتایج تخلخل سنجی به کمک نرم افزار آنالیز تصویر بیانگر تخلخل بیشتر پوشش NiCrBSi-MoS₂ بود. نتایج سختی سنجی از مقطع نمونه ­ها حاکی از افزایش سختی زیرلایه در حضور پوشش‌ها بود و افزودن ذرات MoS₂ باعث کاهش سختی پوشش NiCrBSi شد. پوشش دارای MoS₂ با توجه به ساختار کریستالی و قابلیت تغییر شکل پلاستیک بهتر، رفتار چسبندگی بهتری دارد. نتایج تریبولوژیکی حاکی از برتر بودن پوشش NiCrBSi-MoS₂ با توجه به قابلیت مناسب تغییر شکل پلاستیک و همچنین خاصیت روانکاری ذاتی (بر اساس ساختار کریستالی) در این آزمون‌ بود. مشخص شد که در دمای محیط نمونه‌ها عمدتاً دارای مکانیزم سایش ورقه‌ای بودند و در دمای بالا سایش اکسیداسیونی به عنوان مکانیزم ثانویه به تخریب سطح کمک می‌کرد. نتیجه ­گیری: افزودن MoS₂ به پوشش NiCrBSi  موجب تخلخل بیشتر، زبری بیشتر، سختی کمتر و رفتار چسبندگی و سایشی برتر پوشش گردید. همچنین افزودن MoS₂ به پوشش موجب بهبود مقاومت سایشی پوشش در دمای بالا گردید.

المصادر:

 [1] Peterson, Marshall B. Friction and Wear Investigation of Molybdenum Disulfide I: Effect of Moisture. No. NACA-TN-3055. 1953.‏

[2] Johnson, Virgil R., and George W. Vaughn. "Investigation of the mechanism of MoS2 lubrication in vacuum." Journal of Applied Physics 27.10 (1956): 1173-1179.‏

[3] Kumar, Rahul, et al. "Solid lubrication at high-temperatures—a review." Materials 15.5 (2022): 1695.‏

[4] Gou, Junfeng, et al. "A Comparison Study of the Friction and Wear Behavior of Nanostructured Al2O3-YSZ Composite Coatings With and Without Nano-MoS2." Journal of Thermal Spray Technology 31.3 (2022): 415-428.‏

[5] He, Yang, et al. "Self-lubricating Ni-P-MoS2 composite coatings." Surface and Coatings Technology 307 (2016): 926-934.‏

[6] Habib, K. A., et al. "Effects of thermal spraying technique on the remelting behavior of NiCrBSi coatings." Surface and Coatings Technology 444 (2022): 128669.‏.‏

[7] Mukhtar, Sheikh Haris, et al. "Nano-mechanical and nano-tribological characterisation of self-lubricating MoS2 nano-structured coating for space applications." Tribology International 178 (2023): 108017.‏

[8] Somervuori, Mervi, et al. "Comparative study on the corrosion performance of APS-, HVOF-, and HVAF-sprayed NiCr and NiCrBSi coatings in NaCl solutions." Journal of Thermal Spray Technology 31.5 (2022): 1581-1597.‏

[9] Zouari, S., et al. "Comparative study of HVOF-sprayed NiCrBSi alloy and 316L stainless steel coatings on a brass substrate." Journal of Thermal Spray Technology 28.6 (2019): 1284-1294.‏

[10] Konuru, S. Lakshmi Kanth, V. Umasankar, and Arun Sarma. "A comparison of qualitative and quantitative adhesion analysis for a composite thin film system." Materials Today: Proceedings 46 (2021): 1243-1246.‏

[11] Singh, Gagandeep, Manpreet Kaur, and Rohit Upadhyaya. "Wear and friction behavior of NiCrBSi coatings at elevated temperatures." Journal of Thermal Spray Technology 28 (2019): 1081-1102.‏

[12] Zandrahimi, Morteza, A. Poladi, and Jerzy A. Szpunar. "The formation of martensite during wear of AISI 304 stainless steel." Wear 263.1-6 (2007): 674-678.‏

[۱۳]. خسروی, محسن, لطفی, بهنام, عرفانمنش, محمد, رمضانی, مظاهر. اعمال و مشخصه‌یابی پوشش‌های نانوساختار اکسید کروم پاشش حرارتی شده. فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین, 1394; 5(20): 165-174.