بهبود مقاومت سطحی قطعات صنعتی در برابر عوامل مخربی همچون سایش و خوردگی، یکی از چالش‌های مهم در مهندسی سطح محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین روش‌های افزایش مقاومت سطحی، اعمال پوشش WC-10Co-4Cr می‌یاشد. اما این پوشش با وجود مقاومت به خوردگی عالی که دارد، رفتار تریبولوژیکی مناسبی نسبت به دیگر پوشش‌های پایه کاربید تنگستنی ندارند. به همین منظور در این پژوهش با افزودن گرافیت در دو مقدار 7 و 14 درصد وزنی به پودر WC-10C-4Cr و اعمال پوشش‌ها به روش پاشش حرارتی بر روی زیرلایه فولادی به مقایسه رفتار تریبولوژیکی آن‌ها پرداخته شد. بررسی‌ها به کمک تصاویر SEM، آزمون XRD، زبری سنجی، سختی سنجی انجام گرفت. برای ارزیابی رفتار مقاومت سایشی پوشش‌ها و زیرلایه نیز ار آزمون پین بر دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد که گرافیت با وجود کاهش نسبی سختی و افزایش زبری پوششِ پایه کاربید تنگستنی با توجه به خاصیت روانکاری فوق العاده‌ای که دارد منجر به ارتقای قابل توجه رفتار تریبولوژیکی زیرلایه و پوشش کاربید تنگستنی می‌گردد.در بین پوشش‌ها نیز بوشش دارای 7 درصد گرافیت بهترین مقاومت سایشی را با توجه به همزمانی سختی مناسب، تخلخل کم و ضریب اصطکاک پایین دارا بود. مکانیزم سایشی پوشش‌ها نیز به کمک تصاویر SEM و آنالیز EDS مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که مکانیزم غالب دو پوشش حاوی گرافیت ورقه‌ای و پوشش WC-10Co-4Cr چسبان بود و مهمترین دلیل افزایش خواص تریبولوژیکی پوشش‌ها در حضور گرافیت تشکیل لایه‌ای محافظ از این ذرات تقویتی در مسیر سایشی و اطراف پین بود. Manuscript profile

Due to their morphology, chemical composition, and phase structure, electroless nickel-phosphorus coatings are used on various substrates, including st37 steel, with the aim of improving working life in various industries. The latest generation of these coatings is the multilayer or hybrid type of nickel-phosphorus electroless coatings. In this research, for the first time, a three-layer Ni-P/Ni-P-Al2O3/Ni-P-SiC coating was produced and its tribological properties were investigated. X-ray diffraction test, energy beam spectrometer, optical and electron microscope images, hardness measurement, roughness measurement, adhesion test (according to ASTM B571 standard), and pin-on-disk wear (according to ASTM-G99 standard) were used for characterization. In the X-ray diffraction pattern related to the multilayer coating, in addition to the amorphous nickel-phosphorus phase, SiC and Al2O3 phases were also seen. The hardness of multilayer coating was 126 Vickers more than that of single-layer coating. The adhesion of all the coatings was very good, so after performing the bending test, no galling was observed in the coatings. In general, it was found that the use of multi-layer coating compared to single-layer coating (with the same thickness) leads to increased hardness, better adhesion, and superior wear behavior. The wear mechanism of the coatings was also evaluated with the help of electron microscope images and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The wear mechanism of the electroless nickel-phosphorus coating was delamination and Abrasive, while the hybrid coating changed the mechanism to adhesive by creating a gradient of mechanical properties and lubrication. Manuscript profile

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. Manuscript profile

چکیده
مقدمه: پوشش‌های اکسیداسیون پلاسمایی الکترولیتی با توجه به ماهیت فشرده، چسبنده و سختی که دارند یکی از مهمترین موادی است که برای مقابله با سایش قطعات آلومینیومی بکار گرفته می‌شود. در سالیان اخیر بهبود خواص سطحی این پوشش‌ها با کمک افزودن ذرات تقویت کننده مورد توجه محققین قرار گرفته است.
روش­: در این پژوهش فرایند پوشش‌دهی به روش اکسیداسیون الکترولیت پلاسمایی در دو حالت معمولی و کامپوزیتی روی آلومینیوم ۷۰۷۵ اعمال شد. برای تولید پوشش کامپوزیتی از الکترولیت یکسان با حالت معمولی استفاده شد با این تفاوت که 12 گرم بر لیتر از ذرات اکسید سیلیسیمِ به الکترولیت اضافه شد. مشخصه‌یابی پوشش‌ها به کمک میکروسکوپ الکترونی، آنالیز فازیابی پراش اشعه ایکس، آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس، زبری سنجی و سختی سنجی انجام شد. بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش‌ها به کمک آزمون گوی بر دیسک و تحلیل مکانیزم سایشی نمونه‌ها به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز طیف نگار پرتو انرژی از سطوح سایشی  صورت گرفت.
یافته ­ها: هر دو پوشش دارای ساختار پنکیکی همراه با دهانه‌های آتشفشانی بودند. همچنین کانال‌های تخلیه که منجر به متخلخل شدن پوشش‌ها می‌شدند روی سطح پوشش کامپوزیتی کمتر ایجاد گردید. پوشش معمولی پوششی اکسیدی با ماهیت آمورف/کریستالی بود اما پوشش کامپوزیتی علاوه بر این دو فاز دارای فاز کریستالی اکسید سیلیسیم و مولایت بود. کمترین کاهش وزن (بیشترین مقاومت سایشی) و ضریب اصطکاک برای پوشش کامپوزیتی بدست آمد. مکانیزم سایشی نیز برای زیرلایه سایشِ ورقه‌ای و اکسیداسیونی، پوشش اکسیداسیون پلاسمایی معمولی خراشان، چسبان، اکسیداسیونی و پوشش کامپوزیتی مکانیزم‌های خیش ریز همراه با مکانیزم چسبان با اثرگذاری بسیار کم مشاهده شد.
نتیجه­ گیری: نتایج حاکی از تخلخل کمتر، زبری کمتر و سختی بالاتر پوشش کامپوزیتی به دلیل حضور فازهای کریستالی اکسید سیلیسیم و مولایت در حضور ماده تقویت کننده بود. بیشترین مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک برای پوشش کامپوزیتی بدست آمد. Manuscript profile