مطالعه رفتار خوردگي و سايش پوشش الكترولس كامپوزيتي نيكل-فسفر-نانو تيوب كربن كلسيم فلورايد براي استفاده در كريستاليزاتورهاي مسي ماشين ريخته گري مداوم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده قالبهاي مسي بعنوان اصليترين قطعه ماشين ريختهگري مداوم در نظر گرفته ميشوند.اين قطعه تحت شرايط بسيار سخت كاري قرار دارد و بايد قابليت تحمل فشار فرواستاتيكي مذاب، دماي كاري بسيار بالا، خزش، مقاومت به سايش و مقاومت به خوردگي بالا را داشته باشد. براي حصول خواص خوردگي و سايشي، روي سطوح داخلي اين قالبها پوشش كرومسخت اعمال ميگردد. عليرغم وجود ويژگيهاي مثبت، اين پوشش داراي عيوبي مانند مشكلات زيستمحيطي، وجود ميكروتركهاي بسيار و غير يكنواختي ضخامت ميباشد. تاكنون تلاشهاي بسياري براي جايگزيني يا رفع معايب پوشش كرومسخت انجامشده كه هر كدام با مشكلاتي همراه بوده است. استفاده از پوشش الكترولس نيكلفسفر و كامپوزيتسازي آن با نانوذرات براي بهبود خواص، ميتواند راهكار مناسبي براي اين موضوع باشد. نانوتيوب كربن (CNT) با دارا بودن ساختار لولهاي شكل و نسبت قطر به طول بسيار كم داراي خواص مكانيكي بسيار ايدهال، هدايت حرارتي بسيار بالا، قابليت روانكاري و مقاومت به خوردگي بالا ميباشد. هم چنين كلسيم فلورايد )2CaF( بعنوان يك روانكار حالت جامد قابليت بسيار بالايي در كاهش ضريب اصطكاك دارد. در اين پژوهش پوشش الكترولس كامپوزيتي نيكل فسفر بهمراه ذرات 2FCa-CNT روي زيرلايه مسي در مدت زمان 5 / 1 ساعت در دماي 90 درجه و 4/7pH= اعمال گرديد. ذرات CNT با غلظت 1 گرم بر ليتر و 2CaF با غلظت 2 گرم بر ليتر با آمادهسازي مربوطه به حمام اضافه گرديد. مشخصهيابي پوشش به كمك آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و طيفسنجي تفكيك انرژي (EDS) انجام پذيرفت. همچنين، اثر زبري سطح و عمليات ماسهپاشي روي زيرلايه بر توزيع ذرات در پوشش بررسي گرديد. نتايج، رسوب پوشش متراكم با ضخامت 30 ميكروني را نشان داد كه ذرات بطور يكنواخت در آن توزيع شده بود و فاقد ميكروتركهاي گسترده بود. به منظور بررسي خواص خوردگي، آزمونهاي پلاريزاسيون تافل و طيفنگاري امپدانس الكتروشيميايي (EIS) در محيط 5 / 3 درصد وزني كلريد سديم انجام پذيرفت. پوشش كامپوزيتي بدليل وجود نانوتيوب كربن و قابليت آنها در مسدود كردن عيوب پوشش، بمراتب مقاومت خوردگي بالاتري نسبت به پوشش غير كامپوزيتي نيكل فسفر داشت و دانسيته جريان خوردگي از 2μA/cm 76 / 0 به 2μA/cm 0016 / 0 كاهش يافت. با افزودن ذرات به پوشش مقاومت انتقال بار از 2Cm.ΩK 8 / 43 به 2Cm.ΩK 5 / 58 افزايش پيدا كرد. هم چنين با توزيع يكنواخت ذرات نانوتيوب، پتانسيل خوردگي از 396 - ميليولت به 336 - ميلي ولت انتقال يافت. با بررسي منحنيهاي EIS نيز بيشترين ميزان مقاومت انتقال بار مربوط به پوشش كامپوزيتي بود. براي بررسي رفتار تريبولوژيكي نمونهها، آزمون پين روي ديسك در دماي 400 درجه سانتيگراد انجام شد. قابليت خودروانكاري نانوتيوب كربن و كلسيم فلورايد باعث بهبود خواص سايشي پوشش و كاهش ضريب اصطكاك از 56 / 0 به 19 / 0 گرديد. كلمات كليدي: الكترولس نيكل فسفر – پوشش كامپوزيتي – سايش- ضريب اصطكاك - قالب مسي – كلسيم فلورايد- مقاومت- خوردگي- نانو تيوب كربن

210633

خوردگي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمود منيرواقفي، عبدالمجيد اسلامي

مسعود عطاپور، مرتضي شمعانيان