26488

بررسي پارامتري پيش¬عمليات فعالسازي مكانيكي ذرات سيليسيم كاربيد بر خواص پوشش حاصل از آبكاري كامپوزيتي Ni-SiC

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- گرايش شناسايي و انتخاب مواد

1397

1400/11/30

دكتر عليرضا ذاكري

مواد

پوشش‌هاي كامپوزيتي Ni-SiC به علت سختي و استحكام بالا و مقاومت به‌سايش و خوردگي و اكسيداسيون عالي و پايداري حرارتي زياد، كاربردهاي بسياري در صنايع گوناگون دارند. در آبكاري كامپوزيتي كه يكي از روش‌هاي بسيار متداول براي ايجاد پوشش كامپوزيتي و نانوكامپوزيتي روي سطح فلزات مي¬باشد، اندازه و نحوه توزيع ذره سراميكي و همچنين پيوند ذره سراميكي با زمينه فلز پوشش در ايجاد خواص مورد نظر از اهميت زيادي برخوردار هستند. بزرگترين چالش كاري در اين بحث افزايش درصد ذرات موجود در زمينه مي¬باشد كه بهبود خواص مكانيكي را در بر دارد. با كنترل پارامترهاي آبكاري از جمله دما، زمان آبكاري، دانسيته جريان، غلظت ذرات موجود در محلول مي¬توان تا حدي به بهبود خواص پوشش كامپوزيتي كمك كرد. در اين تحقيق به بررسي تأثير آسياكاري پرانرژي پودر سيليسيم كاربيد به¬وسيله آسياي سياره¬اي بر خواص پوشش كامپوزيتي Ni-SiC پرداخته ¬شد. به اين منظور پودر سراميكي SiC به¬مدت زمان¬هاي 60، 120، 180، 240 و 960 دقيقه تحت آسياكاري پرانرژي قرار گرفت. براي مقايسه نوع آسيا يك نمونه نيز به وسيله آسياي پر انرژي SPEX به مدت 15دقيقه مورد عمل قرار گرفت. پس از آبكاري نمونه¬ها در شرايط يكسان، خواص پوشش كامپوزيتي از نظر محتوي ذرات SiC، سختي و مقاومت به سايش با استفاده از ميكروسكوپ نوري، آزمون ميكروسختي¬سنجي و سايش پين و ديسك بررسي شد و پودرهاي آسياكاري شده متناظر با هر كدام از پوششهاي كامپوزيتي نيز براي تعيين نقطه بار صفر (PZC) و همچنين آزمون XRD، SEM و FTIR مورد بررسي قرار گرفتند. مشاهده شد كه با افزايش زمان فعالسازي مكانيكي، درصد ذرات تقويت كننده در زمينه افزايش و خواص سختي و مقاومت به سايش بهبود مييابد. آسياكاري پرانرژي پودر SiC سبب افزايش PZC و از تجزيه و تحليل نتايج آزمون FTIR مشخص شد كه كاهش گروه¬هاي عاملي سطحي باعث افزايش هم¬رسوبي ذرات SiC با زمينه نيكل شده¬است. در اثر فعالسازي پودر SiC به مدت 960 دقيقه، كسر حجمي ذرات از 8/5 به 5/17 درصد و سختي پوشش كامپوزيتي از 450 به 700 ويكرز افزايش يافت، مقاومت به سايش اين نمونه نيز ار ساير نمونه¬ها بيشتر به¬دست آمد. علاوه بر اين، از مقايسه نتايج معلوم شد كه آسياكاري توسط آسياي SPEX به مدت 15 دقيقه از لحاظ خواص پوشش حاصل معادل 220 دقيقه آسياكاري سياره¬اي است.

1401/02/26

Parametric Study of Mechanical Activation Pre-trearment of Silicon-Carbide Particles on Properties of Electrodeposited Ni-SiC Composite Coating

2/19/2023 12:00:00 AM

Ni-SiC composite coatings have many applications in various industries due to their high hardness and strength, proper wear and corrosion resistance, and high thermal stability. In composite coating, which is one of the most common methods for creating composite and nanocomposite coatings on the surface of metals, the size and distribution of the ceramic particle as well as the bonding of the ceramic particle and the metal matrix has significant importance in creating the desired properties of the coating. The biggest challenge in this matter is to increase the percentage of particles in the matrix, which leads to improvement of the mechanical properties. By controlling the electrodeposition parameters such as temperature, deposition time, current density, and particle concentration in the solution we can help improve the properties of the composite coating, but these parameters in the optimal case can only help to some extent to improve the properties. In this study, after optimizing electodeposition parameters, the effect of the time of mechanical activation of silicon carbide powder by high-energy ball milling by a planetary ball mill on the properties of Ni-SiC composite coating was investigated. For this purpose, SiC ceramic powder was mechanically activated by a high-energy planetary ball mill for 60, 120, 180, 240 and 960 minutes. To compare the type of ball mill, a sample was prepared by mechanically activating SiC powder for 15 minutes by SPEX ball mill. After electordepositon of the samples with the same electrodepositon conditions, the properties of the samples in terms of particle surface area percentage, microhardness and wear resistance were investigated and their respective powders were examined by XRD, SEM, PZC and FTIR tests. It was observed that with increasing mechanical activation time, the percentage of particles in the nickel matrix increases, which improves hardness and wear resistance properties. Due to the activation of SiC powder for 960 minutes, the microhardness of the composite coating reached 700 Hv. Powder type and phases was determined using XRD and particle size distribution was determined using SEM pictures. Mechanical activation increased the PZC of SiC powder and it was found that the surface groups were reduced by FTIR test which increased the co-deposition of SiC particles with nickel matrix. In comparison of the ball mill type, mechanical activation by SPEX ball mill was equivalent to 220 minutes of mechanical activation by high-energy milling by planetary ball mill. Using planetary ball mill and higher activation time (960 minutes), better coating properties were obtained than SPEX ball mill.

پوشش كامپوزيتي , آبكاري كامپوزيتي , فعالسازي مكانيكي , سختي , مقاومت به سايش

Composite Coating , electrodeposited Composite coating , SiC , Ni-SiC , Microhardness , wear resistance

Mohammad Rajaee

Alireza Zakeri