11752

11752

اثر پارامترهاي فرآيند پوشش دهي به روش رسوب دهي الكتريكي بر خواص پوشش كامپوزيتي مس-نيتريد سيليسيم

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - گرايش شناسايي و انتخاب مواد فلزي

ارديبهشت 1392

ارديبهشت 1392

دكتر فرهاد گلستاني فرد

دكتر حسن ثقفيان

چكيده با وجود خواص منحصر به فردي چون هدايت الكتريكي و حرارتي عالي، شكل پذيري (چكش خواري) خوب و مقاومت مناسب در برابر خوردگي و اكسيداسيون، خواص مكانيكي ضعيف پوشش مس حيطه كاربرد¬هاي اين پوشش ارزشمند را محدود مي¬سازد. افزودن ذرات سراميكي سخت به پوشش مس با استفاده از روش رسوب دهي الكتريكي راهكاري مناسب به منظور بهبود خواص مكانيكي پوشش مذكور است. بررسي امكان افزودن ذرات نيتريد سيليسيم (Si3N4) به پوشش مس به روش رسوب دهي الكتريكي؛ به منظور بهبود خواص مكانيكي آن، هدف اصلي اين پژوهش است. پوشش دهي به روش رسوب دهي الكتريكي با استفاده از محلول سولفات مس و ذرات نيتريد سيليسيم 1 و 4/0 ميكرومتري در شرايط جريان مستقيم انجام پذيرفت. اثر دانسيته جريان، غلظت ذرات نيتريد سيليسيم و غلظت عامل فعال ساز سطح در محلول و سرعت تلاطم (چرخش) بر تحول ساختاري و فازي با روش¬هاي ميكروسكوپي (SEM) و پراش اشعه ايكس بررسي گرديد. سختي و مقاومت سايشي پوشش¬ها نيز به روش¬هاي ميكرو سختي سنجي ويكرز و پين روي ديسك اندازه گيري شد. مشخص گرديد كه غلظت عامل فعال ساز سطح (SDS) و تلاطم الكتروليت هر دو مقادير بهينه¬اي دارند كه در تجربه فعلي به ترتيب g/L01/0 و rpm400 اندازه گيري شدند. مشخص شد كه تأثير دانسيته جريان بر ميزان هم رسوبي ذرات نيتريد سيليسيم در پوشش مس وابسته به اندازه ذره آن¬ها است. با افزايش دانسيته جريان در مورد پودر نيتريد سيليسيم با mµ4/0d50= رفتاري چند مرحله¬اي و در مورد پودر با mµ1d50= افزايش درصد وزني ذرات در پوشش مشاهده شد. همچنين مشخص شد كه ذرات ريز¬تر در مقايسه با ذرات درشت¬تر به تعداد بيش¬تري در پوشش هم رسوب مي¬شوند. در دانسيته جريان ثابت A/dm22، با افزايش غلظت پودر تا g/L40 افزايش در ميزان هم رسوبي ذرات در پوشش و پس از آن با افزايش بيش¬تر غلظت ذرات، كاهش در اين ميزان مشاهده شد. نتايج نشان داد كه هم رسوبي ذرات نيتريد سيليسيم در پوشش مس منجر به كاهش اندازه دانه پوشش و تغيير جهت-گيري ترجيحي كريستال¬هاي مس مي¬شود. همچنين پوشش كامپوزيتي Cu-Si3N4 در مقايسه با پوشش مس خالص سختي بيش¬تر، ضريب اصطكاك كم¬تر و مقاومت سايشي بهتري نشان مي-دهد. پوشش كامپوزيتي Cu-Si3N4 تهيه شده در شرايط فرآيندي بهينه با حدود 3 درصد وزني ذرات نيتريد سيليسيم، سختي معادل HV146 (108% افزايش)، ضريب اصطكاك 17/0 (62% كاهش) و كاهش وزني برابر mg1/0 (90% كاهش) نشان داد. مشخص شد كه بهبود اين خواص در پوشش¬هاي كامپوزيتي با افزايش درصد ذرات هم رسوب شده در آن¬ها افزايش مي¬يابد. در حالي كه هم رسوبي ذرات آگلومره شده در پوشش به شدت مقاومت سايشي پوشش را كاهش مي¬دهد. همچنين بهبود اين خواص در پوشش كامپوزيتي Cu-Si3N4 با افزايش اندازه ذره نيتريد سيليسيم كاهش مي¬يابد. كلمات كليدي: رسوب دهي الكتريكي، پوشش كامپوزيتي، مس، نيتريد سيليسيم، سختي، سايش.