در اين پژوهش نمونه‌هاي فولادي AISI430 تحت فرايند دو مرحله‌اي نايوبيم‌دهي- نيتروژن‌دهي و نيتروژن‌دهي- نايوبيم‌دهي قرار گرفتند. گروه اول نمونه‌ها در 4 دماي °C850، °C900، °C950 و °C1000 به مدت 2 ساعت به روش سمانتاسيون بسته‌اي در مخلوط پودري شامل آلومينا، كلريد آمونيوم و فرونايوبيم به ترتيب با درصدهاي وزني 80، 5، 15 نايوبيم‌دهي و سپس به مدت 6 ساعت در دماي °C450 در مخلوط گازي حاوي N275% و H225% نيتروژن‌دهي پلاسمايي شدند. نتيجه آناليز پراش پرتوي ايكس بيانگر تشكيل فاز FeNb و Fe2Nb روي سطح نمونه بعد از نايوبيم‌دهي و NbN بعد از نيتروژن‌دهي بود. گروه دوم نمونه‌ها ابتدا تحت شرايط مشابه نيتروژن‌دهي پلاسمايي و سپس در دماي °C950 به مدت دو ساعت نايوبيم‎دهي شدند. در سطح اين گروه نمونه‌ها بعد از پايان فرايند پوشش‌دهي دو مرحله‌اي فازهاي NbN، Fe2Nb و NbCr2 تشكيل شد. افزايش دماي نايوبيم‌دهي در نمونه‌هاي گروه اول از °C850 به °C950 منجر به كاهش تخلخل‌هاي سطحي مي‌شود، لذا دماي بهينه °C950 جهت نايوبيم‌دهي نمونه‌هاي گروه دوم انتخاب شد. خواص لايه سطحي تشكيل شده به وسيله ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، ريز سختي سنجي و آزمايش‌هاي خوردگي (پلاريزاسيون) و زاويه تماس مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه با تشكيل فاز نيتريد نايوبيم در نمونه‌‌هاي گروه اول، سختي سطح به 5/3 برابر مقدار اوليه (نمونه خام) معادل HV5/753، و در نمونه‌هاي گروه دوم به HV2/674 رسيد. علاوه بر اين چگالي جريان خوردگي نمونه نايوبيم‌دهي شده در °C950 و بعد نيتروژن‌دهي شده حدود 10 برابر نسبت به نمونه خام كاهش يافته است. هم‌چنين زاويه تماس آب از °74 بر زيرلايه خام به °105 در نمونه‌هاي گروه اول افزايش يافته، كه بيانگر بهبود خاصيت آب‌گريزي سطح است، اما به‌نظر مي‌رسد پوشش‌دهي به‌روش معكوس تاثيري بر افزايش زاويه تماس آب با سطح نداشته است.

1397/01/26

4/15/2018 12:00:00 AM

In this research, AISI430 steel samples were duplex treated via niobizing followed by plasma nitriding and plasma nitriding followed by niobizing. The first group of specimens were niobized at 850 ºC, 900 ºC, 950 ºC, 1000 ºC for 2h using a pack cementaion method in a mixture of 80 wt% alumina, 5wt% NH4Cl and 15wt% FeNb. Then the specimens were plasma nitirided for 6h at 450 ºC in a gas mixture of 75% N2 and 25% H2. X-ray diffraction pattern shows that FeNb and Fe2Nb phases were formed on the surface of the specimens after niobizing and NbN after duplex treatment. The second group of the specimens were first plasma nitride, using similar condition for treatment, and then niobized at 950 ºC for 2h.duplex treatment caused the formation of NbN,Fe2Nb and NbCr2 phases on the surface of this group samples. Increasing the niobizing temperature from 850 ºC to 950 ºC in first group samples result in decreasing the surface porosity, therefore; 950 ºC was selected as niobizing temperature for second group samples. The properties of coated layer were studied by means of Atomic Force Microscopy (AFM), micro hardness measurement, polarization test and contact angle. Results show that by niobium nitride formation, surface hardness obtained 3.5 times of that of the AISI430 steel in the first group samples, and 674.2 HV in second group samples. Moreover 950 ºC niobized- plasma nitrided samples exhibit corrosion current density values up to 10 times lower than that of the uncoated steel. In addition to contact angle of water increase from 74º on untreated steel to 105º on the fisrt group samples, which demonstrates good hydrophobicity of these samples surface. But it seems that reverse coating has no significant effect on the water contact angle.