20280

۲۰۲۸۰

بررسي اثر متغيرهاي آبكاري پالسي مستقيم (PC) و پالسي معكوس (PRC) بر ساختار و خواص پوشش نانوكامپوزيتي Ni-Co/ MWCNT

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۰/۱۰

دكتر سعيد رستگاري

مواد و متالورژي

يكي از بهترين روش هاي توليد پوشش هاي نانوكامپوزيتي آبكاري است. پوشش هاي نانوكامپوزيتي به دليل سختي، مقاومت خوردگي و سايش بالا، خواص مكانيكي منحصر به فرد، خودروانكاري و پايداري حرارتي كاربرد گسترده اي در صنايع خودرو، هوافضا و الكترونيك دارند. پوشش كامپوزيتي نيكل كبالت سختي بالا، مقاومت خوردگي و سايشي بهتري نسبت به نيكل خالص دارند. استفاده از نانو ذرات تقويت كننده MWCNT خواص كاربردي مناسبي از جمله سختي و مدول الاستيك بالا، انعطاف پذيري خوب، هدايت منحصر به فرد همراه با حداقل ضريب اصطكاك و مقاومت سايشي عالي به پوششNi-Co/ MWCNT مي دهد. در اين پژوهش، پوشش كامپوزيتي Ni-Co/ MWCNT به روش آبكاري پالسي مستقيم و معكوس با استفاده از حمام وات شامل سولفات نيكل، سولفات كبالت و كلريد نيكل و 5/0 و g/L 1ذرات MWCNT با قطر ميانگين nm 5/9 و طول ميانگين μm 5/1 به مدت 90 دقيقه در دماي اتاق روي زيرلايه فولادي ايجاد شد و تاثير پارامترهاي سيكل كاري، چگالي جريان متوسط و غلظت نانوذرات MWCNT بر ريزساختار، مقدار ذرات موجود در پوشش با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز EDS مورد بررسي قرار گرفت. ميكروسختي نمونه¬ها نيز با استفاده از دستگاه ميكروسختي سنج ويكرز بررسي شد و پس از آن يك پوشش بهينه به روش آبكاري پالسي معكوس ايجاد شد. اندازه كريستاليت و جهت¬گيري كريستالي به كمك آناليز پراش اشعه x در برخي پوشش¬ها تعيين و مقاومت به سايش با دستگاه پين بر ديسك اندازه¬گيري شد. نتايج نشان داد كه پوشش كامپوزيتي Ni-Co/ MWCNT توليد شده با آبكاري پالسي مستقيم (PC) در سيكل كاري 60% ، چگالي جريان متوسط A/dm2 2 و g/L MWCNT 1، 5/0 درصد وزني MWCNT در پوشش و بالاترين ميكروسختي را به ¬همراه داشت. انجام آبكاري پالسي معكوس (PRC) براي تهيه اين پوشش سبب افزايش درصد وزني نانوذرات MWCNT موجود در پوشش به ميزان 54/1 درصد وزني ، كاهش اندازه كريستاليت، افزايش ميكروسختي و بهبود مقاومت به سايش شد. پوشش نانوكامپوزيتي Ni-Co/MWCNT توليد شده در شرايط بهينه پالسي مستقيم (PC) از نقطه نظر ميزان ذرات MWCNTs موجود در پوشش ، داراي 5/0 درصد وزني از ذرات MWCNTs ، اندازه كريستاليت معادلnm 5/37 ، ميكروسختي HV317 (% 8/9 افزايش نسبت به پوشش آلياژي (Ni-Co، ضريب اصطكاك μ 53/0 در نيروي اعمالي N 1 (9/22% كاهش(، نرخ سايشμg/m 8/0 در نيروي اعمالي N 1(57/%71 كاهش( و در شرايط پالسي معكوس (PRC) از نقطه نظر ميزان ذرات MWCNTs موجود در پوشش ، داراي54/1 درصد وزني از ذرات MWCNTs ، اندازه كريستاليت معادلnm 7/30، ميكروسختيHV450 (7/40% افزايش نسبت به پوشش آلياژي (Ni-Co، ضريب اصطكاك μ 54/0 در نيروي اعمالي N 1 (4/20% كاهش(، نرخ سايشμg/m 65/0 در نيروي اعمالي N 1(17/%76 كاهش( بود.

1397/11/07

Effect of electrodeposition direct pulsed (PC) and reverse pulsed (PRC) on the microstructure and properties of Ni-Co/MWCNT nanocomposite coating

2/9/2019 12:00:00 AM

Electroplating is One of the best methods for producing nanocomposite coatings. Nanocomposite coatings are widely used in automotive, aerospace and electronics industries due to its hardness, high corrosion resistance and abrasion resistance, unique mechanical properties, sulf-lubrican and thermal stability. Nickel Cobalt composite coatings properties include more high hardness, better corrosion resistance and wear resistance than pure nickel. The use of MWCNT Nanoparticle provides good functional properties including high elastic hardness and modulus, good elasticity, unique conductivity with minimal friction coefficient and excellent wear resistance to Ni-Co / MWCNT coatings. In this research, Ni-Co / MWCNT composite coatings using direct and reverse pulsed electroplating using Watts bath including nickel sulfate, cobalt sulfate and nickel chloride and 0.5 and 1 g / L MWCNT particles with an average diameter of 9.5 nm and An average length of 1.5 nm was applied to the steel substrate for 90 minutes at room temperature and the effect of duyt cycle parameters, average current density and MWCNT nanoparticle concentrations on the microstructure, the amount of particles present in the coating using Scanning Electron Microscopy (SEM) and analysis EDS was investigated. The microhardness of the samples was also evaluated using a Vickers microplate meter, and then an optimum coating was applied by reverse pulsed electroplating. The size of the crystallite and the crystalline orientation were determined by using X-ray diffraction analysis in some coatings and the resistance to wear was measured with a pin-disk device. The results showed that Ni-Co / MWCNT composite coatings produced by Direct Pulse Electroplating (PC) at 60% duty cycle, average current density 2 A / dm2 and 1 g / L MWCNT has, 0.5% MWCNT in coating and highest microhardness. Reverse pulsed Electroplating (PRC) was used to provide this coating to increase the weight percentage of MWCNT nanoparticles contained to 1.54%, and reducing the crystallite size, increasing microhardness and improving wear resistance. The Ni-Co / MWCNT composite coatings produced in optimum direct pulse (PC) conditions had 0.5% MWCNTs, a crystallite size of 37.5 nm, 317 HV (8. 9% increased in comparison with Ni-Co) the coefficient of friction was 0/53 μ in applied force of 1 N (22.9% reduction), wear rate 0.8 in μg / m in applied force of 1 N (71.57% decrease) and In reverse pulse conditions (PRC), in terms of the amount of MWCNTs present in the coating, it contains 1.54% MWCNTs, a crystallite size of 30.7 nm, 450 HV microhardness (40.7% higher than Ni-Co, The coefficient of friction was 0.54 μ in applied force of 1 N (20.4% reduction), wearing rate 0.65 μg / m The applied force was 1 N (76.17% decrease).