22385

بررسي تاثير پارامترهاي فرآيند بر خواص سطحي پوشش نيتريدي ايجاد شده به روش نيتروژن دهي پلاسمايي با توري فعال روي آلياژ آلومينيم 7075

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

1396

1399/04/16

دكتر منصور سلطانيه - دكتر حسين سيدين

مواد و متالورژي

فرآيندهاي پلاسمايي همانند نيتروژن­دهي كه به روش متداول انجام مي­شود. در معرض مشكلات رايجي همانند پديده كاتد توخالي، تخليه قوس و اثر لبه هستند. نيتروژن­دهي پلاسمايي با توري فعال (ASPN)، فناوري جديدي در مهندسي سطح است كه مشكلات رايج در نيتروژن­دهي پلاسمايي را برطرف نموده است. در اين پژوهش، از روش نيتروژن­دهي پلاسمايي با توري فعال آهني براي ايجاد لايه نيتريدي تركيبي روي آلياژ آلومينيم 7075 استفاده شده است. خواص سطحي و خوردگي پوشش نيتريدي ايجاد شده روي سطح آلياژ مورد ارزيابي و بررسي قرار گرفته است. بدين منظور نمونه­هايي از جنس آلومينيم 7075 در دو دماي 450 و 490 درجه سانتي­گراد و در دو اتمسفر گازي N2%50+ H2%50 و N2%75+ H2%25 در شرايط ثابت، زمان 5 ساعت، فشار 10 ميلي­بار، چرخه­كاري 80% و فركانس 10كيلوهرتز تحت عمليات پوشش­دهي با روش نيتروژن­دهي پلاسمايي با توري فعال قرار گرفت. براي بررسي مشخصات پوشش از جمله تركيب شيميايي پوشش، اندازه ذرات سطحي، ضخامت لايه تركيبي، توپوگرافي سطح از دستگاه­هاي آناليز اشعه ايكس(XRD)، ميكروسكوپ نيروي اتمي(AFM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي(FE-SEM) و (SEM) مجهز به آناليزور EDS استفاده شد. به منظور بررسي مقاومت به خوردگي، آزمون پلاريزاسيون روي نمونه خام و نمونه­هاي عمليات شده انجام شد. آزمون XRD حضور فازهاي نيتريد آهن (Fe2-3N :ε) و نيتريد آلومينيم (AlN) در نمونه­هاي نيتروژن­دهي شده را نشان مي­دهد. انجام عمليات حرارتي T6 باعث افزايش اندازه ذرات از 519 به nm577 در دماي c˚490 و اتمسفر N2%50+ H2%50 شده است. افزايش دما و ميزان نيتروژن در اتمسفر ورودي ضخامت لايه تركيبي را افزايش داده است و در نمونه نيتروژن­دهي شده ضخامت لايه تركيبي در دماي c˚490 در اتمسفر N2%75+ H2%25 برابر با μm9/12 ارزيابي شد. بهترين مقاومت به خوردگي براي نمونه خام بدون پوشش با پتانسيل خوردگي volt72/0- است. زبري سطح با افزايش دما و ميزان هيدروژن افزايش يافته است و بيشترين زبري متعلق به نمونه پوشش­دهي شده در دماي c˚490 و اتمسفر N2%50+ H2%50 (nm34/109) است.

1399/07/09

Study of the influence of Process Parameters on Surface Properties of Nitride Coating Created Using Active Screen Plasma Nitriding AA7075

7/7/2021 12:00:00 AM

To overcome the common problems of conventional DC plasma nitriding, a new surface engineering technique known as active ascreen plasma nitriding (ASPN) has been recently developed. The purpose of this work is to study the effect of parameters of active screen plasma nitriding process on the al7075. nitride layer on AA7075. The surface and corrosion properties of the nitride coating created on the surface of alloy have been evaluated. For this purpose, samples of aluminum 7075 were subjected to ASPN treatment at temperatures of 450 and 490˚c in two atmosphere of %50H2-%50N2 and %25H2-%75N2 for 5 hour. The obtained phases and microstructure were studies by x-ray analysis device (XRD), atomic force microscope (AFM), Field Emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) and (SEM) equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). In order to investigate corrosion resistance, polarization test was performed on raw and operated samples. XRD analysis of all the samples revealrd the formation of ε:Fe2-3 N and AlN phases in compound layer. Heat treatment has increased the particle size from 519 to 577nm at 490˚c in %50H2-%50N2 atmosphere. Increasing the temperature and the amount of nitrogen increased the thickness of the composite layer and in the sample of plasma nitride the thickness of composite layer at 490˚c and 50%H2-50%N2 atmosphere was estimated to be 12/9μm. The best corrosion resistance for uncoated raw sample with corrosion potential is -0/72volt. Surface roughness has increased with increasing temperature 490˚c and hydrogen content and the highest roughness belongs to the coated sample at 490˚c and %50H2-%50N2 atmosphere (109/34nm).