پوشش های کامپوزیتی زمینه فلزی حاوی ذرات سرامیکی
Download
Report
Transcript پوشش های کامپوزیتی زمینه فلزی حاوی ذرات سرامیکی
به نام خدا
پوشش های کامپوزیتی زمینه فلزی حاوی ذرات سرامیکی
مهرداد محمدی
87127072
استاد راهنما:
دکتر فرزاد محبوبی
1
فهرست
مقدمه
پوشش های کامپوزیتی
2
آبکاری کامپوزیتی
کاربرد
پوشش های کامپوزیتی Ni-WC
جمع بندی
مقدمه
پوشش نیکل خالص دارای مقاومت به خوردگی باال ولی مقاومت به
سایش کم
افزودن ذرات تقویت کننده به منظور بهبود خواص زمینه
به کارگیری ذرات با ابعاد نانو به منظور بهبود خواص
3
پوشش های کامپوزیتی
پوشش های پیشرفته ای با خواص منحصر به فرد
اولین پوشش کامپوزیتی
اجزای موتور ماشین
4
پوشش مس-گرافیت برای
پوشش های کامپوزیتی
متشکل از دو یا چند جزء جزء اصلی ،زمینه
ذرات تقویت کننده ،فاز دوم
کاربید ها SiC, WC, TiC
ذرات تقویت کننده
اکسید ها Al2O3, TiO2, SiO2
روان کننده های جامد ،MoS2گرافیت
5
روش های تولید
پاشش حرارتی
رسوب بخار فیزیکی
رسوب بخار شیمیایی
جوشکاری
رسوب دهی الکتریکی
6
آبکاری الکتریکی
یکی از روش های اصالح سطح
اعمال یک یا چند الیه با استفاده از حمام آبکاری و جریان برق
تجهیزات
7
آند و کاتد
منبع جریان
محلول الکترولیت
هم زن
منبع گرمایی
آبکاری کامپوزیتی
دسته ای از فرآیندهای آبکاری
ابعاد میکرو یا نانو در حمام آبکاری
معلق شدن ذراتی با
پیوستن ذرات پراکنده
رسوب دهی هم زمان الکتریکی
نامحلول در الکترولیت در حین رسوب دهی الکتریکی یک فلز
8
مزایا آبکاری کامپوزیتی
نبود مشکالت مربوط به فرآیندهای دما و فشار باال
توانایی تشکیل پیوند اتمی با زیرالیه
توانایی انجام فرآیند به طور مداوم
میزان کم آلودگی نسبت به روش های دیگر
9
معایب آبکاری کامپوزیتی
کاهش خاصیت انعطاف پذیری با افزودن ذرات سرامیکی
چسبندگی کم میان پوشش و زیرالیه
توده ای شدن ذرات به ویژه هنگام استفاده از ذرات نانو
10
پایداری پراکندگی سیستم های کلوئیدی
برای رسیدن به خواص مطلوب پوشش
ای شدن ذره ها در حمام آبکاری
انرژی بین دو ذره
ذرات از یک دیگر
11
جلوگیری از توده
تعیین کننده توده ای شدن یا جداشدن
پایداری پراکندگی سیستم های کلوئیدی
Vtot Vvdw Velect Vs Vm
توده ای شدن
: Vvdw
Eattract Erepel
انرژی پتانسیل جاذبه ای به سبب نیروی واندروالس بین ذرات
: Velectانرژی پتانسیل دافعه ای ناشی از واکنش های الکترواستاتیک بین سطوح هم بار ذرات
: Vs
انرژی پتانسیل مربوط به دافعه بین سطوحی که با مواد افزودنی پوشیده شده اند
: Vmانرژی پتانسیل مربوط به وجود مواد جذب نشده درون حمام آبکاری بر روی ذرات
12
روش های فیزیکی پراکندگی سیستم های کلوئیدی
استفاده از انرژی هایی مانند انرژی فراصوتی
از یکدیگر
قرار گرفتن حباب های هوا در سطح بین ذرات
توده ای شدن مجدد ذرات
13
با استفاده از انرژی فراصوتی
جدا شدن ذرات
جلوگیری از
بدون استفاده از انرژی فراصوتی
روش های شیمیایی پراکندگی سیستم های کلوئیدی
کاهش قطر توده ها با افزودن عامل سطحی ،کاهش قدرت یونی
حمام و تغییر pH
14
کاربرد پوشش های کامپوزیتی
Ni-Al2O3
مقاومت به اکسیداسیون بهتر در اتمسفرهای غنی از اکسیژن نسبت به نیکل خالص
Ni-TiO2
افزایش عمر اقتصادی در پل های پیچشی
الماس
کروم-
Ni-SiC
Ni-WC
سایش با
مقاومت به
نیازمندباالبه
ماشین
برشی،دراجزای
ابزار
حرارتی
خوردگی باال
سایشی و
مقاومتال به
مقاومت
افزایش
سایش و
برای
مقاومت به
سرعت
سختی،
موتورهای
نیازمند به
های
سیلندر
قالب
داخلی
سطحابزار و
15
کامپوزیتی Ni-WC
های نمونه
پوششسازی
آماده
سنباده زنی و پولیش کردن نمونه
چربی زدایی و اسید شویی زیر الیه قبل از آبکاری
شدن سطح از اکسید و چربی
16
پاک
محلول آبکاری
محلول واتس
کلرید نیکل
اسید بوریک
17
غلظت )(g/l
ترکیب محلول
250
سولفات نیکل
35
کلرید نیکل
40
اسید بوریک
به عنوان نمک رسانا
برای ثابت نگه داشتن pH
ذرات کاربید تنگستن
دارای سختی و مقاومت به سایش زیاد
حفظ خواص در دمای باال
استفاده از ذرات با ابعاد 20-100نانومتر در محلول آبکاری
هم زدن ذرات در حمام قبل از آبکاری
18
معلق شدن یک نواخت
دمای الکترولیت
دمای 50°c
توزیع یک نواخت کاربید تنگستن در پوشش
دمای 50°c
Surface & coatings technology, 187 (2004) 93– 97.
19
دمای الکترولیت
توده ای شدن ذرات در دماهای باالی 50°c
دمای 60°c
Surface & coatings technology, 187 (2004) 93– 97.
20
دمای الکترولیت
افزایش دما تا 50°c
رسوب کرده در پوشش
افزایش بیشتر دما
رسوب کرده
افزایش درصد وزنی کاربید تنگستن
کاهش درصد وزنی کاربید تنگستن
افزایش فعالیت ذرات در الکترولیت و کنده شدن ذرات از سطح کاتد
21
جریان
جریان مستقیم
چگالی جریان )(A/cm2
بازده جریان کاتدی
%WC
37
0/1
75
19
0/2
99
10
0/3
66
افزایش چگالی جریان
کاهش وزن کاربید تنگستن در پوشش
افزایش بازده جریان کاتدی
افزایش چگالی جریان
مربوط به افزایش نیکل در پوشش با افزایش چگالی جریان
22
جریان
اعمال جریان ضربانی
در فرکانس پایین دوره
خاموشی طوالنی تر
0/4m µ
0/7m µ
زدوده شدن تعداد بیشتری
از ذرات از روی سطح الکترود
Journal of applied electrochemistry, Vol.34, pp 175, (2004).
23
جریان
استفاده از جریان ضربانی
24
بهبود کیفیت رسوب
کاهش تعداد حفره ها
رسیدن به رسوب متراکم
مقدار بیشتر ذرات کاربید تنگستن
توزیع یک نواخت تر ذرات کاربید تنگستن
جریان
DC جریان
PC جریان
Surface & coatings technology, 195 (2005) 325-332.
25
خواص سایشی پوشش
کاهش ریز سختی با افزایش چگالی جریان
میانگین
ریز سختی
چگالی جریان
26
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
خواص سایشی پوشش
افزایش ریز سختی با افزایش درصد وزنی کاربید تنگستن در پوشش
میانگین
ریز سختی
اثر پراکنده سختی
WC
27
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
خواص سایشی پوشش
نیکل خالص
ضریب اصطکاک
فوالد کم کربن
سیکل
28
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
خواص سایشی پوشش
ضریب اصطکاک
29
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
Ni-37WC
Ni-19WC
Ni-10WC
فوالد کم کربن
نیکل خالص
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
30
جمع بندی
توجه به پوشش های کامپوزیتی به لحاظ خواص منحصر به فردشان
استفاده از ذرات با ابعاد نانو در این پوشش ها و بهبود ریز سختی،
مقاومت به سایش و خوردگی
کاربرد در صنایع مختلفی همچون خودروسازی و صنایع هوایی
برای اجزای موتور ،ابزار برش و سطوح داخلی قالب ها
بهبود خواص پوشش Ni-WCبا اعمال جریان ضربانی
31
باتشکر...
32