پوشش های کامپوزیتی زمینه فلزی حاوی ذرات سرامیکی
1
به نام خدا
مقدمه
پوشش های کامپوزیتی
آبکاری کامپوزیتی
کاربرد
پوشش های کامپوزیتی Ni-WC
جمع بندی
2
فهرست
پوشش نیکل خالص دارای مقاومت به خوردگی بالا 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
مقدمه
پوشش های کامپوزیتی
پوشش های پیشرفته ای با خواص منحصر به فرد
اولین پوشش کامپوزیتی پوشش مس-گرافیت برای اجزای موتور ماشین
4
متشکل از دو یا چند جزء
ذرات تقویت کننده
5
پوشش های کامپوزیتی
جزء اصلی، زمینه
ذرات تقویت کننده، فاز دوم
کاربید ها SiC, WC, TiC
اکسید ها Al2O3, TiO2, SiO2
روان کننده های جامد MoS2، گرافیت
پاشش حرارتی
رسوب بخار فیزیکی
رسوب بخار شیمیایی
جوشکاری
رسوب دهی الکتریکی
6
روش های تولید
آبکاری الکتریکی
یکی از روش های اصلاح سطح
اعمال یک یا چند لایه با استفاده از حمام آبکاری و جریان برق
تجهیزات
7
آند و کاتد
منبع جریان
محلول الکترولیت
هم زن
منبع گرمایی
دسته ای از فرآیندهای آبکاری معلق شدن ذراتی با ابعاد میکرو یا نانو در حمام آبکاری
رسوب دهی هم زمان الکتریکی پیوستن ذرات پراکنده نامحلول در الکترولیت در حین رسوب دهی الکتریکی یک فلز
8
آبکاری کامپوزیتی
نبود مشکلات مربوط به فرآیندهای دما و فشار بالا
توانایی تشکیل پیوند اتمی با زیرلایه
توانایی انجام فرآیند به طور مداوم
میزان کم آلودگی نسبت به روش های دیگر
9
مزایا آبکاری کامپوزیتی
کاهش خاصیت انعطاف پذیری با افزودن ذرات سرامیکی
چسبندگی کم میان پوشش و زیرلایه
توده ای شدن ذرات به ویژه هنگام استفاده از ذرات نانو
10
معایب آبکاری کامپوزیتی
برای رسیدن به خواص مطلوب پوشش جلوگیری از توده ای شدن ذره ها در حمام آبکاری
انرژی بین دو ذره تعیین کننده توده ای شدن یا جداشدن ذرات از یک دیگر
11
پایداری پراکندگی سیستم های کلوئیدی
12
توده ای شدن
انرژی پتانسیل جاذبه ای به سبب نیروی واندروالس بین ذرات
انرژی پتانسیل دافعه ای ناشی از واکنش های الکترواستاتیک بین سطوح هم بار ذرات
انرژی پتانسیل مربوط به دافعه بین سطوحی که با مواد افزودنی پوشیده شده اند
انرژی پتانسیل مربوط به وجود مواد جذب نشده درون حمام آبکاری بر روی ذرات
پایداری پراکندگی سیستم های کلوئیدی
13
روش های فیزیکی پراکندگی سیستم های کلوئیدی
استفاده از انرژی هایی مانند انرژی فراصوتی جدا شدن ذرات از یکدیگر
قرار گرفتن حباب های هوا در سطح بین ذرات جلوگیری از توده ای شدن مجدد ذرات
بدون استفاده از انرژی فراصوتی
با استفاده از انرژی فراصوتی
کاهش قطر توده ها با افزودن عامل سطحی، کاهش قدرت یونی حمام و تغییر pH
14
روش های شیمیایی پراکندگی سیستم های کلوئیدی
15
کاربرد پوشش های کامپوزیتی
Ni-SiC
سطح داخلی سیلندر در موتورهای سرعت بالا برای افزایش مقاومت سایشی و حرارتی
کروم-الماس
ابزار و قالب های نیازمند به سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی بالا
Ni-WC
ابزار برشی، اجزای ماشین نیازمند به مقاومت به سایش بالا
Ni-Al2O3
مقاومت به اکسیداسیون بهتر در اتمسفرهای غنی از اکسیژن نسبت به نیکل خالص
Ni-TiO2
افزایش عمر اقتصادی در پل های پیچشی
16
پوشش های کامپوزیتی Ni-WC
سنباده زنی و پولیش کردن نمونه
چربی زدایی و اسید شویی زیر لایه قبل از آبکاری پاک شدن سطح از اکسید و چربی
آماده سازی نمونه
محلول واتس
کلرید نیکل به عنوان نمک رسانا
اسید بوریک برای ثابت نگه داشتن pH
17
محلول آبکاری
دارای سختی و مقاومت به سایش زیاد
حفظ خواص در دمای بالا
استفاده از ذرات با ابعاد 100-20 نانومتر در محلول آبکاری
هم زدن ذرات در حمام قبل از آبکاری معلق شدن یک نواخت
18
ذرات کاربید تنگستن
دمای °c50 توزیع یک نواخت کاربید تنگستن در پوشش
19
دمای الکترولیت
دمای °c50
Surface & coatings technology, 187 (2004) 93– 97.
توده ای شدن ذرات در دماهای بالای °c50
20
دمای الکترولیت
دمای °c60
Surface & coatings technology, 187 (2004) 93– 97.
افزایش دما تا °c50 افزایش درصد وزنی کاربید تنگستن رسوب کرده در پوشش
افزایش بیشتر دما کاهش درصد وزنی کاربید تنگستن رسوب کرده
21
دمای الکترولیت
افزایش فعالیت ذرات در الکترولیت و کنده شدن ذرات از سطح کاتد
جریان مستقیم
افزایش چگالی جریان کاهش وزن کاربید تنگستن در پوشش
22
جریان
افزایش چگالی جریان افزایش بازده جریان کاتدی مربوط به افزایش نیکل در پوشش با افزایش چگالی جریان
اعمال جریان ضربانی
در فرکانس پایین دوره
خاموشی طولانی تر
زدوده شدن تعداد بیشتری
از ذرات از روی سطح الکترود
23
جریان
µm 0/4
µm 0/7
Journal of applied electrochemistry, Vol.34, pp 175, (2004).
استفاده از جریان ضربانی
24
جریان
بهبود کیفیت رسوب
کاهش تعداد حفره ها
رسیدن به رسوب متراکم
مقدار بیشتر ذرات کاربید تنگستن
توزیع یک نواخت تر ذرات کاربید تنگستن
25
جریان
جریان DC
جریان PC
Surface & coatings technology, 195 (2005) 325-332.
کاهش ریز سختی با افزایش چگالی جریان
26
خواص سایشی پوشش
چگالی جریان
ریز سختی
میانگین
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
افزایش ریز سختی با افزایش درصد وزنی کاربید تنگستن در پوشش
اثر پراکنده سختی
27
خواص سایشی پوشش
ریز سختی
میانگین
WC
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
28
خواص سایشی پوشش
سیکل
ضریب اصطکاک
فولاد کم کربن
نیکل خالص
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
29
خواص سایشی پوشش
ضریب اصطکاک
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
30
Ni-37WC
Ni-19WC
Ni-10WC
فولاد کم کربن
نیکل خالص
Tribology international, 37 (2004) 743–749.
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-WC با اعمال جریان ضربانی
31
جمع بندی
باتشکر…
32