اعمال پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن بر روی فولاد کربنی و بررسی خواص سایشی آن
عنوان تحقیق: اعمال پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن بر روی فولاد کربنی و بررسی خواص سایشی آن
فرمت فایل: word
تعداد صفحات: 109
شرح مختصر:
آبکاری الکتریکی یکی از روش های مناسب جهت همرسوبی ذرات ریز فلزی، غیر فلزی و پلیمری در زمینه فلزی است.در این تحقیق پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربیدتنگستن با استفاده از جریان پالسی مربعی روی فولاد کربنی ایجاد شد. تاثیر پارامترهای آبکاری مانند غلظت سورفکتانت SDS و افزودنی ساخارین به عنوان ریزکننده، دانسیته جریان، سیکل کاری و فرکانس بر روی سختی، درصد وزنی ذرات و نحوه توزیع آن ها در پوششبررسی شد. در این تحقیق سعی شد عواملی همچون نوع حمام، دما، pH و میزان تلاطم ثابت در نظر گرفته شوند. به علاوه، تاثیر پارامترهای آبکاری بر رفتار سایشی پوشش مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی مورفولوژی سطح پوشش و توزیع ذرات و درصد وزنی آن ها در پوشش از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزور EDS و جهت بررسی خواص پوشش از آزمون های سختی و سایشاستفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت ساخارین به حمام، به کاهش درصد وزنی ذرات و افزایش غلظت SDS تا 1 گرم بر لیتر به افزایش درصد وزنی ذرات و کاهش قطر ذرات و توزیع بهتر آن ها در پوشش منجر می شود. همچنین با افزایش دانسیته جریان تا 15 آمپر بر دسیمتر مربع به افزایش حضور ذرات در پوشش و افزایش سختی پوشش منجر می شود. با افزایش سیکل کاری حضور ذرات در پوشش کم می شود. افزایش فرکانس از 1 تا 1000 هرتز باعث افزایش حضور ذرات در پوشش می شود. همچنین حضور بیشتر و توزیع یکنواخت تر ذرات در پوشش منجر به افزایش سختی و (در پوششهای بدون ترک) بهبود مقاومت سایشی پوشش می گردند.
فهرست مطالب
|
چکیده |
1 |
|
مقدمه |
2 |
|
فصل اول : کلیات کلیات
|
3 4 |
|
فصل دوم : مروری بر منابع |
5 |
|
2-1- مقدمه |
6 |
|
2-2- آبکاری الکتریکی |
6 |
|
2-2-1- مزایا و معایب آبکاری الکتریکی |
7 |
|
2-3- آبکاری پوششهای کامپوزیتی |
8 |
|
2-3-1- مزایا و معایب آبکاری کامپوزیتی |
9 |
|
2-4- پوشش های نانوکامپوزیتی |
10 |
|
2-4-1- روش تولید پوششهای نانوکامپوزیتی |
10 |
|
2-4-2- کاربرد پوششهای نانوکامپوزیتی |
11 |
|
2-5- مکانیزم رسوب الکتریکی |
12 |
|
2-5-1- رسوبگذاری کرم سه ظرفیتی |
13 |
|
2-5-2- کمپلکس سازهای کرم |
14 |
|
2-6- آبکاری کرم سه ظرفیتی |
15 |
|
2-6-1- ترکیب حمام کرم سه ظرفیتی |
15 |
|
2-6-2- ویژگی های ترکیب حمام آبکاری |
16 |
|
2-6-3- مشکلات آبکاری کرم سه ظرفیتی |
16 |
|
2-7- مکانیزمهای همرسوبی الکتروشیمیایی |
17 |
|
2-7-1- مدل کلاسیک گاگلیمی |
18 |
|
2-7-2- مدل Celies |
21 |
|
2- 8- پایداری پراکندگی سیستمهای کلوئیدی |
22 |
|
2-8-1- توزیع فیزیکی نانو ذرات با عملیات اولتراسونیک |
23 |
|
2-8-2- روش های شیمیایی پراکندگی سیستمهای کلوئیدی |
23 |
|
2-9- تاثیر نوع جریان آبکاری |
27 |
|
2-10- تاثیر زمان روشنایی و خاموشی |
28 |
|
2-11- تاثیر دانسیته جریان |
29 |
|
2-12- روش های تعیین ذرات پراکنده در پوشش |
33 |
|
2-12-1- روش وزنی |
33 |
|
2-12-2- روش میکروسکوپی |
33 |
|
2-12-3- روش میکروآنالیزورهای پروپ الکترونی |
33 |
|
2-12-4- روش طیف نگاری مرتبط با فوتون(PCS) |
34 |
|
2-13- سایش و مکانیزمهای آن
|
34 |
|
فصل سوم : روش انجام آزمایش |
37 |
|
3-1- مواد مورد استفاده |
38 |
|
3-2- وسایل و تجهیزات مورد استفاده جهت آبکاری |
39 |
|
3-2-1- منبع جریان |
40 |
|
3-3- آماده سازی الکترولیت و آبکاری نمونه ها |
41 |
|
3-4- ارزیابی نمونه ها |
44 |
|
3-5- نحوه بررسی اثر پارامترهای انتخاب شده بر ریز ساختار و خواص پوشش |
45 |
|
3-5-1- بررسی اثر غلظت پخش کننده (SDS) |
45 |
|
3-5-2- بررسی اثر افزودنی ساخارین |
46 |
|
3-5-3- بررسی اثر دانسیته جریان |
46 |
|
3-5-4- بررسی اثر فرکانس |
47 |
|
3-5-5- بررسی اثر چرخه کاری |
47 |
|
3-5-6- بررسی اثر غلظت کاربیدتنگستن |
48 |
|
فصل چهارم : نتایج و بحث |
49 |
|
4-1- بررسی اثر افزودنیها بر مورفولوژی پوششهای نانوکامپوزیتیCr-WC |
50 |
|
4-1-1- تاثیر سورفکتانت SDS |
51 |
|
4-1-2- تاثیر افزودنی ساخارین |
56 |
|
4-1-3- تاثیر غلظت ذرات کاربید تنگستن در محلول |
59 |
|
4-2- بررسی اثر پارامترهای آبکاری پالسی بر مورفولوژی پوششهای نانوکامپوزیتی Cr-WC |
61 |
|
4-2-1- تاثیر دانسیته جریان |
61 |
|
4-2-2- تاثیر چرخه کاری |
65 |
|
4-2-3- تاثیر فرکانس پالس |
67 |
|
4-3- بررسی اثر پارامترهای موثر بر سختی و رفتار سایشی پوششهای نانوکامپوزیتی Cr-WC |
70 |
|
4-3-1- تاثیر غلظت ذرات WC در حمام آبکاری |
70 |
|
4-3-2- تاثیر غلظت سورفکتانت SDS |
73 |
|
4-3-3- تاثیر افزودن ساخارین |
75 |
|
4-3-4- تاثیر دانسیته جریان |
78 |
|
4-3-5- تاثیر فرکانس پالس |
81 |
|
4-3-6- تاثیر چرخه کاری
|
83 |
|
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادها |
85 |
|
نتیجه گیری |
86 |
|
پیشنهادها |
87 |
|
مراجع |
88 |
|
مراجع فارسی |
89 |
|
مراجع لاتین |
90 |
|
چکیده انگلیسی |
94 |
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
|
جدول 2-1- درصد حجمی ذراتی که توسط جذب ضعیف و قوی در حین ایجاد پوشش کامپوزیتی نیکل-کاربیدسیلسیم به سطح کاتد چسبیده اند |
20 |
|
جدول 2-2- شرایط پایداری بر حسب پتانسیل زتا |
24 |
|
جدول 2-3- شرایط گوناگون شفافیت محلول بر حسب پتانسیل غلظت ترساز |
26 |
|
جدول 3-1- ترکیب و شرایط حمام مورد استفاده برای آبکاری |
42 |
|
جدول 3-2- ترکیب حمام الکتروپولیش |
43 |
|
جدول 3-3- شرایط انجام آزمایش سایش |
45 |
|
جدول 3-4- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر غلظت SDS |
46 |
|
جدول 3-5- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر غلظت ساخارین |
46 |
|
جدول 3-6- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر دانسیته جریان |
46 |
|
جدول 3-7- زمان های روشنی و خاموشی در هر فرکانس |
47 |
|
جدول 3-8- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر فرکانس |
47 |
|
جدول 3-9- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر چرخه کاری |
48 |
|
جدول 3-10- شرایط آبکاری بکار رفته برای بررسی اثر غلظت کاربیدتنگستن |
48 |
فهرست شکل ها
|
شکل 2-1- شماتیکی از سلول آبکاری الکتریکی.
|
7 |
|
شکل 2-2- گروههای مختلف مواد نانوساختار و روشهای مختلف تولید آنها.
|
11 |
|
شکل 2-3- نمودار شماتیک انواع رشد.
|
13 |
|
شکل 2-4- مدل پنج مرحله ای Celis.
|
22 |
|
شکل 2-5- تصویر شماتیک از یک فعال ساز.
|
25 |
|
شکل 2-6- پوششهای نانو نیکل با اعمال دانسیته جریان های مختلف.
|
30 |
|
شکل 2-7- ارتباط دانسیته جریان پوشش دهی و اندازه دانه پوششهای نیکل نانو.
|
31 |
|
شکل 2-8- الگوی پراش تفرق اشعه X پوشش نانو نیکل در دانسیته جریان های مختلف.
|
32 |
|
شکل 3-1- تصویری شماتیک از جریان پالس مربعی و مثلثی.
|
40 |
|
شکل 4-1- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوشش کرم خالص از حمام فاقد افزودنی (5/2=pH، دانسیته جریان8، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، دما 27 و زمان min 100).
|
50 |
|
شکل 4-2- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوشش کامپوزیتیCr-WCاز حمام فاقد افزودنی (5/2pH=، غلظت ذرات g/lit 10، دانسیته جریان 8، چرخه کاری%50، فرکانس Hz 10 ، دما27 و زمان min 100).
|
51 |
|
شکل 4-3- نحوه عملکرد فعال ساز سطح بر روی جدایش ذرات در حمام.
|
52 |
|
شکل 4-4- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوششهای کامپوزیتی از حمام با g/lit 1 ساخارین و حاوی a) صفر، b) 5/.، c) 1، d) 2 گرم بر لیتر SDS (5/2pH=، غلظت ذراتg/lit10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 ، دانسیته جریان 8، دما27 و زمان min 100).
|
53 |
|
شکل 4-5- تاثیر غلظت SDS بر درصد وزنی ذرات کاربیدتنگستن در پوشش Cr-WC (5/2PH=، غلظت ذراتg/lit 10،g/lit1 ساخارین، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان 8، دما27 و زمان min 100).
|
55 |
|
شکل 4-6- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوشش نانوکامپوزیتیCr-WCاز حمام حاوی 1 گرم بر لیتر SDS و a) 5/0، (b1، (c5/1، (d3 گرم بر لیتر ساخارین (5/2pH=، غلظت ذرات g/lit10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
57 |
|
شکل 4-7- تاثیر غلظت ساخارین بر درصد وزنی ذرات کاربیدتنگستن در پوششهایCr-WC(5/2pH=، غلظت ذرات g/lit 10، g/litSDS 1، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min100).
|
58 |
|
شکل 4-8- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوششهای کامپوزیتی Cr-WCاز حمام با g/litSDS1، g/lit1 ساخارین، (a5، (b10،c) 20،(d 40 گرم بر لیتر کاربیدتنگستن (5/2pH=، چرخه کاری%50، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
59 |
|
شکل 4-9- تصاویر SEM سطح مقطع پوششهای کامپوزیتی Cr-WCاز حمام با g/litSDS 1،g/lit1 ساخارین، (a5، (b10،(c20، (d 40 گرم بر لیتر کاربیدتنگستن (5/2pH=، چرخه کاری%50، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
60 |
|
شکل 4-10- تاثیر غلظت کاربیدتنگستن بردرصد وزنی ذرات در پوششهایCr-WC(5/2pH=، g/litSDS 1، g/lit 1 ساخارین، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 ، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
61 |
|
شکل 4-11- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوششهای کامپوزیتی Cr-WCاز حمام باg/litSDS 1 و g/lit1 ساخارین با دانسیته جریانهای (a 2، (b8، (c15 وd) 20 آمپر بر دسیمتر مربع (5/2pH=، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، دما27 و زمان min 100).
|
62 |
|
شکل 4-12- تاثیر دانسیته جریان بر درصد وزنی ذرات کاربید تنگستن در پوششهایCr-WC(5/2pH=، غلظت ذراتg/lit10، g/litSDS1،g/lit1 ساخارین، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 ، دما27 و زمان min 100). |
63 |
|
شکل 4-13- تصاویر SEM ازمورفورلوژی سطح پوششهای نانوکامپوزیتیCr-WCاز حمام حاوی g/litSDS 1، g/lit1 ساخارین، درچرخه های کاریa) 30، b) 50، c) 70، d) 90 درصد (5/2pH=، غلظت ذرات g/lit، 10، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
65 |
|
شکل 4-14- تاثیر چرخه کاری بر درصد وزنی ذرات کاربیدتنگستن در پوششهای Cr-WC (5/2pH=، غلظت ذراتg/lit 10، g/litSDS 1،g/lit1 ساخارین، فرکانس Hz 10، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
66 |
|
شکل 4-15- تصاویر SEM مورفولوژی سطح پوششهای کامپوزیتی Cr-WCاز حمام حاویg/litSDS 1 وg/lit1 ساخارین (a 1، (b 10(c100، (d1000 هرتز (5/2pH=،غلظت ذراتg/lit10، چرخه کاری %50، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100).
|
68 |
|
شکل 4-16- نمودار تغییرات درصد وزنی کاربیدتنگستن در پوششهای کامپوزیتیCr-WC برحسب فرکانس، در حمام آبکاری با غلظت ذراتg/lit10، g/litSDS1،g/lit1 ساخارین، 5/2pH=، چرخه کاری %50، دانسیته جریان8، دما27 و زمان min 100.
|
69 |
|
شکل 4-17- نمودار ریز سختی پوشش کرم خالص و پوشش کامپوزیتیCr-WC برحسب غلظتهای مختلف WC در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، SDS و ساخارین هر کدامg/lit1.
|
70 |
|
شکل 4-18- نرخ سایش پوشش کرم خالص و پوشش کامپوزیتیCr-WCبر حسب غلظتهای مختلف WC در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، SDS و ساخارین هر کدام g/lit1.
|
71 |
|
شکل 4-19- تصاویر SEM سطوح سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WCتولید شده در حمامهای حاوی غلظتهایa) 5، b) 10 و c) 40 گرم بر لیتر ذرات WC در آبکاری با دانسیته جریان 8، چرخه کاری %50، فرکانسHz10SDS , و ساخارین هر کدامg/lit1.
|
72 |
|
شکل 4-20- نمودار ریز سختی پوشش کامپوزیتیCr-WCبر حسب افزایش غلظت SDS در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، غلظت ذراتgr/lit10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10، SDS وساخارین هر کدامg/lit1. |
73 |
|
شکل 4-21- نرخ سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WCبر حسب غلظت SDS در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، غلظت ذراتg/lit10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 و ساخارین g/lit 1.
|
74 |
|
شکل 4-22- ریزسختی پوششهای کامپوزیتیCr-WC بر حسب افزایش غلظت ساخارین در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، غلظت ذرات g/lit 10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 و SDSg/lit 1.
|
75 |
|
شکل 4-23- نرخ سایش پوششهای کامپوزیتی Cr-WCبر حسب غلظت ساخارین در حمام آبکاری با دانسیته جریان 8، غلظت ذراتgr/lit10، چرخه کاری %50، فرکانس Hz 10 وSDSg/lit 1.
|
76 |
|
شکل 4-24- تصاویر SEM از سطوح سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WCدر حمام با غلظتهایa) 5/0، b)1 وc) 3 گرم بر لیتر ساخارین با دانسیته جریان 8، چرخه کاری %50، فرکانس Hz10 و SDSg/lit1.
|
78 |
|
شکل 4-25- نمودار ریز سختی پوششهای کامپوزیتیCr-WCبر حسب مقادیر مختلف دانسیته جریان در حمام آبکاری با غلظت ذرات g/lit 10، فرکانس Hz 10، چرخه کاری %50، ساخارین و SDS هر کدام g/lit1.
|
79 |
|
شکل 4-26- نرخ سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WCبر حسب دانسیته جریان در حمام آبکاری با غلظت ذراتg/lit 10، ساخارین و SDSهر کدامg/lit1، چرخه کاری %50 و فرکانس Hz 10.
|
80 |
|
شکل 4-27- تصاویر SEM از سطوح سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WCبرحسبدانسیتهجریانهایa) 6، b) 8 وc) 20 آمپر بر دسیمتر مربع درحمام آبکاریبا غلظت ذراتg/lit 10،ساخارین و SDSهر کدام g/lit1، چرخهکاری%50و فرکانسHz10.
|
81 |
|
شکل 4-28- نمودار ریز سختی پوششهای کامپوزیتیCr-WCدر فرکانسهای مختلف در حمام آبکاری با دانسیته جریان8، چرخه کاری %50، غلظت ذراتg/lit 10، ساخارین وSDS هر کدام g/lit 1.
|
82 |
|
شکل 4-29- نرخ سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WC بر حسب فرکانس در حمام آبکاری با دانسیته جریان8، غلظت ذراتg/lit 10، چرخه کاری %50، ساخارین وSDSهر کدامg/lit 1.
|
82 |
|
شکل 4-30- نمودار ریز سختی پوششهای کامپوزیتیCr-WCدر چرخه های کاری مختلف در حمام آبکاری با دانسیته جریان8، غلظت ذرات g/lit 10، چرخه کاری %50، ساخارین و SDSهر کدامg/lit 1. |
83 |
|
شکل 4-31- نرخ سایش پوششهای کامپوزیتیCr-WC بر حسب چرخه کاری در حمام آبکاری با دانسیته جریان8، غلظت ذراتg/lit 10، فرکانس Hz 10، ساخارین وSDSهرکدامg/lit1.
|
84 |
