تولید پوشش کامپوزیتی کروم سخت – نانوآلومینا به روش آبکاری الکتریکی از حمام کروم شش ظرفیتی وبررسی خواص سایشی و میکروسختی پوشش

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 8، شماره 30، بهمن 1396، صفحه 45-58   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سید میثم میرقربانی¹؛ مهرداد عباسی^{* 2}؛ محمدصالح جمشیدی³

¹کارشناس ارشد مهندسی مواد،دانشگاه آزاد اسلامی کرج

²استادیار،عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی کرج

³کارشناس ارشد مهندسی مواد،مرکز توسعه فناوری پوشش

تاریخ دریافت: 04 خرداد 1394،  تاریخ بازنگری: 11 تیر 1395،  تاریخ پذیرش: 10 اسفند 1396 

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر دو پارامتر مهم در آبکاری پوشش­های نانو کامپوزیت، یعنی مقدار نانو ذرات آلومینا در حمام و چگالی جریان الکتریکی بر درصد حجمی ذرات، مورفولوژی، میزان مقاومت به سایش، میزان سختی و میزان چسبندگی پوشش می­باشد. در این تحقیق، پوشش کروم سخت و پوشش نانو کامپوزیتی کروم – آلومینا با استفاده از جریان مستقیم به روش آبکاری الکتریکی در حمام کروم شش ظرفیتی و با تغییر دو پارامتر غلظت نانو ذرات آلومینا و چگالی جریان بر حسب آمپر بر دسی متر مربع بر روی نمونه­ها اعمال گردید. بعد از آن با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری، آنالیز سطحی ED، آزمون XRD، آزمون سختی سنجی میکرو ویکرزو آزمون سایش پین روی دیسک پوشش­ها مورد بررسی قرار داده شدند. نتایج نشان داد که بیش­ترین مقدار نانو آلومینا در پوشش­های نانو کامپوزیتی تولید شده در شرایط بهینه 25 گرم بر لیتر نانو آلومینا در حمام، میانگین چگالی جریان50 آمپر بر دسی متر مربع حاصل می­شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داده است، وجود ذرات نانو آلومینا موجب اصلاح مورفولوژی رشد پوشش می­گردد. همچنین نتایج XRD از ریز شدن ساختار و کریستالیت­ها با افزایش دانسیته نانو ذرات در پوشش حکایت می­کند. مقایسه میان پوشش کروم سخت و پوشش نانو کامپوزیتی کروم –آلومینا نشان داد که پوشش حاوی ذرات نانو آلومینا به میزان 46 درصد سخت­تر و مقاومت به سایش بسیار بیشتری در برابر پوشش کروم سخت دارد.

کلیدواژه‌ها

پوشش نانو کامپوزیتی؛ جریان مستقیم؛ حمام کروم شش ظرفیتی؛ ذرات آلومینا

عنوان مقاله [English]

Production of composite coating of hard chrome – nano alumina by electroplating from the bath of hexa valence chrome and the study of the hardness and abrasive properties

نویسندگان [English]

S.M Mirghorbani¹؛ M Abbass²؛ M Jamshidi³

چکیده [English]

This research paper aimed at study of the effect of two critical parameters on the electroplating of nano composite coatings that are, the weight percent of alumina nanoparticles dispersed on the electroplating bath and the density of electrical current. The amount of distributed nanoparticles influences the resistance to abrasion, coating microstructure and adhesion to substrate The hard chrome coating and nano composite coating of chrome – alumina by using  of direct current and electroplating bath of hexavlence chrome. optical microscope images, SEM/EDS,  XRD, micro vikers hardness test and the abrasion test of pin on the disc. The results of these examinations showed that the maximum amount of nano alumina, distributes into the nano composite coatings  when electroplating conditions set on 25 grams of nano alumina per liter of bath, and the current density was 50 amps on square decimeters .SEM images were resolved the presence of nano-alumina particles that distributed into volume of coated layer XRD reveals that the size of grain in coated layer with nano-alumina was reduced noticeably and with increasing the volume density of nano particle in coated layer the grain size of coating structure reduces. Comparison between hard chrome coating and the nano-composite coating of chrome-alumina showed that the coating containing of nano-alumina particles is 46% harder and enjoys 179 times more abrasion resistance as compared to hard chrome.

کلیدواژه‌ها [English]

nanocomposite coating, Electroplating, hexavalence chrome bath, alumina nano particles

مراجع

1-C.T.J. Low, R.G.A. Wills, F.C. Walsh, “Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit”, j,Surface & Coatings Technology 201, pp 371-383, 2006.

2.J.P.Celis,J.R.Roos,andC.Buelens,”AMathematical Model For the Elecrolytic Codeposition of Particles with aMetallicmatrix”,J.Electrochemical Science and Technology,June 1987.

3.SeongMinChoi,HideoAwaji,”Nanocomposites-a new material design concept”Science and Technology of Advenced Materials 6,pp 2-10,2005.

4-Li Chen, Liping Wang, Zhixiang Zeng , Tao Xu,” Influence of pulse frequency on the microstructure and wear resistance of electrodeposited Ni–Al2O3 composite coatings”,J. Surface & Coatings Technology 201 ,pp 599–605, 2006.

5-Raj. Narayan, " Electrodeposited Composite Metal Coatings", Reviews on Coatings and Corrosion, Vol.4, No. 2, pp 113-155, 1981.

6.M.Yousefpour,A.Rahimi,"Characterization and selection of optimal parameters to achieve the best tribological performance of the electrodeposited Cr nanocomposite coating",J,Materials and Design   ,pp382–389,2014.

7-Book,Greenwood, J. David, “Hard chromium plating”, publisher Robert Draper Ltd, 1964.

8-Book,Morisset Oswald, “Chromium Plating”, publisher: Robert Draper Ltd, 1954.

9-E. G. Vinokurov, A. M. Arsenkin, K. V. Grigorovich,V.V. Bondar,"Electrodeposition and Physico-Mechanical Properties of Chromium Coatings Modified with Disperse Particles", Protection of Metals,, Vol. 42, No. 3, pp. 290–294,2006.

10-V.H. NGUYEN, T. HOANG, N. NGUYEN, S. KWO, M. KIM, J. LEE, "Cr/nano(ND)composite plating with cobalt cation additive", Trans. Nonfderrous Met. Soc. Chian, Vol79 , pp. 975-978,2009.

11-ص.کفاش یزدی ، م.بحرالعلوم،بررسی تاثیر دانسیته جریان و غلظت مواد افزودنی بر خواص پوشش نانو ساختار روی تولید شده به روش آبکاری الکتریکی،مجله مواد نوین ،شماره 9،ص ۲۳-۳۳،پاییز ۹۱.