Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saatchi,Kaivan Raissi
احمد ساعت چي (استاد راهنما) کيوان رئيسي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Fayazi
امين فياضي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effect of saccharin on corrosion and tribocorrosion properties of Electroless NiP coatings
NiP coatings were electrolessed on carbon steel AISI 1045 without saccharin and in presence of 10 and 20 g/L saccharin in bath solution. Elemental composition of coatings showed 11.2 wt-%W for NiP coating without saccharin in bath solution and 10.7 and 10.6 wt-%W in presence of 10 and 20 g/L saccharin in bath solution respectively. The presence of 10 and 20 g/L saccharin in bath solution caused to co-deposition of 1.0 and 1.4 wt-%W sulphur respectively. The scaning electron microscopy photographs exhibited the refining of nodules size with addition of saccharin to bath solution. The structure of NiP coatings with and without saccharin in bath solution were totally amorphous and with increasing dosage of saccharin to 10 and 20 g/L saccharin in bath solution, the peak broadening of (111) and (220) reflecting planes taked place that indicate the grain refining. The surface roughness coatings in presence of 10 and 20 g/L saccharin were 0.060 and 0.057 µm that indicated the roughness refining compared to the coating without saccharin in bath solution(0.078 µm). The micro hardness measurement of coatings exhibited 454 Hv for NiP coting without saccharin and increasing of hardness to 473 and 620 Hv in presence of 10 and 20 g/L saccharin, respectively. The potentiodynamic polarization and EIS tests showed that addition of saccharin to bath solution had not a devastating effect on the corrosion current density but Corrosion performance will weaken in the anodic region and corrosion resistant in the anodic region severely reduced caused to co-deposition of sulphur. The potentiostatic and EIS analysis in the anodic potential indicated the weaken of protective layer in the presence of saccharin to plating bath. Tribo-corrosion test in the OCP potential on wear track, NiP coating without saccharin showed the lowest potential drop during wear while this coating showed the most worn volume during abrasion and with increasing of saccharin the amount of worn volume decreased probable caused to hardness improvement in this coating. Tribo-corrosion test in the anodic polarization on wear track, the best performance of coated NiP in the worn volume and increasing of current density obtained from the bath containing 20 g Saccharin and probable caused to hardness improvement in this coating. Trib-corrosion test in the cathodic polarization on wear track, minimal degradation of current density and minimal worn volume is obtained from the bath containing 20 g/L Saccharin and probable caused to hardness improvement in this coating. The type of wear mechanism in all cases of tribo-corrosion test was abrasive wear and only a slight weight percent silica (silicon carbide ball as an abrasive substance) was present in the wear track, which explains the slight adhesive wear mechanisms. Friction coefficient at open circuit potential, anodic and cathodic were calculated. The results showed that increasing the saccharin caused to increasing of hardness and reduction of adhesion between coating/abrasive ball and the friction coefficient was reduced. The lowest coefficient of friction between different types of potential was cathodic potential and the possible cause is adhesion loss in interfacial coating /abrasive ball. Keywords: Electroless NiP coating, Saccharin, Microhardness, Corrosion, Tribocorrosion, Potentiodynamic, Potentiostat, EIS, Friction coefficient
چکيده پوشش هاي نيکل- فسفر به روش رسوب دهي الکترولس روي زيرلايه فولاد ساده کربني AISI 1045 بدون حضور ساخارين در حمام آبکاري و در حضور 10 و 20 گرم بر ليتر ساخارين در حمام آبکاري، توليد شدند. ترکيب عنصري پوشش حاکي از حضور 2/11 درصدوزني فسفر براي پوشش نيکل- فسفر حاصل از حمام بدون ساخارين بود که با افزايش غلظت ساخارين حمام به 10 و 20 گرم بر ليتر، درصد وزني فسفر به ترتيب به مقادير 7/10 و 6/10 کاهش يافت. همچنين ساخارين موجود در حمام منجر به رسوب همزمان سولفور در پوشش شد به طوري که با افزايش 10 و 20 گرم بر ليتر ساخارين به حمام آبکاري، درصد وزني سولفور به 0/1 و 4/1 افزايش يافت. تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي بيان گر کاهش برآمدگي هاي سطحي با افزايش ساخارين به حمام آبکاري بود. ساختار پوشش نيکل- فسفر بدون حضور ساخارين در حمام به شکل کاملاً آمورف بود و با افزايش ساخارين به حمام آبکاري نيز پوشش به شکل آمورف باقي ماند و تنها پهن شدگي پيک در صفحات (111) و (220) رخ داد که نشان دهنده ي کاهش اندازه دانه در حضور ساخارين در حمام آبکاري بود. زبري سطح در پوشش هاي حاصل از 10 و 20 گرم بر ليتر ساخارين، به ترتيب مقادير 060/0 و 057/0 ميکرومتر بود که نسبت به پوشش بدون ساخارين در حمام آبکاري(mµ 078/0) کاهش نشان داد. ميکروسختي سنجي پوشش ها حاکي از افزايش سختي پوشش از 454 ويکرز براي حالت بدون ساخارين در حمام آبکاري به 473 و 610 ويکرز به ترتيب در حضور 10 و 20 گرم بر ليتر ساخارين در حمام آبکاري بود.آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي نشان داد که افزايش ساخارين به حمام آبکاري تاثير مخربي بر جريان خوردگي نداشت اما منجر به تضعيف عملکرد خوردگي در ناحيه آندي شد و مقاومت به خوردگي در ناحيه آندي با افزايش ساخارين به حمام آبکاري به شدت کاهش يافت که علت آن به حضور رسوب همزمان سولفور نسبت داده شد. آزمون هاي پتانسيواستاتيک و طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي در پتانسيل آندي نيز حاکي از تضعيف عملکرد لايه محافظ در اثر حضور ساخارين در حمام آبکاري بود. آزمون تريبوخوردگي در حالت پتانسيل مدار باز در ناحيه سايش، پوشش نيکل- فسفر حاصل از حمام بدون حضور ساخارين را با کمترين افت پتانسيل در حين سايش نشان داد، درحالي که همين پوشش بيشترين حجم ساييده شده در حين سايش را نشان داد و با افزايش ساخارين از ميزان حجم ساييده شده کاهش يافت که علت احتمالي آن بهبود سختي در اين پوشش ها بود. آزمون تريبوخوردگي در حالت پلاريزاسيون آندي در ناحيه سايش، بهترين عملکرد مربوط به پوشش نيکل- فسفر حاصل از حمام حاوي 20 گرم بر ليتر ساخارين را نشان داد و کمترين حجم ساييده شده نيز مربوط به اين پوشش بود که علت احتمالي آن به بهبود قابل توجه سختي اين پوشش نسبت داده شد. آزمون تريبوخوردگي در حالت پلاريزاسيون کاتدي در ناحيه سايش، کمترين افت دانسيته جريان را مربوط به پوشش نيکل- فسفر حاصل از حمام حاوي 20 گرم بر ليتر ساخارين نشان داد و کمترين حجم ساييده شده نيز متعلق به همين پوشش بود که علت احتمالي آن به بهبود سختي اين پوشش نسبت داده شد. مکانيزم سايش در تمامي حالات آزمون تريبوخوردگي از نوع مکانيزم سايش خراشان بود و تنها درصد وزني ناچيزي سيليسيم(ناشي از گلوله کاربيد سيليسيم به عنوان جسم ساينده) در مسير سايش حضور داشت که بيان کننده مکانيزم سايش چسبان به شکل ناچيز بود. ضريب اصطکاک در سه حالت پتانسيل مدار باز، آندي و کاتدي محاسبه شد. نتايج نشان داد که با افزايش ساخارين، به دليل احتمالي افزايش سختي و کاهش چسبندگي بين سطح پوشش/جسم ساينده، از ميزان ضريب اصطکاک کاسته شد. کمترين ضريب اصطکاک بين حالت هاي مختلف پتانسيل، حالت پتانسيل کاتدي بود که علت احتمالي آن کاهش چسبندگي در فصل مشترک پوشش/جسم ساينده است. کلمات کليدي : پوشش الکترولس نيکل- فسفر؛ ساخارين؛ ميکروسختي؛ خوردگي؛ تريبوخوردگي؛ پتانسيوديناميک؛ پتانسيواستات؛ طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي؛ ضريب اصطکاک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی