Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Kaivan Raissi,Mahmood Monir-vaghefi
سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما) کيوان رئيسي (استاد مشاور) سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeid Shirmohammadi yazdi
سعيد شيرمحمدي يزدي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Improvement of surface properties of nano structured Anodic Aluminum Oxide (AAO) by addition of solid lubricant layer
Using aluminum in some applications increases the surface temperature. Low hardness along with low wear resistance cause fast failure of the metal. Anodizing process in optimized conditions makes a hard alumina coating with hardness values about ten times that of the aluminum substrate, but high friction coefficient is a big draw back for this oxide coating. The purpose of the present research is to decrease of friction coefficient of AAO (Aluminum Anodic Oxide) coatings by incorporation of PTFE as a solid lubricant on nanostructured anodic aluminum oxide. Hard AAO was made by optimization of voltage and time of the process. Then, lubricant layers were produced from solutions containing 15, 20, 25 and 30 ml/l PTFE. Finally, for increasing the PTFE layer adhesion to hard AAO coating, heat treatment process was done. For characterization of coatings, X-Ray diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) were used. Experimental results indicated that the size of nano-pores were in range of 5-16 nm. Heat treatment process was carried out at 400 °C for 30 min. Changes in nano-hardness, elastic modulus and fracture toughness evaluated by Atomic Force Microscope (AFM). A large increase in nano hardness and elastic modulus, and a decrease in fracture toughness were observed by heat treatment. To study the tribology of the specimens, a pin-on-disc wear tester was employed with AISI 52100 steel pins. The tribological behavior at high temperatures was evaluated by wear testing at 150 °C and 300 °C. Weight loss of pin and samples was measured and the effect of temperature on wear behavior was studied. It was found that increasing PTFE at room temperature caused a decrease in friction coefficient, but this was not true at high temperatures. At ambient temperature, the best tribological behavior was observed in sample with 30 ml/l PTFE, but at high temperature, in the sample with 20 ml/l. Wear surfaces of pins and samples were evaluated by Scanning Electron Microscope. Keywords Anodizing, Aluminum, PTFE, Solid Lubricant, Anodic Oxide, Friction Coefficient.
چکيده استفاده از آلومينيوم در برخي قطعات باعث افزايش دماي قطعه در حين کار مي شود. سختي کم و در پي آن مقاومت به سايش کم اين فلز تخريب سريع آن را موجب مي شود. پوشش آندايزينگ در شرايط بهينه، با ايجاد يک لايه اکسيدي سخت آلومينا مي تواند سختي سطح آلومينيوم را تا ده برابر افزايش دهد و افزايش سختي مقاومت سايشي خوبي را ايجاد مي کند، اما زياد بودن ضريب اصطکاک پوشش آندايز سخت نقطه ضعف بزرگي محسوب مي شود. هدف از انجام پژوهش حاضر، کاهش ضريب اصطکاک پوشش اکسيد آلومينيوم آندي از طريق نفوذ دادن و سنتز ذرات جامد روانکار پلي تترافلورواتيلن به ساختار و نانو حفرات پوشش ايجاد شده است. پوشش آندايز سخت با تغيير پارامترهاي ولتاژ و زمان پوشش دهي تهيه شد. پس از دستيابي به شرايط پوشش آندايز سخت بهينه، لايه روانکار پلي تترافلورواتيلن با مقادير 15، 20، 25 و ml/l 30 روي سطح پوشش ايجاد شد. در نهايت براي افزايش چسبندگي لايه روانکار، نمونه ها در دماي بهينه عمليات حرارتي شدند. براي ارزيابي و مشخصه يابي پوشش ها آزمون پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني نشر ميداني (FESEM) و طيف نگار تفکيک انرژي (EDS) از سطح پوشش هاي ايجاد شده تهيه شدند. يافته ها نشان داد که اندازه حفرات ايجاد شده در گستره nm 16-5 است که سختي زياد پوشش را سبب مي شود. عمليات حرارتي براي افزايش چسبندگي لايه روانکار در دماي °C 400 انجام گرفت. تغييرات سختي، مدول الاستيک و تافنس شکست توسط ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) انجام شد. نتايج حاکي از افزايش شديد سختي و مدول الاستيک، کاهش تافنس شکست پوشش آندايز سخت در نتيجه عمليات حرارتي بود. براي بررسي رفتار تريبولوژيکي پوشش، آزمون سايش در بار کم با استفاده از پين با جنس فولاد بلبرينگAISI 52100 انجام شد. براي بررسي رفتار تريبولوژيکي پوشش ها در دماي بالاتر، آزمون سايش در دو دماي °C 150 و °C 300 انجام گرفت. کاهش وزن نمونه و پين سايشي براي هر آزمون محاسبه شده و تاثير دما روي ميزان سايش پوشش ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که افزايش مقدار فاز روانکار در دماي محيط باعث بهبود رفتار روانکاري پوشش مي شود، در حالي که در دماي بالا افزايش مقدار روانکار نتيجه مطلوبي ندارد. در دماي محيط بهترين رفتار روانکاري از نمونه حاوي ml/l 30 مشاهده شد، ولي در دماي بالا بهترين رفتار روانکاري توسط نمونه حاوي ml/l 20 روانکار مشاهده شد. سطوح سايشي نمونه و پين توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مورد مطالعه قرار گرفتند. کلمات کليدي آندايزينگ، آلومينيوم، پلي تترافلورواتيلن، روانکار جامد، اکسيد آندي، ضريب اصطکاک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی