Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Ahmad Saatchi
کيوان رئيسي (استاد راهنما) احمد ساعت چي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farideh Tabatabaei
فريده طباطبائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

Investigation on Tribocorrosion Behavior and Mechanism of Nanostructure Ni-P Electroless Coatings
Corrosion and wear of materials are the two most important mechanisms of degradation in industries. Tribocorrosion is a term used to describe the material degradation due to the combination of electrochemical and tribological processes and contrary to the wide applications, is not very well known. In the other hand, electroless nickel-phosphorus coatings have been the subject of many researches due to their unique properties (high corrosion and wear resistance). The aim of this thesis is to study the tribocorrosion behavior and mechanism of the nickel-phosphorus electroless coatings. For this purpose, nickel-phosphorus coating with about 13 wt.% phosphorus was deposited on the AISI 1045 steel substrate by the electroless process and after heat treatment at 300-600 °C for 1 hour, the corrosion and tribocorrosion behavior were investigated. The surface analysis of the polarized coatings in 3.5 wt.% NaCl solution showed that there is a difference between the type of passive layers in the as-plated and heat treated coatings. The surface film on as-plated coating was a phosphorus rich layer as a diffusion layer and it could inhibit the anodic dissolution of nickel. In comparison, the nickel oxide layer was formed on the annealed coatings. The cyclic polarization curve of as-plated coating included of a wider passive range than that of annealed coatings. The heat treated coating at 400°C (HT400) due to the many micro-cracks was very prone to the localized corrosion. In contrary, annealed coating at 600°C (HT600) did not show any localized corrosion effects. However it had a smaller passive potential range in comparison with as-plated coating. The tribocorrosion tests showed that the highest resistance was achieved for HT600 coating because of higher corrosion resistance than that of HT400 coating and higher wear resistance than that of as-plated coating. However, in the tribocorrosion conditions with on-off rubbing process, the minimum material loss belonged to the as-plated coating due to the lowest repassivation rate. In addition, the material loss due to the mechanical removal was predominant for all coatings and increase the current density in the presence of sliding could be negligible. For HT400 coating, as a result of the brittle and cracked structure, the material loss due to the corrosive environment was several times higher than mechanical removal in the wear track. Keywords: Tribocorrosion, Electroless Coating, Nickel, Heat treatment.
چکيده سايش و خوردگي مواد، از جمله مهمترين مکانيزم‌هاي تخريب در صنعت هستند. تريبوخوردگي واژه‌اي است که بيان کننده حالت تخريبي ماده در نتيجه ترکيب فرايند‌هاي تريبولوژيکي و الکتروشيميايي مي باشد و بر خلاف گستردگي موارد عملي آن در صنايع، هنوز ناشناخته است. از طرف ديگر، پوشش‌هاي الکترولس نيکل- فسفر به دليل دارا بودن خواص و قابليت‌هاي ويژه و منحصر به فرد، موضوع بسياري از پژوهش‌هاي علمي در سراسر دنيا بوده است. از جمله پارامترهاي اساسي در ارتباط با اين پوشش‌ها مقاومت به سايش و خوردگي آنها در محيط‌هاي صنعتي مي باشد. از آنجايي که در بسياري از محيط‌ها پديده خوردگي و سايش به صورت همزمان موجب تخريب سطوح مي گردد، لذا هدف از انجام اين پژوهش، بررسي رفتار و مکانيزم تريبوخوردگي پوشش‌هاي الکترولس نيکل- فسفر مي‌باشد. بدين منظور، پوشش نيکل- فسفر با در صد وزني فسفر حدود 13% بر روي زيرلايه‌هايي از جنس فولاد AISI 1045 به روش الکترولس ايجاد شده و پس از عمليات حرارتي در دماهاي 300 تا °C600، رفتار خوردگي و تريبوخوردگي آنها مورد ارزيابي قرار گرفت. آناليز سطحي پوشش‌هاي پلاريزه شده در محيط 5/3% وزني کلريدسديم نشان داد که ترکيب فيلم روئين تشکيل شده بر روي سطوح پوشش خام (آنيل نشده) با پوشش هاي آنيل شده متفاوت مي‌باشد. لايه سطحي تشکيل شده بر روي پوشش خام يک لايه غني از فسفر بوده که به صورت يک سد نفوذي مانع انحلال نيکل از ساختار مي‌گردد در حالي‌که فيلم اکسيد نيکل بر روي پوشش‌هاي آنيل ‌شده تشکيل گرديد. منحني پلاريزاسيون سيکلي پوشش خام نيز به دليل حضور لايه سطحي مقاوم به خوردگي داراي منطقه پتانسيلي روئين وسيع تري نسبت به پوشش‌هاي آنيل ‌شده با قابليت روئين شدن مجدد بود. پوشش آنيل شده در دماي °C 400 (HT400) به دليل حضور ميکروترک‌ها، بسيار مستعد به خوردگي موضعي بود. در مقابل پوشش آنيل شده در دماي °C 600 (HT600) اگرچه در مقايسه با پوشش خام منطقه پتانسيلي روئين کوچکتري داشت اما تمايلي به خوردگي موضعي نداشت. آزمون تريبوخوردگي پوشش‌هاي الکترولس نشان داد که بيشترين ميزان مقاومت به تريبوخوردگي، مربوط به پوشش HT600 بوده که علت آن را مي توان به افزايش سختي پوشش در مقايسه با پوشش خام و بيشتر بودن مقاومت به خوردگي آن در مقايسه با پوشش HT400 نسبت داد. اگرچه، در شرايط تريبوخوردگي با سايش تناوبي، پوشش خام به دليل سرعت روئين شدن مجدد کمتر در مقايسه با پوشش‌هاي آنيل شده، تلفات ماده کمتري را نيز نشان داد. بيشترين ميزان تلفات ماده در آزمونهاي تريبوخوردگي مربوط به سايش مکانيکي بوده و افزايش چشمگير چگالي جريان خوردگي در اثر سايش و حذف فيلم سطحي هم در مقايسه با سايش مکانيکي قابل صرفنظرکردن بود. در پوشش HT400 به دليل تردي زياد و وجود ميکروترک‌هاي ساختاري بسيار، تلفات ماده ناشي از محيط خورنده کلريدي در محيط اطراف شيار سايشي به مراتب بيشتر از سايش مکانيکي ايجاد شده در شيار بود. کلمات کليدي: تريبوخوردگي، پوشش الکترولس، نيکل، عمليات حرارتي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی