Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Kaivan Raissi,Mahmood Monir-vaghefi
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) کیوان رئیسی (استاد مشاور) سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeid Shirmohammadi yazdi
سعید شیرمحمدی یزدی

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.
استفاده از آلومینیوم در برخی قطعات باعث افزایش دمای قطعه در حین کار می شود. سختی کم و در پی آن مقاومت به سایش کم این فلز تخریب سریع آن را موجب می شود. پوشش آندایزینگ در شرایط بهینه، با ایجاد یک لایه اکسیدی سخت آلومینا می تواند سختی سطح آلومینیوم را تا ده برابر افزایش دهد و افزایش سختی مقاومت سایشی خوبی را ایجاد می کند، اما زیاد بودن ضریب اصطکاک پوشش آندایز سخت نقطه ضعف بزرگی محسوب می شود. هدف از انجام پژوهش حاضر، کاهش ضریب اصطکاک پوشش اکسید آلومینیوم آندی از طریق نفوذ دادن و سنتز ذرات جامد روانکار پلی تترافلورواتیلن به ساختار و نانو حفرات پوشش ایجاد شده است. پوشش آندایز سخت با تغییر پارامترهای ولتاژ و زمان پوشش دهی تهیه شد. پس از دستیابی به شرایط پوشش آندایز سخت بهینه، لایه روانکار پلی تترافلورواتیلن با مقادیر 15، 20، 25 و ml/l 30 روی سطح پوشش ایجاد شد. در نهایت برای افزایش چسبندگی لایه روانکار، نمونه ها در دمای بهینه عملیات حرارتی شدند. برای ارزیابی و مشخصه یابی پوشش ها آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (FESEM) و طیف نگار تفکیک انرژی (EDS) از سطح پوشش های ایجاد شده تهیه شدند. یافته ها نشان داد که اندازه حفرات ایجاد شده در گستره nm 16-5 است که سختی زیاد پوشش را سبب می شود. عملیات حرارتی برای افزایش چسبندگی لایه روانکار در دمای °C 400 انجام گرفت. تغییرات سختی، مدول الاستیک و تافنس شکست توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) انجام شد. نتایج حاکی از افزایش شدید سختی و مدول الاستیک، کاهش تافنس شکست پوشش آندایز سخت در نتیجه عملیات حرارتی بود. برای بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش، آزمون سایش در بار کم با استفاده از پین با جنس فولاد بلبرینگAISI 52100 انجام شد. برای بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها در دمای بالاتر، آزمون سایش در دو دمای °C 150 و °C 300 انجام گرفت. کاهش وزن نمونه و پین سایشی برای هر آزمون محاسبه شده و تاثیر دما روی میزان سایش پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش مقدار فاز روانکار در دمای محیط باعث بهبود رفتار روانکاری پوشش می شود، در حالی که در دمای بالا افزایش مقدار روانکار نتیجه مطلوبی ندارد. در دمای محیط بهترین رفتار روانکاری از نمونه حاوی ml/l 30 مشاهده شد، ولی در دمای بالا بهترین رفتار روانکاری توسط نمونه حاوی ml/l 20 روانکار مشاهده شد. سطوح سایشی نمونه و پین توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفتند. کلمات کلیدی آندایزینگ، آلومینیوم، پلی تترافلورواتیلن، روانکار جامد، اکسید آندی، ضریب اصطکاک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی