Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Ahmad Saatchi
کیوان رئیسی (استاد راهنما) احمد ساعت چی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farideh Tabatabaei
فریده طباطبائی

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.
سایش و خوردگی مواد، از جمله مهمترین مکانیزم‌های تخریب در صنعت هستند. تریبوخوردگی واژه‌ای است که بیان کننده حالت تخریبی ماده در نتیجه ترکیب فرایند‌های تریبولوژیکی و الکتروشیمیایی می باشد و بر خلاف گستردگی موارد عملی آن در صنایع، هنوز ناشناخته است. از طرف دیگر، پوشش‌های الکترولس نیکل- فسفر به دلیل دارا بودن خواص و قابلیت‌های ویژه و منحصر به فرد، موضوع بسیاری از پژوهش‌های علمی در سراسر دنیا بوده است. از جمله پارامترهای اساسی در ارتباط با این پوشش‌ها مقاومت به سایش و خوردگی آنها در محیط‌های صنعتی می باشد. از آنجایی که در بسیاری از محیط‌ها پدیده خوردگی و سایش به صورت همزمان موجب تخریب سطوح می گردد، لذا هدف از انجام این پژوهش، بررسی رفتار و مکانیزم تریبوخوردگی پوشش‌های الکترولس نیکل- فسفر می‌باشد. بدین منظور، پوشش نیکل- فسفر با در صد وزنی فسفر حدود 13% بر روی زیرلایه‌هایی از جنس فولاد AISI 1045 به روش الکترولس ایجاد شده و پس از عملیات حرارتی در دماهای 300 تا °C600، رفتار خوردگی و تریبوخوردگی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز سطحی پوشش‌های پلاریزه شده در محیط 5/3% وزنی کلریدسدیم نشان داد که ترکیب فیلم روئین تشکیل شده بر روی سطوح پوشش خام (آنیل نشده) با پوشش های آنیل شده متفاوت می‌باشد. لایه سطحی تشکیل شده بر روی پوشش خام یک لایه غنی از فسفر بوده که به صورت یک سد نفوذی مانع انحلال نیکل از ساختار می‌گردد در حالی‌که فیلم اکسید نیکل بر روی پوشش‌های آنیل ‌شده تشکیل گردید. منحنی پلاریزاسیون سیکلی پوشش خام نیز به دلیل حضور لایه سطحی مقاوم به خوردگی دارای منطقه پتانسیلی روئین وسیع تری نسبت به پوشش‌های آنیل ‌شده با قابلیت روئین شدن مجدد بود. پوشش آنیل شده در دمای °C 400 (HT400) به دلیل حضور میکروترک‌ها، بسیار مستعد به خوردگی موضعی بود. در مقابل پوشش آنیل شده در دمای °C 600 (HT600) اگرچه در مقایسه با پوشش خام منطقه پتانسیلی روئین کوچکتری داشت اما تمایلی به خوردگی موضعی نداشت. آزمون تریبوخوردگی پوشش‌های الکترولس نشان داد که بیشترین میزان مقاومت به تریبوخوردگی، مربوط به پوشش HT600 بوده که علت آن را می توان به افزایش سختی پوشش در مقایسه با پوشش خام و بیشتر بودن مقاومت به خوردگی آن در مقایسه با پوشش HT400 نسبت داد. اگرچه، در شرایط تریبوخوردگی با سایش تناوبی، پوشش خام به دلیل سرعت روئین شدن مجدد کمتر در مقایسه با پوشش‌های آنیل شده، تلفات ماده کمتری را نیز نشان داد. بیشترین میزان تلفات ماده در آزمونهای تریبوخوردگی مربوط به سایش مکانیکی بوده و افزایش چشمگیر چگالی جریان خوردگی در اثر سایش و حذف فیلم سطحی هم در مقایسه با سایش مکانیکی قابل صرفنظرکردن بود. در پوشش HT400 به دلیل تردی زیاد و وجود میکروترک‌های ساختاری بسیار، تلفات ماده ناشی از محیط خورنده کلریدی در محیط اطراف شیار سایشی به مراتب بیشتر از سایش مکانیکی ایجاد شده در شیار بود. کلمات کلیدی: تریبوخوردگی، پوشش الکترولس، نیکل، عملیات حرارتی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی