Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saatchi,Mahmood Monir-vaghefi
احمد ساعت چي (استاد مشاور) سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Alishahi
مصطفي عليشاهي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Formation and Investigation of Corrosion and Tribological Behaviour of Electroless Ni-P-CNT composite coating
Carbon nanotubes (CNTs) have super-strong mechanical characteristics and unique hollow nanotube structure and are believed as very ideal materials for fabricating the excellent composites. In this study, Ni-P-CNT composite coatings with different contents of carbon nanotube (0.5-2.5 wt.%) on the surface of copper was proposed by electroless plating. The Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to characterize the coatings. The SEM results showed that the thickness of the coatings was about 30µm and the deposited coatings had nodular features with a typical cauliflower-like structure and uniformly dispersed CNT in the nickel matrix. The effects of CNT concentration in the bath on the microstructure of the composite coatings, CNT content in the composite coatings and the hardness of composite coatings were studied. It was found that with increasing CNT concentration, both the CNT content in the composite coatings and the hardness of composite coatings increased at first and then decreased. The microstructural characterization was done by means of x-ray diffraction. It was found that the heat treatment induces structural changes. As-deposited coatings exhibit broadened x-ray reflections, which indicates a semi-amorphous structure. Heat treatment decreased the amorphous phase. In addition, the final equilibrium phases were Ni 3 P and Ni crystals with a nanocrystalline size. The maximum hardness was achieved in the specimens heat treated 400°C for 1.5 hours. The reason could be the formation of stable intermetallic Ni 3 P phase at this temperature, which acts as a precipitation hardener. The corrosion behavior of the composite coatings was evaluated by polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5wt% NaCl solutions at room temperature. It was found that the corrosion resistance of Ni–P-CNT composite coatings is excellent in comparison with that of Ni-P coatings. According to the results, with increasing the CNT concentration, corrosion rate decreases at first and then increases. The results showed that the incorporation of CNT in Ni-P coatings is advantageous for formation of better passive films. The corrosion resistance of the coatings indicates that increasing the temperature to 400°C leads to an increase in corrosion resistance followed by a decrease in higher temperatures. Heat treatment at the temperatures less than 400°C leads to the crystallization of the amorphous phase. This phenomenon results in the increase in the number of grain boundaries which is suitable for nucleation of passive film. Therefore, the heat treatment of electroless Ni-P-CNT composite coatings at the temperatures less than 400°C forms denser passive films and significantly increases their Keywords Carbon nanotube, Electroless plating, Composite, Corrosion, Wear, Friction coefficient.
چکيده نانولوله‌هاي‌کربني (CNTs) به دليل دارا بودن استحکام بسيار بالا و ساختار لوله‌اي شکل منحصر به فرد، به عنوان موادي ايده‌آل جهت ساخت برخي از انواع کامپوزيت‌ها شناخته شده‌اند. در اين پژوهش پوشش کامپوزيتي Ni-P-CNT حاوي درصدهاي مختلف CNT با استفاده از روش الکترولس بر روي زمينه مسي رسوب داده شد و اثر درصد مشارکت CNT در پوشش و همچنين دماي عمليات حرارتي بر روي خواص مکانيکي، رفتار خوردگي و تريبولوژيکي پوشش مورد بررسي قرار گرفت. بدين‌منظور با استفاده از حمام‌هاي آبکاري الکترولس حاوي غلظت‌هاي 5/0، 1، 5/1، 2و 5/2 گرم بر ليتر نانولوله‌کربني به ترتيب پوشش‌هايي حاوي 2/3، 6/5، 1/6، 11 و 7/8 درصدوزني نانولوله‌کربني بدست آمد. مشخصه‌يابي پوشش‌ها به کمک آناليز پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و طيف‌نگاري تفکيک انرژي (EDS) صورت پذيرفت. نتايج، رسوب پوششي نيمه‌آمورف با ساختاري گل‌کلمي شکل به ضخامت ?m 30 را نشان داد. نانولوله‌ها در پوشش از توزيع يکنواختي برخوردار بوده و عمليات حرارتي سبب کريستاليزاسيون پوشش و رسوب فاز سخت فسفيد نيکل (Ni 3 P) در زمينه نيکلي شده است. در ادامه با استفاده از يک دستگاه ميکروسختي‌سنج، سختي پوشش‌هاي حاصل در دو حالت پيش و پس از عمليات حرارتي اندازه‌گيري شد و اثر درصد مشارکت نانولوله‌ها در پوشش و دماي عمليات حرارتي بر سختي پوشش‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج سختي‌سنجي نشان داد که غلظت 2 گرم بر ليتر نانولوله‌کربني در حمام آبکاري و عمليات حرارتي به مدت 5/1 ساعت در دماي 400 درجه سانتي‌گراد به ترتيب به علت درصد مشارکت بالاي نانولوله‌ها در پوشش و رسوب فاز سخت Ni 3 P بالاترين سختي را سبب مي‌شوند. رفتار خوردگي پوشش‌ها در محيط 5/3 درصدوزني کلريدسديم با استفاده از آزمون پلاريزاسيون تافل و روش طيف‌نگاري امپدانس الکتروشيميايي (EIS) مورد ارزيابي قرار گرفت. با بررسي اثر غلظت CNT در حمام آبکاري بر روي رفتار خوردگي پوشش‌ها مشخص شد که پوشش حاصل از حمام حاوي 5/1 گرم بر ليتر نانولوله‌کربني، بيشترين مقاومت خوردگي را از خود نشان مي‌دهد. توزيع مناسب نانولوله‌ها در پوشش، پايداري شيميايي بسيار بالاي نانولوله‌ها و نقش آن‌ها در اصلاح لايه نيکلي و تسريع پسيواسيون نيکل سبب کاهش نرخ خوردگي در اين پوشش شده است. همچنين با بررسي اثر دماي عمليات حرارتي بر رفتار خوردگي پوشش‌ها مشخص شد که افزايش دماي عمليات حرارتي تا 400 درجه سانتي‌گراد سبب توزيع بهتر نانولوله‌ها در پوشش، تنش‌زدايي و کاهش دانسيته عيوب مي‌شود و بدين‌وسيله رفتار خوردگي پوشش را بهبود مي‌بخشد. ارزيابي رفتار تريبولوژيکي پوشش‌ها توسط آزمون پين روي ديسک نشان داد که استحکام بسيار بالا و خاصيت خودروانکاري نانولوله‌هاي‌کربني سبب کاهش ضريب اصطکاک و افزايش مقاومت سايشي در پوشش‌هاي Ni-P-CNT مي‌شود، به نحوي که با افزايش درصد مشارکت نانولوله‌ها، در پوشش حاصل از حمام آبکاري با غلظت 2 گرم بر ليتر نانولوله‌کربني که بيشترين درصد مشارکت نانولوله‌ها در پوشش را دارا است، ضريب اصطکاک تا حدود 2/0 و نرخ سايش تا حدود mm 3 /Nm 6- 10×16 کاهش يافت. کلمات کليدي: نانولوله‌کربني، پوشش الکترولس نيکل-فسفر، کامپوزيت، مقاومت خوردگي، سايش، ضريب اصطکاک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی