Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Mohmmad ali Golozar,Ali Saidi
کیوان رئیسی (استاد مشاور) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما) علی سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amene Vahidian
آمنه وحیدیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Synthesis and Characterization of Nanostructure FeNi(WC) Composite ,using Direct and Pulse Current Electrodeposition
: After the twentieth century , some important soft magnetic materials such as Fe-Ni, Co-Fe-Ni and Fe-Si alloys were noted due to the continuous development of communication technology, magnetic recording and magnetic sensors. The iron- nickel alloys are used in magnetic sensors. Iron- nickel alloys have unique features such as low thermal expansion coefficient and soft magnetic properties, which are the main reasons for wide application in industry. In the first step of this research, iron- nickel alloys were produced using direct current electrodeposition. Then nanostructure composite of iron- nickel/ tungsten carbide was produced using direct and pulse current electrodepodition in a simple chloride bath. Effects of various parameters such as applied pulse current ,temperature, pH and current density on the composition and morphology of product, as well as the current efficiency, production rate and specific energy consumption were examined. Morphology, chemical composition and microstructure of samples were studied by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and x-ray diffraction (XRD) analysis. The results obtained from the direct current electrodepodition showed that increasing the pH reduced the iron and increased the nickel in the product. The morphology of nanostructure composite electrodeposited by pulse current was spherical but for direct current was polyhedral. The current efficiency and production rate for nanostructure composite increased and specific energy consumption decreased as pH increased. By increasing temperature, current efficiency and production rate were reduced and specific energy consumption was increased. For the pulse electrodeposition, Ni slightly increased as pH was increased. The increase of Ni in nanostructure composite obtained by pulse electrodeposition led to change the morphology from spherical to star like. By increasing the electrolyte temperature from 40°C to 70°C, nickel content of product increased from 18 to 61 wt%, iron content reduced from 74 to 21 wt%, and tungsten carbide increased from 8 to 18 wt%. Also by increasing temprature anomalous electrodeposition was declined. Results obtained from applied pulse current showed that the ratio of Ni/Fe in products is greater than direct current. The morphology obtained by direct current electrodeposition was more uniform. Lower current efficiency, lower production rate and higher specific energy consumption were obtained in pulse electrodeposition compared with direct current.This could be due to the higher rate of hydrogen production in pulse current electrodeposition than the direct current one. Keywords : electrodeposition, iron- nickel, tungsten carbide, pulse, composite
بعد از قرن بیستم، بعضی مواد مغناطیسی نرم مهم مثل آلیاژهای Fe-Ni، Co-Fe-Ni و Fe-Si به دلیل توسعه پیوسته تکنولوژی ارتباطی با سیم و بی سیم، تکنولوژی ثبت مغناطیسی و سنسورهای مغناطیسی مورد توجه قرار گرفتند. در این میان آلیاژهای آهن- نیکل مستعدترین ماده مغناطیسی نرم برای کاربردهای الکترومغناطیسی هستند که اساساً در سنسورهای مغناطیسی به کار می روند. به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آلیاژهای آهن- نیکل مثل ضریب انبساط حرارتی پایین و خواص نرم مغناطیسی، این آلیاژها کاربرد زیادی در صنعت دارند. در این تحقیق ابتدا آلیاژ آهن- نیکل به روش رسوب دهی الکتریکی با جریان مستقیم و سپس نانوکامپوزیت آهن- نیکل/ کاربید تنگستن به روش رسوب‌ الکتریکی با جریان مستقیم و پالسی در یک حمام کلریدی ساده تولید شد. اثر اعمال جریان پالس و عواملی چون دما، pH و چگالی جریان روی ترکیب و مورفولوژی محصول و نیز پارامترهایی چون بازده جریان، نرخ تولید و انرژی مصرفی ویژه آن مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی، ترکیب شیمیایی و ساختار میکروسکوپی نمونه های حاصل نیز به ترتیب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنج انرژی (EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. نتایج حاصله برای رسوب دهی با جریان مستقیم نشان داد با افزایش pH میزان آهن کاهش و نیکل افزایش یافته است. همچنین مورفولوژی سطح نانوکامپوزیت آهن- نیکل/ کاربید تنگستن حاصل از جریان پالسی کروی و مورفولوژی نانوکامپوزیت حاصل از جریان مستقیم چندوجهی بود. با افزایش pH بازده جریان و نرخ تولید نمونه های نانوکامپوزیتی افزایش و انرژی مصرفی ویژه آن ها کاهش یافت. افزایش دما نیز بازده جریان و نرخ تولید نمونه های نانوکامپوزیتی را کاهش و انرژی مصرفی ویژه آن ها را افزایش داد. برای رسوب دهی نانوکامپوزیت ها به روش پالس با افزایش pH نیکل به مقدار کمی افزایش یافت ولی همین تغییر کم نیز تغییر مورفولوژی از کروی به ستاره ای را موجب شد. با افزایش دمای الکترولیت، از 40 تا °C 70، میزان نیکل از 18 تا 61 درصد وزنی افزایش، آهن از 74 تا 21 درصد وزنی کاهش و کاربید تنگستن از 8 تا 18 درصد وزنی افزایش یافت. میزان رفتار غیرعادی در رسوب دهی نیز کاهش یافت. همچنین اثر اعمال جریان پالسی مورد بررسی قرار گرفت به طوری که میزان Ni/Fe در نمونه حاصل از رسوب دهی الکتریکی جریان پالسی (PC) بیش تر از نمونه حاصل از جریان مستقیم (DC) بود و مورفولوژی یکنواخت تری نیز حاصل شد. بازده جریان، نرخ تولید و انرژی مصرفی ویژه نمونه حاصل از رسوب دهی پالسی در مقایسه با نمونه حاصل از رسوب دهی با جریان مستقیم به ترتیب کم تر ، کم تر و بیش تر بود. زیرا میزان تولید هیدروژن در روش پالسی بیش تر می باشد. کلمات کلیدی: رسوب دهی الکتریکی، آهن-نیکل، کاربید تنگستن، پالس، کامپوزیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی