تشکیل و بررسی رفتار خوردگی و تریبولوژیکی پوشش الکترولس کامپوزیتی نیکل-فسفر-نانولوله کربنی

نانولوله های کربنی (cnts) به دلیل دارا بودن استحکام بسیار بالا و ساختار لوله ای شکل منحصر به فرد، به عنوان موادی ایده آل جهت ساخت برخی از انواع کامپوزیت ها شناخته شده اند. در این پژوهش پوشش کامپوزیتی ni-p-cnt حاوی درصدهای مختلف cnt با استفاده از روش الکترولس بر روی زمینه مسی رسوب داده شد و اثر درصد مشارکت cnt در پوشش و همچنین دمای عملیات حرارتی بر روی خواص مکانیکی، رفتار خوردگی و تریبولوژیکی پوشش مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از حمام های آبکاری الکترولس حاوی غلظت های 5/0، 1، 5/1، 2و 5/2 گرم بر لیتر نانولوله کربنی به ترتیب پوشش هایی حاوی 2/3، 6/5، 1/6، 11 و 7/8 درصدوزنی نانولوله کربنی بدست آمد. مشخصه یابی پوشش ها به کمک آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و طیف نگاری تفکیک انرژی (eds) صورت پذیرفت. نتایج، رسوب پوششی نیمه آمورف با ساختاری گل کلمی شکل به ضخامت ?m 30 را نشان داد. نانولوله ها در پوشش از توزیع یکنواختی برخوردار بوده و عملیات حرارتی سبب کریستالیزاسیون پوشش و رسوب فاز سخت فسفید نیکل (ni3p) در زمینه نیکلی شده است. در ادامه با استفاده از یک دستگاه میکروسختی سنج، سختی پوشش های حاصل در دو حالت پیش و پس از عملیات حرارتی اندازه گیری شد و اثر درصد مشارکت نانولوله ها در پوشش و دمای عملیات حرارتی بر سختی پوشش ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج سختی سنجی نشان داد که غلظت 2 گرم بر لیتر نانولوله کربنی در حمام آبکاری و عملیات حرارتی به مدت 5/1 ساعت در دمای 400 درجه سانتی گراد به ترتیب به علت درصد مشارکت بالای نانولوله ها در پوشش و رسوب فاز سخت ni3p بالاترین سختی را سبب می شوند. رفتار خوردگی پوشش ها در محیط 5/3 درصدوزنی کلریدسدیم با استفاده از آزمون پلاریزاسیون تافل و روش طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی (eis) مورد ارزیابی قرار گرفت. با بررسی اثر غلظت cnt در حمام آبکاری بر روی رفتار خوردگی پوشش ها مشخص شد که پوشش حاصل از حمام حاوی 5/1 گرم بر لیتر نانولوله کربنی، بیشترین مقاومت خوردگی را از خود نشان می دهد. توزیع مناسب نانولوله ها در پوشش، پایداری شیمیایی بسیار بالای نانولوله ها و نقش آن ها در اصلاح لایه نیکلی و تسریع پسیواسیون نیکل سبب کاهش نرخ خوردگی در این پوشش شده است. همچنین با بررسی اثر دمای عملیات حرارتی بر رفتار خوردگی پوشش ها مشخص شد که افزایش دمای عملیات حرارتی تا 400 درجه سانتی گراد سبب توزیع بهتر نانولوله ها در پوشش، تنش زدایی و کاهش دانسیته عیوب می شود و بدین وسیله رفتار خوردگی پوشش را بهبود می بخشد. ارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها توسط آزمون پین روی دیسک نشان داد که استحکام بسیار بالا و خاصیت خودروانکاری نانولوله های کربنی سبب کاهش ضریب اصطکاک و افزایش مقاومت سایشی در پوشش های ni-p-cnt می شود، به نحوی که با افزایش درصد مشارکت نانولوله ها، در پوشش حاصل از حمام آبکاری با غلظت 2 گرم بر لیتر نانولوله کربنی که بیشترین درصد مشارکت نانولوله ها در پوشش را دارا است، ضریب اصطکاک تا حدود 2/0 و نرخ سایش تا حدود mm3/nm 6-10×16 کاهش یافت.