ساخت و مشخصه یابی تریبولوژیکی و ریزساختاری پوشش های نانوکامپوزیتی پلیمری پلی(اتر اتر کتون)/سیلیکا بر سطح فولاد ساده کربنی

در این پژوهش، ساخت و مشخصه یابی ریزساختاری و تریبولوژیکی پوشش های نانوکامپوزیتی پلیمری پلی اتراترکتون (peek)/سیلیکا مورد بررسی قرار گرفته شد. بدین منظور، پوشش های نیمه بلوری و آمورف peek و نانوکامپوزیتیpeek/10 vol% sio2 توسط روش پاشش الکترواستاتیکی پودر بر روی زیرلایه هایی از فولاد ساده کربنی (st37) ایجاد شدند. پودر نانوکامپوزیت مورد نظر به روش آسیاب کاری گلوله ای پر انرژی ساخته شد. قبل از فرایند آسیاب کاری، به منظور کاهش میزان آگلومره شدن نانوذرات سیلیکا و بهبود درجه ی توزیع و پخش آنها در زمینه، و همچنین افزایـش استحکــام فصـل مشترک آنـها با زمـینه ی پلیمــری، نانـوذرات سیلیکـای اولیـه توسط عامـل پیـوند سیلانــی "3- گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان"، (gptms)، اصلاح سطح شدند. ارزیابی اصلاح سطح نانوذرات توسط طیف نگاری مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و سنجش میزان عبور نور (lt) انجام شد. تغـییرات مرفولوژیکـی، ساختار کـریستالی، تغییرات توزیع اندازه ذرات و رفتار حرارتی نانوکامپـوزیت حاصـله حین آسیاب کاری به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، تفرق اشعه x (xrd)، آنالیزگر لیزری اندازه ذرات و آنالیز حرارتی دیفرانسیلی (dsc) مورد بررسی قرار گرفتند. پارامترهای پاشش الکترواستاتیکی و نیز دما و زمان ذوب برای دستیابی به پوشش های بهینه تعیین شدند. پوشش ها از نظر کیفیت سطحی و سطح مقطع، ساختار بلوری، توزیع نانوذرات در زمینه و ساختار ملکولی، به ترتیب توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی/ عبوری (sem/tem)، xrd و طیف نگاری مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) ارزیابی شدند. سختی پوشش ها و استحکام چسبندگی آنها به زیرلایه، به ترتیب، توسط آزمون های میکروسختی ویکرز و استحکام چسبندگی pull-off بررسی شدند. رفتار تریبولوژیکی پوشش ها نیز توسط آزمون سایش پین روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که سختی پوشش های نیمه بلوری peek خالص نسبت به آمورف بیشتر ولی استحکام چسبندگی آنها کمتر است. با این وجود، سختی و استحکام چسبندگی پوشش های نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانوذرات اصلاح سطح شده، به طور قابل توجهی نسبت به پوشش های peek خالص بهبود و حساسیت آنها به بلورینه یا آمورف بودن پوشش ها تا حد زیادی کاهش یافتند. اما، پوشش های نانوکامپوزیتی پرشده با نانوذرات اصلاح سطح نشده، چسبندگی ضعیف تری را نسبت به پوشش های خالص نشان دادند. همچنین، پوشش های peek خالص نیمه بلوری رفتار سایشی- اصطکاکی بهتری را نسبت به پوشش-های آمورف داشتند. حضور نانوذرات سیلیکای اصلاح سطح شده باعث افزایش ضریب اصطکاک ولی بهبود روند کاهش وزن آنها شد. اما در مورد نانوذرات اصلاح سطح نشده، حضور آنها سبب تضعیف شدید رفتار تریبولوژیکی پوشش ها شد. با توجه به مشاهدات sem سطوح سایش و نمودارهای ضریب اصطکاک و کاهش وزن، مکانیزم های سایش چسبان، خراشان خیش ریز و خستگی سطحی برای پوشش های peek آمورف و مکانیزم های چسبان و تا حدودی خراشان خیش ریز برای پوشش نیمه بلوری تعیین شدند. در مورد پوشش های نانوکامپوزیتی اصلاح سطح شده، مکانیزم خراشان سه جسمی و چسبان (ولی با شدت کمتر نسبت به پوشش های خالص) دیده شد.