مطالعه ی پوشش های آلیاژی الکترولس ni-p تقویت شده با نانو ذرات الماس جهت استفاده در صنایع نفت و گاز

پوششهای الکترولس ni-p به دلیل دارا بودن خواص خوب مهندسی از جمله مقاومت به سایش و خوردگی، در صنایع مختلفی مانند نفت و پتروشیمی، خودروسازی و ...، کاربرد فراوانی یافته اند. تقویت این پوشش ها با استفاده از ذرات سخت و یا روانکارهای جامد باعث بهبود خواص آن ها می شود. در میان این ذرات، نانو ذرات الماس (nd) به دلیل داشتن بیشترین سختی، پایداری شیمیایی بالا و هدایت حرارتی خوب، بسیار مورد توجه می باشند. در این پژوهش، پوشش های الکترولس ni-p تقویت شده nd تولید و اثر آن بر سختی، مقاومت به سایش و خوردگیِ فولاد 4140 مارتمپر شده بررسی شد. برای این منظور از یک حمام اسیدی برای اعمال پوشش استفاده شد. برای بهبود جدایش nd در حمام و جاگیری آن در پوشش، اثر دو فعال ساز سطحیِ سولفات دودسیل سدیم (sds) و ستیل تری متیل آمونیم برمید (ctab) با چهار غلظت متفاوت در غلظت ثابتی از nd، بر خواص پوشش بررسی شد. پس از تعیین نوع و غلظت فعال ساز سطحی بهینه، غلظت بهینه ی nd در حمام، بررسی شد. برای بررسی اثر عملیات حرارتی، تمام پوشش ها در h3°c/200، h1°c/300 و h1°c/400 آنیل شدند. بررسی مورفولوژی سطحی پوشش ها به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان داد که استفاده از ctab باعث ترک دار شدن پوشش می شود در حالی که sds باعث ایجاد پوشش کامپوزیتی یکنواخت می شود. نتایج سختی سنجی و آزمون سایش پین روی صفحه نشان داد بهینه ترین پوشش وقتی حاصل می گردد که به ازای هر g/l1 از nd، مقدار mg/l30 از sds استفاده شود. بیشترین مقدار nd در پوشش (67/24% حجمی) وقتی حاصل شد که غلظت nd در حمام برابر g/l5 بود. نتایج عملیات حرارتی پوشش ها نشان داد که سختی و مقاومت به سایش پوشش به واسطه ی عملیات حرارتی در h3°c/200 تغییر چندانی نمی کند. همچنین اثر افزودن زارت بر سختی و مقاومت به سایش پوشش آنیل نشده و آنیل شده در h3°c/200، کم بود. عملیات حرارتی پوشش در h1°c/300 و h1°c/400 باعث افزایش سختی و همچنین آشکار شدن اثر ذرات بر سختی و مقاومت به سایش شد. بیشترین سختی (hv200gf1693) و مقاومت به سایش (85% بهبود نسبت به پوشش غیر کامپوزیتی) در پوشش به دست آمده از حمام حاوی g/l3 از nd و آنیل شده در h1°c/400 حاصل شد. نتایج بررسی به وسیله ی sem نشان داد که با افزایش غلظت پودر از صفر به g/l3 در حمام، مورفولوژی سطحی پوشش ظریف تر شده و در ادامه، افزایش بیشتر غلظت ذرات باعث درشت شدن مورفولوژی سطحی می گردد؛ در نهایت در غلظت های 7 و g/l10، سطح پوشش دارای پستی و بلندی های بزرگی می شود. نتایج آزمون پلاریزاسیون برخی از پوشش ها در محلول کلرید سدیم wt.%5/3 نشان داد که مقاومت به خوردگی پوشش ها بسیار بهتر از زیرلایه بوده و پوشش نسبت به زیرلایه نجیب تر است. الگوی پراش اشعه ی x پوشش آنیل نشده نشان داد که این پوشش دارای ساختار غیر بلورین است. با عملیات حرارتی پوشش h1°c/400، فازهای ni، ni3p و ni8p3 در پوشش تشکیل شدند.