ایجاد پوشش های نانوساختار tin بر روی فولاد h11 نیتروژن دهی پلاسمایی شده با استفاده از روش pacvd
چکیده
در این تحقیق، با استفاده از روش رسوب گذاری شیمیایی از فاز بخار با بهره گیری از پلاسما (pacvd) بر روی فولاد گرم کار aisi h11 (1.2343) با لایه ای از tin پوششدهی شد. برای دستیابی به خواص مطلوب پوشش، قبل از عملیات لایه نشانی، بستر آزمایش با ترکیب گاز 25% نیتروژن و 75% هیدروژن مورد عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی قرار گرفت. متغیرهای آزمایش عبارتنداز درصد چرخه کار، دمای لایه نشانی، مدت زمان رسوبدهی، فرکانس، ولتاژ اعمالی و ترکیب گازهای نیتروژن، هیدروژن، آرگون و تترا کلرید تیتانیم می باشد. با توجه به پیچیدگی فرایند لایه نشانی، آزمایش های مورد نیاز فقط با دو متغیر دمای لایه نشانی و درصد چرخه کار طراحی شد. دمای عملیات لایه نشانی 470، 495 و 520 درجه سانتیگراد و درصد چرخه کاری 33%، 40% و 50% در نظر گرفته شد. ساختار، خواص مکانیکی و خواص شیمیایی پوششها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به تفنگ الکترونی نشر میدانی (fe-sem) و نیروی اتمی (afm)، پراش اشعه ایکس (xrd)، آزمون ریزسختی سنجی، آزمون زبری سنجی، آزمون خوردگی و آزمون سایش مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده از این تحقیق، با افزایش دمای رسوب گذاری از c? 470 به c? 520، اندازه دانه های پوشش از حدود 5 به 8 نانومتر افزایش یافته و در نتیجه آن زبری سطح نمونه ها نیز افزایش پیدا کرد. به دلیل افزایش پستی و بلندی و زبری سطحی و بالا رفتن نقاط مستعد به خوردگی، با افزایش دمای رسوب گذاری رفتار خوردگی پوشش بدتر شد. همچنین با افزایش چرخه کار فرایند از 33 درصد به 50 درصد، به دلیل کاهش زمان لایه نشانی، اندازه دانه های tin بزرگتر شد و در نتیجه زبری سطحی افزایش یافته و از مقاومت خوردگی قطعه به مقدار جزئی کاسته شد. بنابراین با افزایش زبری سطحی (با افزایش دمای لایه نشانی و یا با افزایش چرخه کار) موجب کنده شدن بیشتر پوشش می شود و به تبع مقاومت سایشی و خوردگی آن تضعیف می شود. این بدان معناست که هرچه سطح پوشش یکنواخت تر و صیقلی تر (پستی و بلندی کمتر) باشد، مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی پوشش بهبود می یابد. در نتیجه هرچه اندازه ذرات پوشش نانوساختار کوچکتر شود، به بهبود خواص پوشش کمک می نماید.