بررسی رفتار و مکانیزم تریبوخوردگی پوشش های نانوساختار الکترولس نیکل- فسفر
چکیده
سایش و خوردگی مواد، از جمله مهمترین مکانیزم های تخریب در صنعت هستند. تریبوخوردگی واژه ای است که بیان کننده حالت تخریبی ماده در نتیجه ترکیب فرایند های تریبولوژیکی و الکتروشیمیایی می باشد و بر خلاف گستردگی موارد عملی آن در صنایع، هنوز ناشناخته است. از طرف دیگر، پوشش های الکترولس نیکل- فسفر به دلیل دارا بودن خواص و قابلیت های ویژه و منحصر به فرد، موضوع بسیاری از پژوهش های علمی در سراسر دنیا بوده است. از جمله پارامترهای اساسی در ارتباط با این پوشش ها مقاومت به سایش و خوردگی آنها در محیط های صنعتی می باشد. از آنجایی که در بسیاری از محیط ها پدیده خوردگی و سایش به صورت همزمان موجب تخریب سطوح می گردد، لذا هدف از انجام این پژوهش، بررسی رفتار و مکانیزم تریبوخوردگی پوشش های الکترولس نیکل- فسفر می باشد. بدین منظور، پوشش نیکل- فسفر با در صد وزنی فسفر حدود 13% بر روی زیرلایه هایی از جنس فولاد aisi 1045 به روش الکترولس ایجاد شده و پس از عملیات حرارتی در دماهای 300 تا °c600، رفتار خوردگی و تریبوخوردگی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز سطحی پوشش های پلاریزه شده در محیط 5/3% وزنی کلریدسدیم نشان داد که ترکیب فیلم روئین تشکیل شده بر روی سطوح پوشش خام (آنیل نشده) با پوشش های آنیل شده متفاوت می باشد. لایه سطحی تشکیل شده بر روی پوشش خام یک لایه غنی از فسفر بوده که به صورت یک سد نفوذی مانع انحلال نیکل از ساختار می گردد در حالی که فیلم اکسید نیکل بر روی پوشش های آنیل شده تشکیل گردید. منحنی پلاریزاسیون سیکلی پوشش خام نیز به دلیل حضور لایه سطحی مقاوم به خوردگی دارای منطقه پتانسیلی روئین وسیع تری نسبت به پوشش های آنیل شده با قابلیت روئین شدن مجدد بود. پوشش آنیل شده در دمای °c 400 (ht400) به دلیل حضور میکروترک ها، بسیار مستعد به خوردگی موضعی بود. در مقابل پوشش آنیل شده در دمای °c 600 (ht600) اگرچه در مقایسه با پوشش خام منطقه پتانسیلی روئین کوچکتری داشت اما تمایلی به خوردگی موضعی نداشت. آزمون تریبوخوردگی پوشش های الکترولس نشان داد که بیشترین میزان مقاومت به تریبوخوردگی، مربوط به پوشش ht600 بوده که علت آن را می توان به افزایش سختی پوشش در مقایسه با پوشش خام و بیشتر بودن مقاومت به خوردگی آن در مقایسه با پوشش ht400 نسبت داد. اگرچه، در شرایط تریبوخوردگی با سایش تناوبی، پوشش خام به دلیل سرعت روئین شدن مجدد کمتر در مقایسه با پوشش های آنیل شده، تلفات ماده کمتری را نیز نشان داد. بیشترین میزان تلفات ماده در آزمون های تریبوخوردگی مربوط به سایش مکانیکی بوده و افزایش چشمگیر چگالی جریان خوردگی در اثر سایش و حذف فیلم سطحی هم در مقایسه با سایش مکانیکی قابل صرفنظرکردن بود. در پوشش ht400 به دلیل تردی زیاد و وجود میکروترک های ساختاری بسیار، تلفات ماده ناشی از محیط خورنده کلریدی در محیط اطراف شیار سایشی به مراتب بیشتر از سایش مکانیکی ایجاد شده در شیار بود.