بررسی اثر عملیات نیتروژن‌دهی گازی بر ریخت و رفتار سایشی پوشش TiO2 ایجادشده به روش اکسایش الکترولیتی پلاسمایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.

2 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

چکیده

در این پژوهش دو عملیات پوشش­دهی اکسایش الکترولیتی پلاسمایی و نیتروژن­دهی گازی مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله اول از اکسید تیتانیوم با فرایند پوشش­دهی اکسایش الکترولیتی پلاسمایی به­عنوان یک پوشش میانی بر سطح تیتانیوم استفاده شد؛ در این مرحله تیتانیوم خالص تجاری با چگالی جریان mA/cm2 1000 به مدت 10 دقیقه در محلول کربناتی پوشش داده شد. در مرحله دوم، ایجاد پوشش دولایه با عملیات تکمیلی نیتروژن­دهی گازی صورت پذیرفت؛ در این مرحله فلز تیتانیوم به همراه پوشش اکسید تیتانیوم درون کوره لوله­ای با دمای  1000 به­مدت 6 ساعت نیتروره شدند تا خواص تریبولوژیکی پوشش­ها با هم مقایسه شوند. از تفرق اشعه ایکس برای فازیابی، از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای ارزیابی ریزساختار سطحی و مقطع و از آزمون سایش پین روی دیسک برای ارزیابی مقاومت به سایش پوشش­ها استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون­های به­عمل آمده نشان داد که در مرحله اول فرآیند پوشش­دهی، فاز روتیل تشکیل شده است. بررسی ریزساختار و بافت سطحی نشان داد که پوشش­ها دارای ریزحفراتی مشهور به ساختار پنکیکی هستند؛ خروجی­های آزمون سایش نشان داد که عملیات اکسایش پلاسمای الکترولیتی یک رفتار سایشی ایده­آل با ضریب اصطکاک پایین در حدود 2/0 را بوجود آورده است. در مرحله دوم فرآیند پوشش­دهی فازهای تشکیل شده به­صورت نیتریدی و بعضاً اکسید تیتانیوم نیتروره­شده می­باشند. ریخت سطحی پوشش اکسید تیتانیوم نیتروره شده تلفیقی از ساختار نمونه­های TiO2 و TiN می­باشد بطوری که در کنار حفرات موجود در ساختار نمونه TiO2، ذرات کروی شکل پدید آمده است که دلیل آن نفوذ نیتروژن در پوشش اکسید تیتانیوم است. بررسی رفتار سایشی نشان داد که مقاومت به سایش پوشش­های نیتریدی افزایش قابل­توجهی نسبت به پوشش اکسید تیتانیوم و نمونه بدون پوشش دارد؛ بدین معنا که ضریب اصطکاک از 65/0 برای نمونه بدون پوشش به 25/0 برای نمونه TiO2-N کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها