ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی بر روی قطعات آلومینیومی برای افزایش مقاومت به سایش و خوردگی

علمی پژوهشی
Print Friendly

مرجع پلیمر در بازار ایران: محققان دانشگاه صنعتی شریف با ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی بر روی قطعات آلومینیومی، موفق شدند قطعاتی مقاوم به سایش و خوردگی تولید کنند. این پوشش‌های آزمایشگاهی را می‌توان در صنایع دریایی و به‌طورکلی در تمامی قطعاتی که به نحوی در معرض نیروهای سایشی و مکانیکی قرار دارند، استفاده کرد. این در حالی است که مقاومت به خوردگی بالای پوشش به‌دست‌آمده، نویدبخش استفاده از این نوع پوشش در سایر صنایع است.

 نسبت استحکام به وزن بالا و چگالی پایین آلومینیوم و آلیاژهای آن باعث شده است کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف داشته باشد. اگرچه، برخی از معایب این آلیاژها نظیر سختی پایین، ضریب اصطکاک بالا، و مقاومت به خوردگی پایین، استفاده از آن‌ها را محدود می‌نماید. علی‌رغم این شرایط، قرارگیری آلومینیوم در شرایط اتمسفری موجب ایجاد یک لایه‌ی اکسیدی سطحی بر روی آن شده که خواص سایشی و خوردگی آلومینیوم را به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشد. بهبود هر چه بیشتر این لایه‌ی اکسیدی از حیث سختی، سایش و خوردگی، یکی از اهداف ورود فناوری نانو به این عرصه است. نانوکامپوزیت
مهندس ایمان محمدی ده چشمه، در رابطه با اهداف دنبال شده در طرح حاضر گفت: «هدف از انجام این طرح، در ابتدا بهبود هم¬زمان سختی پوشش و نیز مقاومت به سایش پوشش آندایزینگ آلومینیوم با افزودن نانوذرات نیترید سیلیسیم به لایه‌ی اکسیدی و کامپوزیتی کردن پوشش بوده است.»
وی افزود: «در روش مورد استفاده در این پژوهش، سرعت تولید پوشش افزایش و هزینه‌ی ایجاد پوشش کاهش پیدا کرده است. به‌علاوه، اعمال ذرات روان‌ساز به پوشش در روش‌های سنتی سختی پوشش را کاهش می‌دهد. در روش حاضر نه‌تنها کاهش سختی اتفاق نمی‌افتد، بلکه افزایش سختی را در پی دارد.»
وی افزود: « روش‌های سنتی و معمول برای کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ آلومینیوم به شکل یک فرایند دو مرحله‌ای است. فرایند به این صورت است که ابتدا یک لایه‌ی اکسیدی توسط فرایند آندایزینگ بر سطح آلومینیوم ایجاد می‌شود و در ادامه حفرات لایه آندایز به‌وسیله‌ی مواد جامد روان‌ساز پر می‌شود. باید گفته شود که این فرایند پرهزینه و زمان‌بر است. ما در این پژوهش رسوب نانو ذرات نیترید سیلیسیم به درون حفرات آندایزینگ در حین فرایند پوشش‌دهی را دنبال نمودیم که منجر به افزایش سرعت تولید پوشش و کاهش هزینه‌ی ایجاد پوشش شده است. به‌علاوه این نکته ذکر شود که افزودن ذرات جامد روان‌ساز در روش پوشش‌دهی سنتی منجر به کاهش سختی سطح می‌شود، لیکن در پوشش کامپوزیتی که ما تولید کردیم بعد از فرایند کامپوزیتی کردن کاهشی اتفاق نمی‌افتد و حتی سختی پوشش افزایش می‌یابد.»
به گفته‌ی محمدی ده چشمه فرایند کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ یک فرایند سه مرحله‌ای است. در مرحله‌ی اول، آماده‌سازی سطحی آلیاژ آلومینیوم صورت گرفته است. سپس نانوذرات نیترید سیلیسیوم به‌وسیله‌ی عوامل فعال سطحی آنیونی باردار شده و محلول آندایزینگ در غلظت‌های متفاوت نیترید سیلیسیوم تولید شده است. در مرحله‌ی پایانی فرایند پوشش دهی صورت گرفته و خواص مربوطه مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج سختی سنجی صورت گرفته بر روی پوشش نانوکامپوزیتی و پوشش معمولی نشان داده است که سختی از ۳۸۰ ویکرز به ۷۱۲ ویکرز افزایش یافته است. همچنین ضریب اصطکاک از ۰/۳۵ به ۰/۲ کاهش یافته است که نشان‌دهنده بهبود خواص سایشی پوشش است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس ایمان محمدی ده چشمه و مهندس شهاب احمدی- دانش‌آموختگان مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف- و دکتر عبدالله افشار- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف- است. نتایج این کار در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۲، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۲۱۰۵ تا ۱۲۱۱۴) به چاپ رسیده است.
0
telegram.png

نظر بگذارید