اثر دمای عملیات حرارتی بر مقاومت به سایش پوشش نیکل– بور روی آلیاژ C63200 اعمالی به روش الکترولس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، صندوق پستی-4777-14155، کرج، ایران

2 گروه مهندسی مواد ومتالورژی-دانشکده فنی و مهندسی-دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج-کرج -ایران

3 گروه مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

4 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

5 شرکت آبکاری نوین کاران، نجف آباد، اصفهان

چکیده

در تحقیق حاضر به منظور افزایش مقاومت به سایش و سختی سطحی آلیاژ Ni-Br-Al از فرآیند پوشش­دهی آبکاری الکترولس جهت ایجاد پوشش نیکل- بور استفاده شد. بررسی­های ریزساختاری به­وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و تفرق پرتو ایکس (XRD) نشان داد که پوشش نیکل– بور به­طور یکنواخت با ساختار کاملا آمورف و ضخامت حدود هفت میکرومتر و مورفولوژی گل­کلمی روی زیرلایه تشکیل گردید. پوشش حاصل با سختی 788 (Hv50)، سختی زیرلایه را حدود 40% افزایش داد. برای افزایش سختی، نمونه­های پوشش داده شده در سه دمای 310، 410 و 510 درجه سانتی­گراد به مدت 70 دقیقه عملیات حرارتی شدند. پس از عملیات حرارتی، سختی نمونه­ها تا (Hv50) 1365[W11]  افزایش یافت. با افزایش دمای عملیات حرارتی از 410 درجه سانتی­گراد به بالا سختی نمونه­ها کاهش پیدا کرد. نتایج XRD نشان داد که در دمای 310 درجه سانتی­گراد همچنان ساختار پوشش به­طور آمورف حفظ می گردد و در دماهای 410 و 510 سانتی­گراد، ساختار کاملا بلوری ایجاد شد. هم­چنین آنالیز XRD  تشکیل رسوبات Ni2B و Ni3B در نمونه­ها پس از عملیات حرارتی را نشان داد. مطابق نتایج آزمون سایش پین روی دیسک نیز، بیشترین مقاومت در برابر سایش مربوط به نمونه پوشش­دهی و عملیات حرارتی شده در دمای 410 درجه سانتی­گراد بود.



 [W11]؟؟

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Heat Treatment Temperature on Wear Resistance of Ni-B Coating on the C63200 Alloy Applied by Electroless Process

نویسندگان [English]

  • yazdan shajari 1
  • Zahra Sadat Seyedraoufi 2
  • Danial Momen Baghdad Abad 3
  • Hosein Shamakhi 4
  • Mehdi Hosseini Najaf Abadi 5
1 Materials and Energy Research Center, Karaj
2 Department of Materials Engineering, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran
3 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology
4 Materials Engineering Department, Isfahan University of Technology
5 Novin Karan Plating, Najaf Abad, Isfahan
چکیده [English]

In the present study, in order to increase the wear resistance and surface hardness of Ni-Br-Al alloy, coating process of electroless plating was used to make nickel-boron coating. Microstructural investigations by field emission scanning electron microscope (FESEM) and X-ray diffraction (XRD) showed that the nickel-boron coating was uniformly formed with completely amorphous structure, thickness of about 7 µm, and the cauliflower morphology on the substrate. The resulting coating with a hardness of 788 (Hv50) increased the hardness of the substrate by about 40%. To increase the hardness, the coated samples were heat treated at three temperatures of 310, 410, and 510°C for 70 minutes. After the heat treatment, the hardness of the samples increased to 1365 (Hv). By increasing the temperature of the heat treatment from 410°C, the hardness of the samples decreased. XRD results showed that at 310°C temperature, the coating structure was maintained amorphous and at temperatures of 410 and 510 °C, a completely crystalline structure was created. Also, XRD analysis showed the formation of Ni2B and Ni3B precipitates in samples after the heat treatment. According to results of the wear test on the disk, the highest wear resistance was related to the sample coated and heat treated at 410 °C temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ni-Br-Al Alloy
  • Electroless Ni-B
  • Heat treatment
  • Hardness
  • Wear

 

 

1. Loto, C.A., Electroless Nickel Plating – A Review, Silicon, 2016, 8, 177-186.

 2. ذاکری نیا، ی.، بازرگان لاری، ر.، اعمال پوشش نانو کامپوزیتی Ni-B-ZrO2 به روش الکترولس بر روی فولاد CK45 و بررسی خواص تریبولوژیکی و مقاومت به خوردگی آن، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، 1395، 4، 89-99.

3.   Choi, J.W., Hwang, G.H., Han, W.K., Lee, W.H., Kang, S.G.,  Effect of Cu on the Surface Hardness of Ni-B Coating for the Strengthening of the Cu Surface, Metals and Materials International, 2007, 13, 403-409.

4. Bülbül, F., Ni-B Coating Production on Magnesium Alloy by Electroless Deposition, International Journal of Materials and Metallurgical Engineering, 2015, 9, 773-775.

5.     Srinivasan, K.N., Meenakshi, R., Santhi, A., Thangavelu, P.R., John, S., Studies on development of electroless Ni–B bath for corrosion resistance and wear
resistance applications, Surface Engineering, 2010, 26, 153-158.

6. قربانی، م.، پوشش دادن فلزات، مؤسسه انتشارات علمی دانشگاه شریف، جلد دوم، چاپ دوم، 1385.

7. رهگذر، م.، ثقفیان لاریجانی، ح.، و سید ساجدی، س. ا.، اثر غلظت عامل احیا کننده بر ساختار و سختی پوشش نیکل – بور الکترولس، علوم و مهندسی سطح، 1395، 27، 39-48.

8.      Kundu, S., Das, S.K., Sahoo, P., Properties of Electroless Nickel at Elevated Temperature-a Review, Procedia Engineering, 2014, 97, 1698-1706.

9.   Kanta, A.-F. , Vitry, V. , Delaunois, F.,  Wear and corrosion resistance behaviours of autocatalytic electroless plating, Alloys and Compounds, 2009, 486, L21-L23.

10.  Krishnaveni, K., Narayanan, T.S.N.S., Seshadri, S.K., Electroless Ni-B coatings: preparation and evaluation of hardness and wear resistance, Surface & Coatings Technology, 2005, 190, 115-121.

11.  Sahoo, P., Das, S.K., Tribology of electroless nickel coatings – A review, Materials & Design, 2011, 23, 1760-1775.

12.  Shakoor, R.A., Kahraman, R., Gao, W., Wang, Y., Synthesis, Characterization and Applications of Electroless Ni-B Coatings-A review, International Journal of Electrochemical Science, 2016, 11, 2486-2512.

13.   Ziyuan, S., Deqing, W., Zhimin, D. Surface strengthening pure copper by Ni-B coating, Applied Surface Science, 2004, 221, 62–68.

14.  Kaya, B., Gulmez, T., Demirkol, M., Preparation and Properties of Electroless Ni-B and Ni-B Nanocomposite Coatings, Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008, USA, October 22 - 24, 2008, San Francisco.

15.  Powell, C., Webster, P., Copper Alloys for Marine Environments, Copper Development Association, (CDA) Publication, 2012, 206, 6-17.

16.  S. H. Park and D. N. Lee, Improving hardness of electroless Ni-B coating using optimized deposition and annealing, Materials and Design, 29 (2008) 1412-14178.

17. Kanta, A.F., Vitry, V., Delaunois, F., Effect of thermochemical and heat treatments on electroless nickel– boron, Materials Letters, 2009, 63, 2662-2665.

18.  Kim, W.B., Na, S.J., A study on residual stresses in surface hardening by high frequency induction heating, Surface and Coatings Technology, 1992, 52, 281-288.

19.   Zhang, W.X., Jiang, Z.H., Li, G.Y., Jiang, Q., Lian, J.S., Electroless Ni-P/Ni-B duplex coatings for improving the hardness and the corrosion resistan ce of AZ91D magnesium alloy, Applied Surface Science, 2008, 254, 4949–4955.

20.   Georgiza, E., Gouda, V., Vassiliou, P., Production and properties of composite electroless Ni-B-SiC coatings, Surface and Coatings Technology, 2017, 325, 46-51.

21.  Vitry, V., Kanta, A.F., Delaunois, F., Initiation and formation of electroless nickel-boron coatings on mild steel: Effect of substrate roughness, Material Science and Engineering B, 2010, 175, 266–273.

22.   Kumar, P.S., Nair, P.K., X-ray diffraction studies on the relative proportion and decomposition of amorphous phase in electroless Ni-B deposits, Nanostructured Materials, 1994, 4, 183-198.

23.   Baskaran, I., Kumar, R.S., Narayanan, T.S.N.S., Stephen, A., Formation of electroless Ni– B coatings using low temperature bath and evaluation of their characteristic properties, Surface & Coatings Technology, 2006, 200, 6888 – 6894.

24.   Evans, W.T., Schlesinger, M., The Effect of Solution pH and Heat‐Treatment on the Properties of Electroless Nickel Boron Films, Journal of The Electrochemical Society, 1994, 141, 78-82.

25.  Rezagholizadeh, M., Ghaderi, M., Heidary, A., Monir Vaghefi, S.M., Electroless Ni–P/Ni–B–B4C Duplex Composite Coatings for Improving the Corrosion and Tribological Behavior of Ck45 Steel, Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2015, 51, 234-239.