دانلود پایان نامه ارشد : اعمال پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن بر روی فولاد کربنی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد 

گرایش : شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

عنوان : اعمال پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن بر روی فولاد کربنی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی مواد-شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

 عنوان:

اعمال پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن بر روی فولاد کربنی و بررسی خواص سایشی آن

استاد راهنما:

 دکتر احمدعلی آماده

 استاد مشاور:

دکتر محمود حیدرزاده سهی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

  عنوان                                                                                                                              صفحه 

چکیده1
 مقدمه2
فصل اول : کلیات

کلیات

3

4

فصل دوم : مروری بر منابع5
2-1- مقدمه6
2-2- آبکاری الکتریکی6
          2-2-1- مزایا و معایب آبکاری الکتریکی7
2-3- آبکاری پوششهای کامپوزیتی8
          2-3-1- مزایا و معایب آبکاری کامپوزیتی9
2-4- پوشش های نانوکامپوزیتی10
          2-4-1- روش تولید پوششهای نانوکامپوزیتی10
          2-4-2- کاربرد پوششهای  نانوکامپوزیتی11
2-5- مکانیزم رسوب الکتریکی12
          2-5-1- رسوبگذاری کرم سه ظرفیتی13
          2-5-2- کمپلکس سازهای کرم14
2-6- آبکاری کرم سه ظرفیتی15
          2-6-1- ترکیب حمام کرم سه ظرفیتی15
          2-6-2- ویژگی های ترکیب حمام آبکاری16
          2-6-3- مشکلات آبکاری کرم سه ظرفیتی16
2-7- مکانیزمهای همرسوبی الکتروشیمیایی17
          2-7-1- مدل کلاسیک گاگلیمی18
          2-7-2- مدل Celies21
2- 8- پایداری پراکندگی سیستمهای کلوئیدی22
          2-8-1- توزیع فیزیکی نانو ذرات با عملیات اولتراسونیک23
          2-8-2- روش های شیمیایی پراکندگی سیستمهای کلوئیدی23
2-9- تاثیر نوع جریان آبکاری27
2-10- تاثیر زمان روشنایی و خاموشی28
2-11- تاثیر دانسیته جریان29
2-12- روش های تعیین ذرات پراکنده در پوشش33
          2-12-1- روش وزنی33
          2-12-2- روش میکروسکوپی33
          2-12-3- روش میکروآنالیزورهای پروپ الکترونی33
          2-12-4- روش طیف نگاری مرتبط با فوتون (PCS)34
2-13- سایش و مکانیزمهای آن34
فصل سوم : روش انجام آزمایش37
3-1- مواد مورد استفاده38
3-2- وسایل و تجهیزات مورد استفاده جهت آبکاری39
          3-2-1- منبع جریان40
3-3- آماده سازی الکترولیت و آبکاری نمونه ها41
3-4- ارزیابی نمونه ها44
3-5- نحوه بررسی اثر پارامترهای انتخاب شده بر ریز ساختار و خواص پوشش45
          3-5-1- بررسی اثر غلظت پخش کننده (SDS)45
          3-5-2- بررسی اثر افزودنی ساخارین46
          3-5-3- بررسی اثر دانسیته جریان46
          3-5-4- بررسی اثر فرکانس47
          3-5-5- بررسی اثر چرخه کاری47
          3-5-6- بررسی اثر غلظت کاربیدتنگستن48
فصل چهارم : نتایج و بحث49
4-1- بررسی اثر افزودنیها بر مورفولوژی پوششهای نانوکامپوزیتیCr-WC50
         4-1-1- تاثیر سورفکتانت SDS51
         4-1-2- تاثیر افزودنی ساخارین56
         4-1-3- تاثیر غلظت ذرات کاربید تنگستن در محلول59
4-2- بررسی اثر پارامترهای آبکاری پالسی بر مورفولوژی پوششهای نانوکامپوزیتی Cr-WC61
         4-2-1- تاثیر دانسیته جریان61
         4-2-2- تاثیر چرخه کاری65
         4-2-3- تاثیر فرکانس پالس67
4-3- بررسی اثر پارامترهای موثر بر سختی و رفتار سایشی پوششهای نانوکامپوزیتی Cr-WC70
        4-3-1- تاثیر غلظت ذرات WC در حمام آبکاری70
        4-3-2- تاثیر غلظت سورفکتانت SDS73
        4-3-3- تاثیر افزودن ساخارین75
        4-3-4- تاثیر دانسیته جریان78
        4-3-5- تاثیر فرکانس پالس81
        4-3-6- تاثیر چرخه کاری83
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادها85
نتیجه گیری86
پیشنهادها87
مراجع 88
مراجع فارسی89
مراجع لاتین90
چکیده انگلیسی94

چکیده

          آبکاری الکتریکی یکی از روش های مناسب جهت همرسوبی ذرات ریز فلزی، غیر فلزی و پلیمری در زمینه فلزی است. در این تحقیق پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربیدتنگستن با استفاده از جریان پالسی مربعی روی فولاد کربنی ایجاد شد. تاثیر پارامترهای آبکاری مانند غلظت سورفکتانت SDS و افزودنی ساخارین به عنوان ریزکننده، دانسیته جریان، سیکل کاری و فرکانس بر روی سختی، درصد وزنی ذرات و نحوه توزیع آن ها در پوشش بررسی شد. در این تحقیق سعی شد عواملی همچون نوع حمام، دما، pH و میزان تلاطم ثابت در نظر گرفته شوند. به علاوه، تاثیر پارامترهای آبکاری بر رفتار سایشی پوشش مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی مورفولوژی سطح پوشش و توزیع ذرات و درصد وزنی  آن ها در پوشش از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزور EDS و جهت بررسی خواص پوشش از آزمون های سختی و سایش استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت ساخارین به حمام، به کاهش درصد وزنی ذرات و افزایش غلظت SDS تا 1 گرم بر لیتر به افزایش درصد وزنی ذرات و کاهش قطر ذرات و توزیع بهتر آن ها در پوشش منجر می شود. همچنین با افزایش دانسیته جریان تا 15 آمپر بر دسیمتر مربع به افزایش حضور ذرات در پوشش و افزایش سختی پوشش منجر می شود. با افزایش سیکل کاری حضور ذرات در پوشش کم می شود. افزایش فرکانس از 1 تا 1000 هرتز باعث افزایش حضور ذرات در پوشش می شود. همچنین حضور بیشتر و توزیع یکنواخت تر ذرات در پوشش منجر به افزایش سختی و (در پوششهای بدون ترک) بهبود مقاومت سایشی پوشش         می گردند.

مقدمه

       پوشش های کامپوزیتی با قرارگیری همزمان ذرات نارسانا و غیر محلول درون زمینه فلزی حاصل می شوند. این پوشش ها دارای خواص مکانیکی مطلوب بوده و در برابر سایش و خوردگی از پوشش های فلزی مقاومتر می باشند. میزان افزایش مقاومت آنها به مورفولوژی ذرات ریز خنثی درون پوشش کامپوزیتی و مقدار آنها بستگی دارد. کاهش اندازه دانه زمینه و همچنین کاهش قطر ذرات استحکام دهنده باعث بهبود خواص پوشش کامپوزیتی می شود. خواص خوب مکانیکی و مقاومت به اکسیداسیون و خواص مغناطیسی خوب این پوشش ها سبب شده در سال های اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته و در صنایع مختلف کاربرد زیادی پیدا کنند.

      روش رسوب دهی الکتریکی به علت سادگی و ارزانی، دمای پایین فرآیند، سادگی دستیابی به ساختار نانو و همچنین تولید پوشش هایی با دانسیته بالا و عاری از تخلخل یکی از روش های مناسب برای اعمال این پوشش ها بوده و در چند دهه گذشته مورد توجه خاص محققین بوده است.

      ذرات سرامیکی با ابعاد نانو، رسوبدهی پوشش های بسیار نازک را امکانپذیر ساخته اند به  گونه ای که ممکن است در واحدهای ساخت میکرومکانیک اجزای حرکتی و یاتاقانها بسیار مورد توجه و کاربرد باشند.

      پوشش های کرم تهیه شده به روش لایه نشانی الکتریکی در قطعات مهندسی بسیار مهمند. پوشش کرم به دلیل مقاومت سایشی و مقاومت شیمیایی بالا برای حفاظت از فلز پایه در مقابل سایش، خوردگی در دمای بالا و کاربرد های تزئینی کاربرد فراوانی دارد. پوشش های کامپوزیتی کرم منجر به بهبود ساختار رسوب کرم می شوند مثلا خواص سایشی و روانکاری پوشش بهبود می یابد. در زمینه پوشش های کامپوزیتی کرم کارهای بسیار کمی انجام شده است. ذرات مختلفی برای لایه نشانی همزمان با کرم استفاده شده است اما نکته قابل توجه مقدار بسیار محدود ذرات در پوشش کامپوزیتی است.

کلیات

در این تحقیق پوشش نانوکامپوزیتی کرم-کاربید تنگستن، از ترکیب حمام کرم سه ظرفیتی به روش آبکاری الکتریکی و با استفاده از جریان پالسی بر روی فولاد کربنی اعمال می شود.

در این تحقیق از افزودنی های سدیم دو دسیل سولفات و ساخارین استفاده می شود. سدیم دو دسیل سولفات به عنوان فعال ساز سطح و ساخارین جهت صاف و براق کردن مورفولوژی پوشش بکار می رود.

تاثیر پارامترهای پالس ( دانسیته جریان٬ سیکل کاری و فرکانس پالس ) بر روی مورفولوژی پوشش بررسی می شود.

مورفولوژی پوشش اعمال شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مجهز به آنالیزور EDS بررسی می شود و سختی پوشش ها با استفاده از دستگاه سختی سنج با فرورونده ویکرز و مقاومت سایشی آن ها با استفاده از روش پین روی دیسک انجام می شود.

2-1- مقدمه

       پوشش های کامپوزیتی از اوایل قرن نوزدهم مورد توجه قرار گرفته و اولین بار در سال 1928 پوشش کامپوزیتی مس-گرافیت برای اجزای موتور ماشین آزمایش شد ]1[. خواص خوب مکانیکی و مقاومت به اکسیداسیون و خواص مغناطیسی خوب این پوشش ها سبب شده در سال های اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته و در صنایع مختلف کاربرد زیادی پیدا کنند ]2[.

       بهترین روش ایجاد پوشش های کامپوزیتی آبکاری الکتریکی است که از مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- به فشار و دمای بالا نیاز ندارد.

2- غلظت و فاصله بین ذرات رسوب قابل کنترل است.

3- اجزاء تغییر شکل نمی دهند.

4- به تجهیزات گرانقیمت نیاز ندارد.

5- امکان تولید در مقیاس صنعتی وجود دارد ]3و4[.

       برای تهیه کامپوزیتهای زمینه فلزی اگر ذرات سرامیکی در الکترولیت به درستی پراکنده شوند و در طول آبکاری به طور همزمان رسوب کنند، رسوب نشانی الکتریکی یک روش مناسب است ]5[.

2-2- آبکاری الکتریکی

       آبکاری الکتریکی فرآیندی است که در آن با استفاده از جریان برق لایه نازکی از یک فلز روی سطح فلزی دیگر رسوب داده میشود. اساس آبکاری الکتریکی به اینصورت است که در اثر عبور جریان الکتریسیته از یک الکترولیت فلز محلول در آن روی کاتد رسوب کرده و متعاقبا مقداری از فلز آند وارد محلول میشود به این ترتیب ترکیب الکترولیت ثابت می ماند ]6[. آبکاری الکتریکی برای ایجاد      پوشش های تزئینی و محافظ اصلاح سطوح ساییده شده یا اضافه ماشین کاری شده، قطعه سازی یا بعبارتی شکل دهی الکتریکی قطعات شکل پیچیده که دارای زوایای متغیر، ابعاد دقیق و سطوح طرح دار هستند بکار میرود. عملیات آندکاری، تمیزکاری الکتریکی، پرداخت الکتریکی اسید شویی آندی، استخراج و تصفیه فلزات بکار میرود ]6[.

       در رسوبدهی الکتریکی بایستی یک مدار الکتریکی با حضور یک باتری یا منبع تغذیه در خارج الکترولیت و یون های باردار در داخل محلول برقرار گردد. لذا برای انجام فرآیند رسوبدهی الکتریکی هدایت الکتریکی مدار و تحرک یون های فلزی ضروری است ]2[.

شکل 2-1- شماتیکی از سلول آبکاری الکتریکی ]7[.

2-2-1- مزایا و معایب آبکاری الکتریکی

       از مزایای پوشش دهی از طریق آبکاری الکتریکی نسبت به سایر روش ها به موارد زیر می توان اشاره نمود:

1- انجام فرآیند آبکاری دردمای پایین که خود باعث می شود تا قطعه دچار اعوجاج نگردد و واکنشهای مخرب ایجاد نشود.

2- پوشش های حاصل از این روش چسبندگی خوبی با زیر لایه دارند.

3- سرعت بالای تولید.

4- قابلیت ایجاد ساختاری فشرده و عاری از تخلخل.

5- هیچگونه محدودیت در میزان ضخامت پوشش از این روش وجود ندارد و برای فلزات نیکل
می توان به ضخامت mm 13 نیز رسید.

6- قابلیت رسوبدهی فازهای غیر تعادلی.

7- با تنظیم شرایط آبکاری می توان سختی، تنش داخلی و خصوصیات متالورژی پوشش را تغییر داد.

و معایب آن عبارتند از:

1- بدلیل اینکه توزیع چگالی جریان در قطعه یکنواخت نمی باشد پوشش تمایل به ضخیم شدن در لبه ها و گوشه ها و نازک شدن در فرورفتگی ها و مرکز سطوح را دارد.

2- اندازه حمام آبکاری محدود به ابعاد قطعه کار می باشد ]5و8[.

       تاریخچه آبکاری الکتریکی به سال 1800 بر می گردد که یک دانشمند ایتالیایی طلا را برای اولین بار به صورت آبکاری الکتریکی پوشش داد. تا سال 1840 کار او تقریبا ناشناخته باقی ماند تا اینکه دوباره در سال 1841 هنری[1] و دوستش دو دانشمند بریتانیائی و روسی که ترکیب حمام آبکاری سیانیدی طلا را ابداع کرده بودند، اولین آبکاری طلا و نقره را به ثبت رسانیدند. امروزه با وجود حمامهای آبکاری با ترکیبات جدید و تجهیزات پیشرفته می توان آبکاری پیوسته سیم و یا تسمه، آبکاری قطعات فلزی با اشکال پیچیده را انجام داد ]9[.

تعداد صفحه :113

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید