مقاومت در برابر خوردگی و سایش قطعات با نانوذرات جدید

محققان موفق شدند با اعمال همزمان مس و نانوذرات اکسیدی درون پوشش نیکل، مقاومت به خوردگی و سایش پوشش را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشند.

به گزارش بازتاب به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، امروزه بهینه‌سازی خواص سطحی قطعات مهندسی نقش مهمی در افزایش بازدهی قطعه بازی می‌کند. در این راستا، یکی از قابل ‌قبول‌ترین رویکردها استفاده از پوشش‌های فلزی است. تاکنون عملکرد طیف‌های مختلفی از پوشش‌های فلزی از جمله پوشش‌های خالص و پوشش‌های آلیاژی مورد بررسی قرار گرفته‌است.

از سوی دیگر، محققان در سال‌های اخیر با استفاده از نانوذرات مختلف در ساختار پوشش و ایجاد ساختار نانوکامپوزیتی، نسل جدیدی از پوشش‌ها را معرفی کرده‌اند.

دکتر مرتضی علیزاده، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شیراز، هدف از انجام این طرح را تلاش برای بهبود خواص ضد خوردگی و ضد سایشی پوشش‌هایی از جنس نیکل عنوان کرد و افزود: در طرح حاضر تلاش شده با وارد کردن عنصر مس و نانوذرات اکسید آلومینیوم به درون پوشش، خواص ضد خوردگی و ضد سایشی پوشش آن ارتقا یابد.

وی ادامه داد: از آنجایی‌ که بسیاری از قطعات در صنعت، از جمله قطعات مورد استفاده در صنایعی همچون خودروسازی، به‌طور هم‌زمان تحت دو پدیده‌ مخرب سایش و خوردگی قرار دارند؛ بنابراین اعمال این پوشش‌ها می‌تواند نقش بازدارنده را در برابر این پدیده‌ها بازی کرده و افزایش عمر و کارایی قطعات را در پی داشته باشد.

علیزاده افزود: نانوذرات اکسیدی از یک‌ سو به دلیل ماهیت سرامیکی و سختشان، خواص مکانیکی زمینه را ارتقا می‌دهند و از سوی دیگر موجب می‌شوند تا پوششی با دانه‌بندی ریز تشکیل شود و متعاقب آن سختی افزایش یابد.

به گفته‌ این محقق، در طرح حاضر از رسوب‌دهی الکتریکی برای ایجاد پوششی با زمینه نیکل بر روی زیرلایه‌ای از جنس فولاد استفاده شده است. همچنین به‌منظور ارتقای خواص ضد خوردگی و ضدسایشی پوشش، عنصر مس و نانوذرات سرامیکی اکسید آلومینیوم با درصدهای متفاوت مورد استفاده قرار گرفته است؛ پس از اتمام فرایند پوشش‌دهی، ابتدا ساختار پوشش بررسی و سپس آزمون‌های سختی سنجی، سایش و خوردگی بر روی نمونه‌های پوشش‌دهی‌شده انجام شده‌است.

وی افزود: نتایج به‌دست‌آمده بیانگر این مطلب است که کریستالیت‌های پوشش از ۹۱ نانومتر برای پوشش نیکل خالص به ۱۶ نانومتر برای پوشش تهیه‌شده از حمام حاوی ۲۰ گرم بر لیتر اکسید آلومینیوم تغییر یافته‌است. همچنین مقاومت به سایش پوشش، ۴.۲ برابر و مقاومت به خوردگی ۴.۳ برابر شده‌است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مرتضی علیزاده- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شیراز و حامد صفایی دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه شیراز است.

نتایج این کار در مجله‌ی Applied Surface Science با ضریب تأثیر ۴.۴۳۹ (جلد ۴۵۶، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۹۵ – ۲۰۳ ) به چاپ رسیده‌است.