ایجاد پوشش های مقاوم به سایش بر روی قطعات آلومینیومی

محققان دانشگاه صنعتی شریف با ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی بر روی قطعات آلومینیومی، موفق شدند قطعاتی مقاوم به سایش و خوردگی تولید کنند. این پوشش های آزمایشگاهی را می توان در صنایع دریایی و به طورکلی در تمامی قطعاتی که به نحوی در معرض نیروهای سایشی و مکانیکی قرار دارند،استفاده کرد.

کد خبر: ۱۲۵۷۳۶

تاریخ: ۲۸ شهريور ۱۳۹۵ - ۰۹:۱۰

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،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 آن ها را محدود می نماید.
قرارگیری آلومینیوم در شرایط اتمسفری موجب ایجاد یک لایه اکسیدی سطحی بر روی آن شده که خواص سایشی و خوردگی آلومینیوم را به صورت قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد. بهبود هر چه بیشتر این لایه اکسیدی از حیث سختی، سایش و خوردگی، یکی از اهداف ورود فناوری نانو به این عرصه است.
ایمان محمدی ده چشمه محقق دانشگاه صنعتی شریف،در رابطه با اهداف دنبال شده در این طرح گفت: هدف از انجام این طرح، در ابتدا بهبود همزمان سختی پوشش و نیز مقاومت به سایش پوشش آندایزینگ آلومینیوم با افزودن نانوذرات نیترید سیلیسیم به لایه اکسیدی و کامپوزیتی کردن پوشش بوده است.
محمدی افزود: در روش مورد استفاده در این پژوهش، سرعت تولید پوشش افزایش و هزینه ایجاد پوشش کاهش پیدا کرده است. به علاوه، اعمال ذرات روان ساز به پوشش در روش های سنتی سختی پوشش را کاهش می دهد. در روش حاضر نه تنها کاهش سختی اتفاق نمی افتد، بلکه افزایش سختی را در پی دارد.
وی ادامه داد:روش های سنتی و معمول برای کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ آلومینیوم به شکل یک فرایند دو مرحله ای است. فرایند به این صورت است که ابتدا یک لایه اکسیدی توسط فرایند آندایزینگ بر سطح آلومینیوم ایجاد می شود و در ادامه حفرات لایه آندایز به وسیله ی مواد جامد روان ساز پر می شود.
به گفته وی، این فرایند پرهزینه و زمان بر است. ما در این پژوهش رسوب نانو ذرات نیترید سیلیسیم به درون حفرات آندایزینگ در حین فرایند پوشش دهی را دنبال نمودیم که منجر به افزایش سرعت تولید پوشش و کاهش هزینه ایجاد پوشش شده است. به علاوه این نکته ذکر شود که افزودن ذرات جامد روان ساز در روش پوشش دهی سنتی منجر به کاهش سختی سطح می شود، لیکن در پوشش کامپوزیتی که ما تولید کردیم بعد از فرایند کامپوزیتی کردن کاهشی اتفاق نمی افتد و حتی سختی پوشش افزایش می یابد.
محقق دانشگاه صنعتی شریف تصریح کرد: فرایند کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ یک فرایند سه مرحله ای است. در مرحله ی اول، آماده سازی سطحی آلیاژ آلومینیوم صورت گرفته است. سپس نانوذرات نیترید سیلیسیوم به وسیله عوامل فعال سطحی آنیونی باردار شده و محلول آندایزینگ در غلظت های متفاوت نیترید سیلیسیوم تولید شده است. در مرحله 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 380 ویکرز به 712 ویکرز افزایش یافته است. همچنین ضریب اصطکاک از 0/35 به 0/2 کاهش یافته است که نشان دهنده بهبود خواص سایشی پوشش است.
این تحقیقات حاصل تلاش های مهندس ایمان محمدی ده چشمه و مهندس شهاب احمدی- دانش آموختگان مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف- و دکتر عبدالله افشار- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف- است. نتایج این کار در مجله ی Ceramics International (جلد 42، سال 2016، صفحات 12105 تا 12114) به چاپ رسیده است.