پوششدهی و مطالعه خواص پوششهای کامپوزیتی پایه نیترید تیتانیم به روش ترکیبی الکتروفورتیک و پیوند واکنشی
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Deposition and Charachterization of TiN Based Composite Coating by a Hybrid Electrophoretic-Reaction Bonding Process
First Statement of Responsibility
/مجید کاوانلویی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی مواد
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۷
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۸۶ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، جدول، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Discipline of degree
مهندسی مواد
Date of degree
۱۳۹۷/۱۱/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
پوششهای پیوند واکنشی میکرو-نانو))Al(n) - TiNو نانوکامپوزیتیAl(n) - TiN(n)با استفاده از روش پوششدهی الکتروفورتیک و عملیات تفجوشی واکنشی در دمای ۱۲۰۰ در اتمسفر نیتروژن خالص ( ۹۹/۹۹۹۵) بهمدت h ۲ روی زیرلایه فولادی اعمال شدند .بهمنظور مطالعه اثر پیوند واکنشی حاصل از همرسوبی، پوششهای خالص))TiN ،Al(n) ،TiN(n) ، Al(n)و Ti(n) و کامپوزیتی نیز، در شرایط یکسان ایجاد شدند .قبل از فرآیند پوششدهی، شرایط حصول سوسپانسیون پایدار که منجر به ایجاد پوشش با ضخامت مناسب و عاری از ترک میشود بهصورت تابعی از غلظت ذرات نانو/میکرومتر g/L ۱-۱۵=CTiN(n)، g/L ۱-۱۲ =CAL(n)و g/L ۱۰-۵۰)CTiNإ=)، نوع پراکندهساز (TEA وI ۲)، غلظت پراکندهساز g/L ۱-۱۵=CI، mL/L ۰/۲۵-۱=CTEA، زمان پوششدهی (min ۱-۱۰) ولتاژ پوششدهی (V ۶۰-۲۵۰)، از طریق اندازهگیری پتانسیل زتا، رسانایی الکتریکی و pH مشخص شد .برای هر پوشش، سوسپانسیون پایدار و شرایط پوششدهی الکتروفورتیک متفاوت بود که برای)TiN إ) شرایط(g/L ۴۰=CTiN، mL/L ۰/۵=CTEA،V ۹۰، min ۲)، برایAl(n) (g/L ۱۰=CAl، g/L ۲=Ciod،V ۶۰، min ۴)، برایTiN(n) (g/L ۱۰=CTiN، g/L ۱۰=Ciod،V ۶۰، min ۴) و برایTi(n) (g/L ۱۰=CTi، g/L ۰/۱=Ciod،V ۱۲۰، min ۴) بهدست آمد .تمامی پوششهای ایجاد شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس(XRD) ، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیفسنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDS) ، اندازهگیری سختی، ارزیابی الکتروشیمیایی( پلاریزاسیون و امپدانس)، مقاومت به سایش و چسبندگی مورد مطالعه قرار گرفتند .نتایج نشان داد پوششهای)TiN إ) پس از تفجوشی بهعلت متخلخل بودن( تخلخل سطحی ۶) و عدم چسبندگی کافی بین ذرات دارای سختی پایین HV ۲۴۵ است .پوشش TiN(n) نسبت به)TiN إ) متراکمتر بوده و سختی بالاتریHV ۴۵۰ دارد .در پوششهای کامپوزیتی)TiN إ)- Al(n)وAl(n) - TiN(n)بهترتیب با سختی HV ۶۳۰ و HV ۶۰۰، مشارکت ذرات Al(n) منجر به بهبود ریزساختار پوشش پس از تفجوشی شده بهنحوی که سختی، چسبندگی، مقاومت به خوردگی و مقاومت به سایش افزایش مییابد .در پوششهای)TiN إ)-Al(n)، در اثر فرآیند پیوندواکنشی در حین تفجوشی Al(n) بهAl ۲O۳ /AlNتبدیل شده درحالیکه در پوششهایAl(n) - TiN(n)تمامی Al(n) تبدیل به آلومینا میشود .فرآیند پیوند واکنشی و افزایش حجم ناشی از آن، بهعنوان عامل اصلی کاهش تخلخل، افزایش چسبندگی و بهبود خواص در پوششهای کامپوزیتی)TiN إ)- Al(n)وAl(n) - TiN(n)است .همچنین نتایج نشان داد سختی و چسبندگی پوشش نیترید تیتانیم Ti(n) از TiN(n) بالاتر است
Text of Note
C for 2h. To capture effects of reaction bonding induced by co-deposition of Al nano-particles, pure TiN(), TiN(n), Al(n) and Ti(n) coatings also, were produced using the same procedure as the composite coatings. Before electrophoretic deposition, conditions for achieving stable suspension leading to crack-free coatings with maximum deposit weight were studied as a function of the micro- and nano-particles concentrations (CTiN()=10-50 g/L, CTiN(n)=10-50 g/L, CAl()=10-50 g/L, , disperser type (TEA and I2) and concentration (CTEA=0.25, 0.5, 0.75, and 1 mL/L or CI=0, 0.1, 0.5, 0.75 and 1 g/L), electrophoretic deposition time (1-5 min) and voltage (Vd=30-250 V) via pH, zeta potential and electrical conductivity measurements. The suspension composition and deposition conditions were different for each type of coating and was as follows: Pure TiN(): CTiN()=40 g/L, CTEA=0.5 mL/L, Vd=90 V and td=2 min, Pure Al(n): CAl(n)=10 g/L, CI=2 g/L, Vd=60 V and td=4 min, TiN()-Al(n): CTiN()=40 g/L, CAl(n)= (0,5,10,15 and 20) wt. , CTEA=0.5 mL/L, Vd=90 V and td=2 min, Pure TiN(n): CTiN(n)=10 g/L, CI=10 g/L, Vd=60 V and td=4 min, TiN(n)-Al(n): CTiN(n)=10 g/L, CAl(n)= (0,5,10,15 and 20) wt. , CI=10 g/L, Vd=60 V and td=4 min, and pure Ti(n): CTi (n)=10 g/L, CI=0.1 g/L, Vd=120 V and td=2 min. The as deposited and reaction bonded coatings were characterized using optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy analysis and microhardness, bending, wear, polarization and impedance electrochemical measurements. The results indicated that the pure TiN() coatings has porous structure without enough inter-particle bonding after sintering with porosity level and hardness of 6 , 245 Hv, respectively. Pure TiN(n) coatings exhibit somewhat better microstructure and hardness respect to the TiN() coatings. In the TiN()-Al(n) micro- and TiN(n)-Al(n) nano-composite coatings incorporation of Al(n) particles enhances the resulted coatings microstructure, sintering extent, hardness, wear and corrosion resistance. While in Al(n) coating the Al nano-particles convert to Al2O3 after reactive sintering, in the TiN()-Al(n) micro- and TiN(n)-Al(n) nano-composite coatings the Al nano-particles convert to Al2O3 and AlN after reactive sintering. The reaction bonding and associated volume expansion were accounted for the enhanced inter-particle bonding, reduced porosity and enhanced properties of the TiN()-Al(n) micro- and TiN(n)-Al(n) nano-composite coatings.░ Reaction bonded TiN()-Al(n) micro- and TiN(n)-Al(n) nano-composite coatings were produced by electrophoretic deposition followed by reactive sintering in high purity nitrogen (99.9995 ) at 1200
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Deposition and Charachterization of TiN Based Composite Coating by a Hybrid Electrophoretic-Reaction Bonding Process