نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری تخصصی، دانشکده فنی مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

با وجود چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالای تیتانیوم، این فلز به دلیل داشتن خواص سطحی ضعیف مانند مقاومت به سایش پایین، مستعد وقوع جوش سرد در کاربردهای فضایی و تحت سایش این فلز است. برای بهبود این خاصیت تیتانیوم، اعمال پوشش‌های محافظ موثر است. پارامترهای فیزیکی مقاومت به سایش، چسبندگی پوشش به سطح و ریزسختی سطح پوشش به‌دست آمده، می-توانند بر جوش سرد تاثیرگذار بوده و تقویت این پارامترها باعث جلوگیری از این پدیده می‌شود. بنابراین، در پژوهش پیش‌رو، با اعمال نیتروژن‌دهی پلاسمایی بر روی پوشش کروم اعمال شده بر روی تیتانیوم مورد استفاده در سازه‌های فضایی، به بررسی رفتار تریبولوژیکی آن ( مقاومت به سایش، چسبندگی و ریزسختی سطح) پرداخته شده است. نتایج نشان‌دهنده تشکیل پوشش نیترید کروم بر روی زیرلایه تیتانیومی در اثر اعمال نیتروژن‌دهی پلاسمایی بر روی پوشش کروم بوده که به تبع آن، افزایش ریزسختی سطح تا مقدار 1109 ویکرز و  بهبود مقاومت به سایش و چسبندگی پوشش را به همراه دارد. مقدار ضریب اصطکاک نیز تا مقدار 16/0 کاهش یافته و  می‌تواند به خوبی از وقوع جوش سرد جلوگیری کند

کلیدواژه‌ها

موضوعات

[1]     Y. Chen et al., “Manufacturing of graded titanium scaffolds using a novel space holder technique,” Bioact. Mater., vol. 2, no. 4, pp. 248–252, 2017, doi: 10.1016/j.bioactmat.2017.07.001.
[2]     Z. su Wang, Q. feng Guo, F. Jiang, B. Chen, Q. wen Wu, and G. qiang Wang, “Stiffness design of cantilevered structure with space optics load,” Optik (Stuttg)., vol. 184, no. March, pp. 330–338, 2019, doi: 10.1016/j.ijleo.2019.03.076.
[3]     N. Yanar et al., “Investigation of the performance behavior of a forward osmosis membrane system using various feed spacer materials fabricated by 3D printing technique,” Chemosphere, vol. 202, pp. 708–715, 2018, doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.147.
[4]     S. A. Naziri Mehrabani, R. Ahmadzadeh, N. Abdian, A. Taghizadeh Tabrizi, and H. Aghajani, “Synthesis of Ni-GO nanocomposite coatings: Corrosion evaluation,” Surfaces and Interfaces, vol. 20, no. May, p. 100546, 2020, doi: 10.1016/j.surfin.2020.100546.
[5]     T. Sahraoui, S. Guessasma, N. E. Fenineche, G. Montavon, and C. Coddet, “Friction and wear behaviour prediction of HVOF coatings and electroplated hard chromium using neural computation,” Mater. Lett., vol. 58, no. 5, pp. 654–660, 2004, doi: 10.1016/j.matlet.2003.06.010.
[6]     C. L. Chang, C. T. Ho, P. H. Chen, W. C. Chen, D. Y. Wang, and W. Y. Wu, “Synergetic effect for improved deposition of titanium nitride films,” Surf. Coatings Technol., vol. 350, no. January, pp. 1098–1104, 2018, doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.02.019.
[7]     A. T. Tabrizi, H. Aghajani, H. Saghafian, and F. F. Laleh, “Correction of Archard equation for wear behavior of modified pure titanium,” Tribol. Int., no. November, p. 106772, 2020, doi: 10.1016/j.triboint.2020.106772.
[8]     D. Del Pianta, J. Frayret, C. Gleyzes, C. Cugnet, J. C. Dupin, and I. Le Hecho, “Determination of the chromium(III) reduction mechanism during chromium electroplating,” Electrochim. Acta, vol. 284, pp. 234–241, 2018, doi: 10.1016/j.electacta.2018.07.114.
[9]     W. Deqing, S. Ziyuan, and K. Tangshan, “Composite plating of hard chromium on aluminum substrate,” Surf. Coatings Technol., vol. 191, no. 2–3, pp. 324–329, 2005, doi: 10.1016/j.surfcoat.2004.03.049.
[10]   A. L. M. Carvalho and H. J. C. Voorwald, “Influence of shot peening and hard chromium electroplating on the fatigue strength of 7050-T7451 aluminum alloy,” Int. J. Fatigue, vol. 29, no. 7, pp. 1282–1291, 2007, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2006.10.003.
[11]   V. S. Protsenko, F. I. Danilov, V. O. Gordiienko, S. C. Kwon, M. Kim, and J. Y. Lee, “Electrodeposition of hard nanocrystalline chrome from aqueous sulfate trivalent chromium bath,” Thin Solid Films, vol. 520, no. 1, pp. 380–383, 2011, doi: 10.1016/j.tsf.2011.07.036.
[12]   S. E. Elsaka, I. M. Hamouda, Y. A. Elewady, O. B. Abouelatta, and M. V. Swain, “Effect of chromium interlayer on the shear bond strength between porcelain and pure titanium,” Dent. Mater., vol. 26, no. 8, pp. 793–798, 2010, doi: 10.1016/j.dental.2010.04.004.
[13]   M. R. Saghi Beyragh, A. Sh. Khameneh, and S. Norouzi, “A comparative research on corrosion behavior of a standard, crack-free and duplex hard chromium coatings,” Surf. Coatings Technol., vol. 205, no. 7, pp. 2605–2610, 2010, doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.10.009.
[14]   S. H. Sarraf, M. Soltanieh, and H. Aghajani, “Repairing the cracks network of hard chromium electroplated layers using plasma nitriding technique,” Vacuum, vol. 127, pp. 1–9, 2016, doi: 10.1016/j.vacuum.2016.02.001.
[15]   L. Wang, K. S. Nam, and S. C. Kwon, “Transmission electron microscopy study of plasma nitriding of electroplated chromium coating,” Appl. Surf. Sci., vol. 207, no. 1–4, pp. 372–377, 2003, doi: 10.1016/S0169-4332(03)00007-2.
[16]   P. K. Ajikumar et al., “Morphology and growth aspects of Cr(N) phases on gas nitridation of electroplated chromium on AISI 316 LN stainless steel,” Surf. Coatings Technol., vol. 201, no. 1–2, pp. 102–107, 2006, doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.10.043.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[17]   E. Menthe and K. T. Rie, “Plasma nitriding and plasma nitrocarburizing of electroplated hard chromium to increase the wear and the corrosion properties,” Surf. Coatings Technol., vol. 112, no. 1–3, pp. 217–220, 1999, doi: 10.1016/S0257-8972(98)00793-2.
[18]   A. T. Tabrizi, H. Aghajani, and F. F. Laleh, “Tribological characterization of hybrid chromium nitride thin layer synthesized on titanium,” Surf. Coatings Technol., vol. 419, no. May, p. 127317, 2021, doi: 10.1016/j.surfcoat.2021.127317.
[19]   M. Keshavarz Hedayati, F. Mahboubi, and T. Nickchi, “Comparison of conventional and active screen plasma nitriding of hard chromium electroplated steel,” Vacuum, vol. 83, no. 8, pp. 1123–1128, 2009, doi: 10.1016/j.vacuum.2009.02.005.
[20]   E. Lunarska, K. Nikiforow, T. Wierzchon, and I. Ulbin-Pokorska, “Effect of plasma nitriding on hydrogen behavior in electroplated chromium coating,” Surf. Coatings Technol., vol. 145, no. 1–3, pp. 139–145, 2001, doi: 10.1016/S0257-8972(01)01287-7.
[21]   S. Han et al., “Corrosion and tribological studies of chromium nitride coated on steel with an interlayer of electroplated chromium,” Surf. Coatings Technol., vol. 133–134, pp. 460–465, 2000, doi: 10.1016/S0257-8972(00)00979-8.