محققان کشور قطعات آلومینیومی مقاوم به سایش و خوردگی ساختند

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، 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 آن‌ها را محدود می‌ کند اما علی‌رغم این شرایط، قرارگیری آلومینیوم در شرایط اتمسفری موجب ایجاد یک لایه‌ اکسیدی سطحی بر روی آن شده که خواص سایشی و خوردگی آلومینیوم را به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشد.

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، مجری طرح، گفت: هدف از انجام این طرح، در ابتدا بهبود همپزمان سختی پوشش و نیز مقاومت به سایش پوشش آندایزینگ آلومینیوم با افزودن نانوذرات نیترید سیلیسیم به لایه‌ی اکسیدی و کامپوزیتی کردن پوشش بوده است.

وی افزود: در روش مورد استفاده در این پژوهش، سرعت تولید پوشش افزایش و هزینه‌ ایجاد پوشش کاهش پیدا کرده است؛ به‌علاوه، اعمال ذرات روان‌ساز به پوشش در روش‌های سنتی سختی پوشش را کاهش می‌دهد.

محمدی ده چشمه با بیان اینکه در روش حاضر نه‌تنها کاهش سختی اتفاق نمی‌افتد، بلکه افزایش سختی را در پی دارد، افزود: روش‌های سنتی و معمول برای کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ آلومینیوم به شکل یک فرایند دو مرحله‌ای است؛ فرایند به این صورت است که ابتدا یک لایه‌ اکسیدی توسط فرایند آندایزینگ بر سطح آلومینیوم ایجاد می‌شود و در ادامه حفرات لایه آندایز به‌وسیله‌ مواد جامد روان‌ساز پر می‌شود.

این محقق با بیان اینکه این فرایند پرهزینه و زمان‌بر است، اظهار داشت: ما در این پژوهش رسوب نانو ذرات نیترید سیلیسیم به درون حفرات آندایزینگ در حین فرایند پوشش‌دهی را دنبال کردیم که منجر به افزایش سرعت تولید پوشش و کاهش هزینه‌ ایجاد پوشش شده است.

وی ادامه داد: افزودن ذرات جامد روان‌ساز در روش پوشش‌دهی سنتی منجر به کاهش سختی سطح می‌شود، لیکن در پوشش کامپوزیتی که ما تولید کردیم بعد از فرایند کامپوزیتی کردن کاهشی اتفاق نمی‌افتد و حتی سختی پوشش افزایش می‌یابد.

به گفته‌ محمدی ده چشمه، فرایند کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ یک فرایند سه مرحله‌ای است؛ در مرحله‌ اول، آماده‌سازی سطحی آلیاژ آلومینیوم صورت گرفته و سپس نانوذرات نیترید سیلیسیوم به‌وسیله‌ عوامل فعال سطحی آنیونی باردار شده و محلول آندایزینگ در غلظت‌های متفاوت نیترید سیلیسیوم تولید شده است.

وی ادامه داد: در مرحله‌ پایانی فرایند پوشش دهی صورت گرفته و خواص مربوطه مورد بررسی قرار گرفته است.

محمدی ده چشمه خاطر نشان کرد: نتایج سختی سنجی صورت گرفته بر روی پوشش نانوکامپوزیتی و پوشش معمولی نشان داد که سختی از ۳۸۰ ویکرز به ۷۱۲ ویکرز افزایش یافته است؛ همچنین ضریب اصطحکاک از ۰/۳۵ به ۰/۲ کاهش یافته که نشان‌دهنده بهبود خواص سایشی پوشش است.

وی تاکید داشت: این پوشش‌های آزمایشگاهی را می‌توان در صنایع دریایی و به‌طورکلی در تمامی قطعاتی که به نحوی در معرض نیروهای سایشی و مکانیکی قرار دارند، استفاده کرد. این در حالی است که مقاومت به خوردگی بالای پوشش به‌دست‌آمده، نویدبخش استفاده از این نوع پوشش در سایر صنایع است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس ایمان محمدی ده چشمه و مهندس شهاب احمدی- دانش‌آموختگان مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف و دکتر عبدالله افشار- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف- است. نتایج این کار در مجله‌ Ceramics International (جلد ۴۲، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۲۱۰۵ تا ۱۲۱۱۴) به چاپ رسیده است.