بررسی روند تغییرات و تاثیر پتانسیل زتا بر آبکاری کامپوزیتی نانوذرات آلومینا و نیکل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، بخش مهندسی مواد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

ایجاد خواص مکانیکی ارتقا یافته در پوشش های نانوکامپوزیتی Ni-Al2O3 مستلزم افزایش مقدار مشارکت نانوذرات آلومینا در زمینه نیکلی است. در این تحقیق، تاثیر تغییر پتانسیل زتای نانوذرات در اثر افزودن غلظت های مختلفی از شش حلال آلی (تری اتانول آمین، کربامید، گلیسیرین، متانول، فرمالدهید و اتانول) به الکترولیت، بر جذب آن ها در پوشش مورد بررسی قرار گرفت. مقدار gL-1 10 به عنوان غلظت بهینه جهت رساندن مقدار مطلق پتانسیل زتای ذرات به محدوده mV 36-23 تعیین شد. پوشش های حاصل، تحت میکروسکوپی الکترونی نشر میدانی (FESEM) و آنالیز طیف نگاری اشعه X (EDS) قرارگرفتند. در این تحقیق، بیشترین محتوای نانوذرات در پوشش ها با افزودن کربامید به الکترولیت به دست آمد. در این حالت مقدار نانوذرات wt.% 7/5 بود. درحالیکه افزودن تری اتانول آمین به الکترولیت، محتوای نانوذرات را به wt.% 1/3 می رساند. این نتیجه موید تاثیر بسزای پتانسیل زتای بهینه mV 23 در اثر افزودن کربامید است. در این حالت، مقدار جذب نانوذرات تا 46% نسبت به پتانسیل زتای mV 36 که در اثر افزودن تری اتانول آمین بر روی ذرات ایجاد می شود، افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


[1]  Kuo S-L, Chen Y-C, Ger M-D, Hwu W-H. Nano-particles dispersion effect on Ni/Al2O3 composite coatings, Materials Chemistry and Physics, Vol. 86, pp.5-10, 2004.
[2]  Mirzamohammadi S, Aliov MK, Aghdam ASR, Velashjerdi M, Naimi-Jamal MR. Tribological properties of tertiary Al2O3/CNT/nanodiamond pulsed electrodeposited Ni–W nanocomposite. Materials Science and Technology, Vol. 27, pp.546-50, 2011.
[3]  Zheng H-Y, An M-Z., Electrodeposition of Zn–Ni–Al2O3 nanocomposite coatings under ultrasound conditions, Journal of Alloys and Compounds, Vol.459, pp.548-52, 2008.
[4]  Low C, Wills R, Walsh F., Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit, Surface and Coatings Technology, Vol.201, pp.371-83, 2006.
[5]  Gul H, Uysal M, Akbulut H, Alp A., A reciprocating wear study on the effect of surfactant concentration and sliding speed in the electro codeposited Ni/SiCp metal matrix composites, Journal of Composite Materials, DOI: 0021998315609974, 2015.
[6]  مرادخانی علیرضا ، بهاروندی حمیدرضا، تاجداری مهدی، احمدی حافظ، بررسی خواص مکانیکی سرامیکهای Al2O3-nanoSiC تولید شده به روش پرس گرم در دماهای مختلف زینتر، نشریه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک تبریز، دوره 41، شماره 1، ، صفحه 47 تابستان  1390.
[7]  Gül H, Kılıç F, Uysal M, Aslan S, Alp A, Akbulut H., Effect of particle concentration on the structure and tribological properties of submicron particle SiC reinforced Ni metal matrix composite (MMC) coatings produced by electrodeposition, Applied Surface Science, Vol.258, pp.4260-7, 2012.
[8]  Wu G, Li N, Zhou D, Mitsuo K., Electrodeposited Co–Ni–Al2O3 composite coatings, Surface and Coatings Technology, Vol.176, pp.157-64, 2004.
[9]  Hovestad A, Janssen L., Electrochemical codeposition of inert particles in a metallic matrix, Journal of Applied Electrochemistry, Vol.25, pp.519-27, 1995.
[10]             Stappers L, Fransaer J., Growth of metal around particles during electrodeposition, Journal of The Electrochemical Society, Vol.153, pp.472-82, 2006.
[11]             Stappers L, Fransaer J., AFM Study of the Incorporation of Particles during Electrodeposition, Journal of The Electrochemical Society, Vol.154, pp.598-611, 2007.
[12]             Izutsu K., "lectrochemistry in nonaqueous solutions" John Wiley & Sons, Inc., New York, 2009.
[13]         نصراصفهانی علیرضا ، دانشی سید جواد ، فرمنش خسرو، تأثیر پتانسیل زتا بر نحوه رسوب نانوذرات خنثی در پوشش های نانوکامپوزیتی حاصل از آبکاری الکتریکی، نشریه علمی پژوهشی فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 3، شماره 4، ، صفحه 13 زمستان 1388.
[14]             Shrestha NK, Saji T., Non-aqueous composite plating of Ni-ceramic particles using ethanol bath and anti-wear performance of the coatings, Surface and Coatings Technology, Vol.186, pp.444-9, 2004.
[15]             Singh V, Pandey P. "Electrodeposition of Ni composites and nanocomposites from aqueous organic solution", Journal of New Materials for Electrochemical Systems, Vol.8, pp.299, 2005.
[16]         لاجوردی سید احمد، شهرابی فراهانی تقی. بررسی تأثیر پارامترهای پالس در رسوب نشانی الکتریکی همزمان نیکل-آلومینا پوشش نانو کامپوزیتی، پایان نامه دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، تابستان 1392.
[17]             Chen L, Wang L, Zeng Z, Zhang J., Effect of surfactant on the electrodeposition and wear resistance of Ni–Al2O3 composite coatings, Materials Science and Engineering, Vol.A434, pp.319-25, 2006.
[18]             Lekka M, Lanzutti A, Casagrande A, de Leitenburg C, Bonora P, Fedrizzi L., Room and high temperature wear behaviour of Ni matrix micro-and nano-SiC composite electrodeposits, Surface and Coatings Technology, Vol.206, pp.3658-65. 2012.
[19]             García-Lecina E, García-Urrutia I, Díez J, Morgiel J, Indyka P., A comparative study of the effect of mechanical and ultrasound agitation on the properties of electrodeposited Ni/Al2O3 nanocomposite coatings, Surface and Coatings Technology, Vol.206, pp.2998-3005, 2012.
[20]             Gupta A, Barkam S, Lahiri D, Balasubramaniam R, Balani K., Effect of Alumina Dispersion on Microstructural and Nanomechanical Properties of Pulse Electrodeposited Nickel–Alumina Composite Coatings, Journal of Materials Science & Technology, Vol.30, pp.808-13, 2014.
[21]             Miller DL, Keller MW, Shaw JM, Chiaramonti AN, Keller RR., Epitaxial (111) films of Cu, Ni, and CuxNiy on α−Al2O3 (0001) for graphene growth by chemical vapor deposition, Journal of Applied Physics. Vol.112, pp.301-317, 2012.
[22]             Gül H, Kılıç F, Aslan S, Alp A, Akbulut H., Characteristics of electro-co-deposited Ni–Al2O3 nano-particle reinforced metal matrix composite (MMC) coatings, Wear, Vol.267, pp.976-90, 2009.
[23]             Manual. 0317, Zetasizer nano series., pp. 601-614, 2005.
[24]             Hunter RJ. "Foundations of colloid science, Oxford University Press, 2001.
[25]             نوروزی صالح، صبور روح اقدم علیرضا، بررسی رسوب دهی نانوکامپوزیت Ni-Co-Al2O3 به روش الکتروشیمیایی،  پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تیر 1388.