بررسی تجربی پوشش گرادیانی نیکل- فسفر- آلومینا روی آلومینیم سری 5xxx با روش آبکاری الکتریکی پالسی به‌منظور بهبود مقاومت سایشی

سختی کم و مقاومت به سایش پایین آلیاژهای آلومینیم کاربردهای آنها را در صنایع مختلف با محدودیت همراه کرده است. در این کار تحقیقی سعی شده است که با ایجاد پوشش گرادیانی نیکل فسفر آلومینا، خواص مکانیکی سطحی و سایشی این آلیاژها بهبود داده شود. برای این منظور با اعمال پیوسته و تغییر تدریجی پارامترهای پالس مانند چرخه کاری و فرکانس حین فرآیند پوشش دهی، پوشش های گرادیانی با تغییر تدریجی ترکیب شیمیایی و محتوای نانوذره ایجاد شده است. برای این منظور اثر چرخه کاری و فرکانس بررسی شده است. دو دسته پوشش با تغییر تدریجی چرخه کاری از 90 تا 30% و فرکانس پالس از 50 تا 500هرتز ایجاد شده است. نتایج نشان داده است که تغییرات فرکانس تاثیر چندانی روی میزان فسفر و نانوذره نداشته و بیشتر روی اندازه دانه تاثیر داشته است. با این حال کاهش تدریجی چرخه کاری منجر به افزایش میزان فسفر و نانوذره از زیرلایه به سمت سطح شده است. در پوشش های نانوکامپوزیتی، میزان فسفر از 5/3% وزنی تا حدود 15/5% وزنی و نانوذره آلومینا از 0/7% وزنی تا 2/6% وزنی تغییر کرده و با تغییرات تدریجی پیوستگی پوشش به زیرلایه و چسبندگی آن بهبود پیدا کرده است. نتایج میکروسختی نیز نشان داد که ایجاد پوشش های گرادیانی با استفاده از چرخه کاری نسبت به فرکانس مقادیر سختی بالاتری داشته است. همچنین براساس نتایج آزمون پین روی دیسک در مقابل ساینده فولادی 52100، مقاومت به سایش پوشش های گرادیانی نسبت به پوشش های تک لایه بهبود پیدا کرده است.

Experimental Study on the Functionally Graded Ni-P-Al2O3 Coating Created on AA 5xxx Series for Wear Resistance Improvement by Pulse-Electrodeposition Method

The properties such as weak wear resistance and low hardness of aluminum alloys have limited their use in various industries. In this research, it has been attempted to improve the mechanical and tribological properties of these materials by deposition of nickelphosphorousalumina functionally graded coating. Functionally graded coatings have been produced by a gradual change in the chemical composition and content of the nanoparticle, using continuous change in pulse parameters such as duty cycle and frequency during the coating process. So, the effect of the duty cycle and frequency has been investigated. Two types of coatings have been created with a gradual decrease in the duty cycle of 90% to 30% and a pulse frequency of 50 to 500 Hz. The result shows that the effect of frequency on the amount of phosphorus and nanoparticles is negligible, and it has mainly affected on grain size. However, in nanocomposite coats, the gradual decrease of duty cycle has led to an increase in the amount of phosphorus (5.3% to 15.5 wt. %) and alumina nanoparticles (0.7% to 2.6 wt. %) from the substrate to the top surface. With the gradual changes in chemical and microstructure, the adhesion of the coating to the substrate has improved. The results of microhardness have also shown that the creation of functionally graded coatings using duty cycle variation has a higher hardness than the one produced by frequency changing. Also, based on the results of the pin test on a disk against abrasive steel 52100, the wear resistance of functionally graded coatings has improved compared to singlelayer coatings.