بررسي خواص نيتريد نايوبيم از طريق فرايندهاي سمانتاسيون بسته اي و نيتريداسيون پلاسمايي بر زيرلايه فولادي

در اين پژوهش نمونه‌هاي فولادي AISI430 تحت فرايند دو مرحله‌اي نايوبيم‌دهي- نيتروژن‌دهي و نيتروژن‌دهي- نايوبيم‌دهي قرار گرفتند. گروه اول نمونه‌ها در 4 دماي °C850، °C900، °C950 و °C1000 به مدت 2 ساعت به روش سمانتاسيون بسته‌اي در مخلوط پودري شامل آلومينا، كلريد آمونيوم و فرونايوبيم به ترتيب با درصدهاي وزني 80، 5، 15 نايوبيم‌دهي و سپس به مدت 6 ساعت در دماي °C450 در مخلوط گازي حاوي N275% و H225% نيتروژن‌دهي پلاسمايي شدند. نتيجه آناليز پراش پرتوي ايكس بيانگر تشكيل فاز FeNb و Fe2Nb روي سطح نمونه بعد از نايوبيم‌دهي و NbN بعد از نيتروژن‌دهي بود. گروه دوم نمونه‌ها ابتدا تحت شرايط مشابه نيتروژن‌دهي پلاسمايي و سپس در دماي °C950 به مدت دو ساعت نايوبيم‎دهي شدند. در سطح اين گروه نمونه‌ها بعد از پايان فرايند پوشش‌دهي دو مرحله‌اي فازهاي NbN، Fe2Nb و NbCr2 تشكيل شد. افزايش دماي نايوبيم‌دهي در نمونه‌هاي گروه اول از °C850 به °C950 منجر به كاهش تخلخل‌هاي سطحي مي‌شود، لذا دماي بهينه °C950 جهت نايوبيم‌دهي نمونه‌هاي گروه دوم انتخاب شد. خواص لايه سطحي تشكيل شده به وسيله ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، ريز سختي سنجي و آزمايش‌هاي خوردگي (پلاريزاسيون) و زاويه تماس مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه با تشكيل فاز نيتريد نايوبيم در نمونه‌‌هاي گروه اول، سختي سطح به 5/3 برابر مقدار اوليه (نمونه خام) معادل HV5/753، و در نمونه‌هاي گروه دوم به HV2/674 رسيد. علاوه بر اين چگالي جريان خوردگي نمونه نايوبيم‌دهي شده در °C950 و بعد نيتروژن‌دهي شده حدود 10 برابر نسبت به نمونه خام كاهش يافته است. هم‌چنين زاويه تماس آب از °74 بر زيرلايه خام به °105 در نمونه‌هاي گروه اول افزايش يافته، كه بيانگر بهبود خاصيت آب‌گريزي سطح است، اما به‌نظر مي‌رسد پوشش‌دهي به‌روش معكوس تاثيري بر افزايش زاويه تماس آب با سطح نداشته است.

191046

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر حيدرزاده سهي

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر سلطانيه