وحید نیک صفت - دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
فرزاد محبوبی - دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

هدف از انجام این پژوهش تولید پوشش کامپوزیتی نیکل-بور-گرافیت (Ni-B-Gr) نیتروژن دهی پلاسمایی شده با خواص خود روانکاری و بررسی رفتار سایشی آن است. بدین منظور از یک حمام کامپوزیتی الکترولس نیکل بر پایه بوروهیدرید سدیم برای رسوب دهی پوشش های Ni-B-Gr روی فولاد AISI ۴۱۴۰ استفاده شد. زمینه Ni-B با شاخص لوچگی ۱۲/۰- به عنوان یک ماتریس سخت با قابلیت حفظ مواد روانکار و ذرات گرافیت (با اندازه کمتر از ۲۰ میکرومتر) با غلظت ۲۷۵/۰ گرم در لیتر به عنوان جزء روانکار جامد عمل می کنند. پوشش های کامپوزیتی در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد در مدت زمان های ۳۰، ۶۰، ۱۲۰، ۱۸۰ و ۲۴۰ دقیقه در معرض نیتروژن دهی پلاسمایی در مخلوط گازی ۲۵ درصد نیتروژن و ۷۵ درصد هیدروژن قرار گرفتند. مشخصه یابی پوشش های کامپوزیتی Ni-B-Gr توسط بررسی ریزساختاری توسط آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، ریخت شناسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، آزمون ریزسختی، زبری سنجی و ارزیابی سایش توسط آزمون پین روی دیسک (Pin-on-Disk) انجام شد. پوشش های الکترولس نیکل-بور-گرافیت ۶۰ دقیقه نیتروژن دهی پلاسمایی شده، به سختی HV۰.۱۱۰۶۰ رسیدند. در مقایسه با پوشش های نیکل-بور-گرافیت خام (as-plate)، پوشش کامپوزیتی نیکل-بور-گرافیت ۶۰ دقیقه نیتروژن دهی پلاسمایی شده، کاهش ۷۵ درصدی در نرخ سایش ویژه و کاهش ۳۱ درصدی در ضریب اصطکاک را نشان داد. علاوه بر این، وجود گرافیت به عنوان خود روانکار با توجه به کاهش سطح تماس بین پین فولادی و پوشش، با محدود کردن سایش چسبان و اکسیداسیون مقاومت سایشی کامپوزیت را افزایش می دهد.

الکترولس نیکل-بور, گرافیت, خود روانکار, نیتروژن دهی پلاسمایی, رفتار سایشی