تاثير عمليات نيتروژن‌دهي پلاسمايي بر روي پوشش كروم اعمال شده بر روي سازه فضايي جهت جلوگيري از جوش سرد

Effect of Plasma Nitriding Treatment on the Chromium Layer Applied on Space Structure to Avoid Cold Weld

با وجود چگالي پايين و نسبت استحكام به وزن بالاي تيتانيوم، اين فلز به دليل داشتن خواص سطحي ضعيف مانند مقاومت به سايش پايين، مستعد وقوع جوش سرد در كاربردهاي فضايي و تحت سايش اين فلز است. براي بهبود اين خاصيت تيتانيوم، اعمال پوشش‌هاي محافظ موثر است. پارامترهاي فيزيكي مقاومت به سايش، چسبندگي پوشش به سطح و ريزسختي سطح پوشش به‌دست آمده، مي‌توانند بر جوش سرد تاثيرگذار بوده و تقويت اين پارامترها باعث جلوگيري از اين پديده مي‌شود. بنابراين، در پژوهش پيش-رو، با اعمال نيتروژن‌دهي پلاسمايي بر روي پوشش كروم اعمال شده بر روي تيتانيوم مورد استفاده در سازه‌هاي فضايي به بررسي رفتار تريبولوژيكي آن ( مقاومت به سايش، چسبندگي و ريزسختي سطح) پرداخته شده است. نتايج نشان‌دهنده تشكيل پوشش نيتريد كروم بر روي زيرلايه تيتانيومي در اثر اعمال نيتروژن‌دهي پلاسمايي بر روي پوشش كروم بوده كه به طبع آن افزايش ريزسختي سطح تا مقدار 1109 ويكرز و بهبود مقاومت به سايش و چسبندگي پوشش را به همراه داشته است. مقدار ضريب اصطكاك تا مقدار 0/16 كاهش يافته است كه از وقوع جوش سرد مي‌تواند به خوبي جلوگيري كند.

Although regarding low density and high ratio of strength to weight of titanium, the application of this metal is restricted in space industry due to its low surface properties including low wear resistance which could lead to the cold weld. For improving this property of titanium, applying protective coatings is effective. The physical parameters of wear resistance, adhesion and surface microhardness are impressive and could avoid occurance of cold weld. Therefore, in the present study, by applying plasma nitriding on chromium layer on titanium used in space structures, its tribological behavior (wear resistance, adhesion and surface microhardness) has been investigated. The results confirmed the formation of nitride chromium thin layer on titanium substrate due to the applying plasma nitriding on the chromium layer , which increasing the surface microhardness up to 1109 HV and improving the wear resistance and adhesion subsequently. The coefficient of friction is also decreased to 0.16,which can well prevent the occurrence of cold weld