بهينه‌سازي عمليات‌حرارتي پوشش‌ الكترولس Ni-P به كمك روش‌شناسي سطح پاسخ باهدف بهبود همزمان سختي و رفتار خوردگي

Using of RSM to optimize the heat treatment of electroless Ni-P coating for simultaneously improvement in corrosion resistance and hardness

در این پژوهش پوشش الكترولس نیكل-فسفر روی فولاد ساده كربنی رسوب داده‌شده و با استفاده از روش طراحی آزمایش روش‌شناسی سطح پاسخ (RSM)، تأثیر دما و زمان عملیات حرارتی بر سختی و رفتار خوردگی آن بررسی شد. پوشش‌ها به كمك آنالیز پراش پرتوایكس (XRD)، میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM) و طیف‌نگاری تفكیك انرژی (EDS) مشخصه‌یابی شده و رفتار خوردگی آن‌ها با استفاده از آزمون پلاریزاسیون تافل ارزیابی شد. نتایج نشان دادند ساختار كریستالی پوشش اولیه آمورف است و عملیات حرارتی سبب كریستالیزاسیون نیكل و همچنین رسوب فاز فسفید نیكل می‌شود. همچنین سختی پوشش‌ها به‌شدت وابسته به سیكل عملیات حرارتی است به نحوی كه افزایش دما و زمان عملیات در ابتدا سبب افزایش و در ادامه كاهش سختی می‌شود. كمترین نرخ خوردگی در دمای عملیات 400 درجه سانتی‌گراد و زمان بین 70-80 دقیقه حاصل شد. عملیات حرارتی در دمای حدود 450 درجه سانتی‌گراد به مدت 75 دقیقه، سیكل بهینه عملیات حرارتی جهت حصول سختی بیشتر از 900 ویكرز و نرخ خوردگی كمتر از mpy 2 است.

In the present study, Ni-P coatings were successfully deposited on mild steel surface via electroless plating. The optimization of heat treatment parameters (i.e., temperature and time) based on response surface methodology has been systematically studied in order to obtain the simultaneously improvement in corrosion resistance and hardness. X ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and EDS analysis were used to characterize the coatings. The corrosion behavior of the coatings was evaluated using Tafel polarization method in 3.5 wt.% NaCl aqueous solution. It has been found that the as-plate coating has an amorphous structure and heat treatment caused to precipitate Ni3P phase as well as to form crystalline nickel phase. The corrosion resistance and hardness are strongly affected by heat treatment. By increasing the time and temperature corrosion resistance and hardness firstly increased and then decreased. The results showed that low corrosion rate less than 2 mpy and high hardness value more than 900 vickers were achieved by heat treatment at 450° C for 75 min.