بررسي اثر ميزان فسفر و عمليات حرارتي بر ساختار، سختي و رفتار سايشي پوشش كبالت-فسفر

Investigating the Effect of Phosphorous Content and Heat Treatment on Structure, Hardness and Wear Behavior of Co-P Coatings

پوشش­ آلياژي كبالت-فسفر به روش آبكاري الكتريكي با استفاده از جريان مستقيم بر روي فولاد St37 اعمال شد. با تغيير ميزان فسفر در تركيب پوشش آلياژي ساختار فيلم ترسيب شده تغيير كرد و بصورت آمورف، نانوكريستالي و يا تركيبي از اين دو ترسيب شد. علاوه بر ميزان فسفر، عمليات حرارتي پوشش نيز باعث تغيير ساختار شد. تاثير ساختار فازي در مقادير مختلف فسفر قبل و بعد از عمليات حرارتي بر روي سختي و رفتار سايشي مورد مطالعه قرار گرفت. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي با حد تفكيك بالا (HR-SEM) مجهز به دستگاه طيف­ سنج توزيع انرژي ايكس (EDS) به منظور بررسي­ مورفولوژي و تركيب شيميايي و همچنين از دستگاه پراش­ سنج پرتوي ايكس (XRD) جهت تعيين ساختار فازي پوشش ­ها استفاده شد. ميكروسختي پوشش ­ها به ­وسيله دستگاه ميكروسختي­ سنج ويكرز اندازه ­گيري شد و بررسي رفتار سايشي پوشش­ هاي Co-P با استفاده از دستگاه سايش پين روي ديسك انجام گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان فسفر، ميكروسختي پوشش در اثر سخت­ سازي محلول جامد افزايش يافت و اين مساله براي پوشش­ ها بعد از عمليات حرارتي نيز به دليل تشكيل فازهاي مياني قابل تعميم بود. در ابتدا قبل از عمليات حرارتي با افزايش ميزان فسفر تا مقدار 5/6 درصد وزني رفتار سايشي پوشش­ ها بهبود يافت اما با افزايش بيشتر ميزان فسفر مقاومت به سايش كاهش يافت ولي پس از عمليات حرارتي رابطه­ ي مستقيم بين مقاومت به سايش، با ميزان فسفر پوشش مشاهده شد. همچنين بيشترين سختي و بهترين مقاومت به سايش مربوط به نمونه آمورف پس از عمليات حرارتي بود.

Amorphous, nanocrystalline and mixed amorphous-nanocrystalline Co-P coatings were successfully coated on St37 via DC electroplating method using various phosphorous (P) content in coating compositions. In addition to phosphorous content, heat treatment caused structural changes of the alloy coatings. The effect of changes in the P content and hence phase structures were studied prior and post heat treatment on the hardness and wear resistance of the coating. A scanning electron microscope (SEM) with high resolution (HR-SEM) equipped with an energy dispersive spectroscope (EDS) and an X-ray diffraction (XRD) system were used to study the surface morphology and phase structure as well as the chemical composition of the coatings, respectively. Micro-hardness and wear resistance of the coatings were measured via Vickers hardness system and pin on the disc test, respectively. The results showed that by increasing P content, the coating micro hardness was in turn increased due to a remarkable enhancement of the hardness of the solid solution and that was applicable for the coatings after heat treatment because the interstitial phases productions. In the beginning and prior to the heat treatment by increasing the P content up to 5.6%, the wear behavior of the coatings was improved substantially, while at further P content, the wear result started to decline. However, after heat treatment, there was a direct relationship between the wear resistance and P content. Also the maximum hardness and wear resistance belonged to the amorphous coatings after heat treatment