لایه نشانی نانو کامپوزیت GO/RGO/TiB۲/TiC بر روی آلیاژ Ti-۶%Al-۴%V وبررسی خواص تریبولوژی آن

چکیده:

تیتانیوم و آلیاژهای آن علی­رغم نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خوردگی قابل قبول، مقاومت به سایش ضعیفی دارند. اخیرا به منظور بهبود مقاومت سایشی، از پوشش­های کاربیدی و بورایدی استفاده شده است. از طرفی نانوصفحات گرافن با کاهش ضریب اصطکاک، مقاومت به سایش را افزایش داده است. در این پژوهش با استفاده از پیش ماده­های پودری تیتانیوم (Ti) و کاربید بور (B₄C)، دو فاز کاربیدی و بورایدی موثر TiC و TiB₂ بر روی آلیاژ Ti-6%Al-4%V به روش ماشین­کاری تخلیه الکتریکی ایجاد و خواص تریبولوژی پوشش بررسی شد. سپس با استفاده از نانوصفحات اکسیدگرافن تولید شده به روش هامر، به عنوان یک تقویت کننده نانومتری در پوشش مورد بررسی قرار گرفت. سپس از اکسیدگرافن احیا­شده (که در این پژوهش با روش سبز هیدروترمال) انجام شده که منجر به بازگشت گروه­های عاملی در حین تخیله الکتریکی در پوشش ایجاد شده، می­گردد. در پوشش، ترکیبی از اکسیدگرافن (GO)/اکسید گرافن احیا شده (RGO)/ کاربید تیتانیوم (TiC)/ بورید تیتانیوم (TiB₂) ایجاد شد. جهت بررسی اثر اکسیدگرافن احیا شده به عنوان منبع تولید کربن و اثر تزایدی نانوصفحات پوشاننده سطح، درصدهای 5/0، 1، 3، 20، 50 و 100 در قرص­های اولیه استفاده شد. نتایج نشان می­دهد ضریب اصطکاک در پوشش نانوکامپوزیتی در 1% RGO بهترین رفتار سایشی را از خود نشان می­دهد و ضریب اصطکاک از 4/0 در زیرلایه به 18/0 کاهش و مقدار کاهش وزن حدود 30% در مسیر 1000 متر کاهش یافته است. افزایش درصد نانوصفحات کربنی احتمالا به دلیل آگلومراسیون خواص را کاهش داده است. مقاومت به خوردگی در پوشش بهینه تا 5 برابر و امپدانس الکتروشیمیایی تا حدود 4 برابر افزایش یافت؛ این درحالی است که سختی پوشش تا 4 برابر افزایش و حضور نانوصفحات اکسید گرافن احیا شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی FE-SEM، تفرق اشعه ایکس XRD، طیف سنجی رامان، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز و میکروسکوپ نیروی اتمی تایید شد. این پوشش در کاربردهای مقاوم به سایش و خوردگی خصوصا کاربردهای پزشکی قابل استفاده خواهند بود.