view in publisher's site

Wear behavior of alkaline pulsed electrodeposited nickel composite coatings reinforced by ZnO nanoparticles

Highlights•The wear behavior of Ni and Ni–ZnO nanocomposites fabricated using alkaline pulsed electrodeposition was studied.•All Ni–ZnO nanocomposites exhibited nodular and rougher surface.•Microhardness and wear rate were significantly improved after nanoparticle incorporation.•ZnO incorporation up to 2.89 vol% altered the wear mechanism from adhesion, plastic deformation and ploughing to abrasion.•Increase in current density improved the wear resistance while the rise of duty cycle and pulse frequency led to worsen it.AbstractNickel-ZnO nanocomposite coatings were fabricated by pulse electrodeposition in an alkaline bath. The effect of different deposition parameters such as current density, duty cycle, and pulse frequency as well as the impact of addition of 10 g/l ZnO nanoparticles into the nickel matrix on the friction behavior of fabricated coatings were investigated. X-ray diffraction, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, microhardness test, and pin-on-disk wear test were utilized to assess the coatings characteristics, mechanical behavior, and wear resistance and a thorough comparison was performed between the pure nickel coating and its reinforced composite counterpart, with respect to their surface morphology, surface topography, and wear resistance properties. Our results indicate that by ZnO incorporation into the coating, the number of nucleation sites for nickel crystals increases, the crystal growth is retarded, and a nanocomposite coating with smaller grains can be fabricated. The incorporation of ZnO led to significantly increase in microhardness, changed the wear mechanism from adhesion to abrasion, and improved the wear rate. By increasing the electrodeposition current density (from 4 to 10 A/dm2), the wear rate was noticeably decreased while the friction coefficient was significantly enhanced. As the electrodeposition duty cycle and pulse frequency were increased to 75% and 100 Hz, respectively, wear rate of the composite coating increased noticeably as a consequence of the changes in the coating properties. The optimum electrodeposition condition for Ni–ZnO nanocomposite coatings was achieved at 10 A/dm2, γ = 50% and f = 10 Hz resulting in a coating with the lowest wear rate (3.2539 × 10−4 mm3/Nm), minimum weight loss (0.0014 gr), highest microhardness (290 Hv), maximum ZnO incorporation rate (4.04 vol% ZnO), and highest friction coefficient (0.972) among all investigated coatings. It was concluded that increasing current density improved the wear resistance while the enhancement of duty cycle and pulse frequency led to worsen it.Graphical abstractDownload : Download high-res image (548KB)Download : Download full-size image

رفتار فرسایش پوشش‌های کامپوزیتی نیکل الکترونهشت شده پالسی قلیایی تقویت‌شده با نانوذرات ZnO

نکات برجسته: رفتار فرسایش نانوکامپوزیت های Ni و Ni - ZnO ساخته‌شده با استفاده از الکترونهشت پالسی قلیایی مورد مطالعه قرار گرفت. تمام نانوکامپوزیت‌های Ni - ZnO، سطح خشن و گره داری را از خود نشان دادند. * میکروسختی و نرخ فرسایش به طور قابل‌توجهی بعد از ترکیب نانوذرات بهبود یافت. * افزودن ZnO تا ۲.۸۹ درصد حجمی، مکانیزم سایش را از چسبندگی، تغییر شکل پلاستیک و شخم‌زنی به سایش تغییر داد. افزایش چگالی جریان، مقاومت فرسایش را بهبود بخشید در حالی که افزایش چرخه کار و فرکانس پالس منجر به بدتر شدن پوشش‌های نانوکامپوزیتی it.abst ractkel - ZnO به وسیله الکترونهشت پالسی در حمام قلیایی ساخته شدند. تاثیر پارامترهای مختلف لایه‌نشانی مانند چگالی جریان، چرخه کار و فرکانس پالس و همچنین تاثیر افزودن نانوذرات ZnO ۱۰ g / l به ماتریس نیکل بر رفتار اصطکاکی پوشش‌های ساخته‌شده مورد بررسی قرار گرفت. از پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون سختی و آزمون سایش پین روی دیسک برای بررسی ویژگی‌های پوشش‌ها، رفتار مکانیکی و مقاومت به سایش استفاده شد و مقایسه‌ای کامل بین پوشش نیکل خالص و همتای کامپوزیتی تقویت‌شده آن، با توجه به مورفولوژی سطح، توپوگرافی سطح و خواص مقاومت به سایش انجام شد. نتایج ما نشان می‌دهد که با گنجاندن ZnO در پوشش، تعداد محل‌های جوانه زنی کریستال‌های نیکل افزایش می‌یابد، رشد کریستال به تاخیر می‌افتد و پوشش نانوکامپوزیتی با دانه‌های کوچک‌تر می‌تواند ایجاد شود. ترکیب ZnO منجر به افزایش قابل‌توجهی در میکروسختی، تغییر مکانیزم فرسایش از چسبندگی به سایش و بهبود نرخ فرسایش شد. با افزایش چگالی جریان لایه‌نشانی الکتریکی (از ۴ به ۱۰ A / dm۲)، نرخ فرسایش به طور قابل‌توجهی کاهش یافت در حالی که ضریب اصطکاک به طور قابل‌توجهی افزایش یافت. با افزایش سیکل کاری لایه‌نشانی الکتریکی و فرکانس پالس به ترتیب تا ۷۵ % و ۱۰۰ Hz، نرخ فرسایش پوشش کامپوزیتی به طور قابل‌توجهی با توجه به تغییرات در خواص پوشش افزایش می‌یابد. شرایط بهینه لایه‌نشانی الکتریکی برای پوشش‌های نانوکامپوزیتی Ni - ZnO در ۱۰ A / dm۲، γ = ۵۰ % و f = ۱۰ Hz به دست آمد که منجر به ایجاد پوششی با کم‌ترین نرخ فرسایش (۳.۲۵۳۹ * ۱۰ - ۴ mm / Nm)، کم‌ترین کاهش وزن (۰.۰۰۱۴ gr)، بیش‌ترین سختی (۲۹۰ Hv)، بیش‌ترین نرخ اختلاط ZnO (۴.۰۴ % حجمی ZnO)و بیش‌ترین ضریب اصطکاک (۰.۹۷۲)در میان پوشش‌های مورد بررسی شد. نتیجه گرفته شد که افزایش چگالی جریان مقاومت به فرسایش را بهبود می‌بخشد در حالی که افزایش چرخه کار و فرکانس پالس منجر به بدتر شدن آن می‌شود. دانلود انتزاعی: دانلود تصویر با کیفیت بالا (۵۴۸ KB)دانلود: دانلود تصویر با اندازه کامل
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
  • مقاله Materials Chemistry
  • ترجمه مقاله Materials Chemistry
  • مقاله شیمی مواد
  • ترجمه مقاله شیمی مواد
  • مقاله Condensed Matter Physics
  • ترجمه مقاله Condensed Matter Physics
  • مقاله فیزیک ماده چگال
  • ترجمه مقاله فیزیک ماده چگال
  • مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • ترجمه مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • ترجمه مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • مقاله Surfaces and Interfaces
  • ترجمه مقاله Surfaces and Interfaces
  • مقاله سطوح و واسط‌ها
  • ترجمه مقاله سطوح و واسط‌ها
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.