ارزیابی خوردگی و خواص تریبولوژی پوشش‌های دولایه نیتریدی اعمال‌شده به‌واسطه نیتروژن‌دهی پلاسمایی و تبخیر قوس کاتدی روی آلیاژ Ti-6Al-4V

Abstract

آلیاژ Ti-۶Al-۴V، به‌علت داشتن مقاومت بالا نسبت به خوردگی، خواص مکانیکی مطلوب و زیست‌سازگاری عالی، به‌طور گسترده در صنایع پزشکی (ایمپلنت‌های ارتوپدی و دندانی)، نظامی و الکترونیکی استفاده می‌شود. مشکل اصلی این آلیاژ خواص سایشی ضعیف، مقاومت خستگی کم و خواص تریبولوژی نامطلوب است. هدف از انجام این پژوهش، ایجاد پوششی چسبنده و بهبود مقاومت به خوردگی و سایش آلیاژ Ti-۶Al-۴V است. برای تحقق این امر، اصلاح سطح نمونه‌ها توسط نیتروژن‌دهی در دو محیط پلاسمای الکترولیتی و اتمسفری انجام گرفت. در نهایت، لایه TiN با استفاده از روش تبخیر قوس کاتدی روی نمونه‌های اصلاح‌شده در مرحله قبل اعمال شد. ریزساختار، ضخامت پوشش‌ها و مورفولوژی سطح با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مجهز به آشکارساز EDS بررسی شد. شناسایی فازهای تشکیل‌شده در پوشش توسط پراش اشعه ایکس خراشان (GIXRD) مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت به خوردگی، توسط آزمون‌های پلاریزاسیون تافلی و امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک پوشش‌ها توسط آزمون پین روی دیسک انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که با اعمال پوشش روی نمونه‌ها، مقاومت به خوردگی بهبود پیدا کرد و نمونه با پوشش دو لایه نیترید پلاسمایی/نیترید تیتانیوم با دانسیته جریان خوردگی ۷-۱۰×۱/۴۶آمپر بر سانتی‌متر مربع و پتانسیل خوردگی ۰/۳-ولت دارای مقاومت به خوردگی بهتری در مقایسه با سایر پوشش‌هاست. از طرفی خواص سایشی نمونه‌ها با اعمال پوشش‌های دولایه بهبود یافت؛ به‌طوری که برای هر دو نوع پوشش دولایه ایجادشده، پس از طی مسافت ۳متر کمترین کاهش ضخامت در حدود ۴میکرومتر به‌دست آمد.