توصيف التحوير السطحي لسبائك الألمنيوم (AA2024 وAA6061 وAA7075) المطلية بالنيكل بالمعاملة الحرارية

الباحث

هبة خضر محمد

المشرف

علي منذر مصطفى - احمد سلوم عباس

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Nickel plating;Aluminum alloys;Heat treatment;Surface modification

تم إجراء محاولات مستمرة لاستخدام الالمنيوم خفيف الوزن في التطبيقات التي كانت مناسبة حصريًا للمواد ذات الخصائص الميكانيكية الأكثر قوة والأعلى. يعتبر الطلاء الكهربائي بالنيكل (Ni-ELP) وتكوين المركبات المعدنية للنيكل (Ni) عن طريق المعاملات الحرارية (HT) وسيلة فعالة لحماية السبائك من SUM والزحف وتحسين الخاص السطحية دون التضحية بالمظهر الجمالي. في هذه الدراسة، وللحصول على أفضل طلاء وحل لمشكلة الالتصاق بين طبقة النيكل وسبائك الألمنيوم؛ تم ترسيب طبقة وسطى من الزنكايت بواسطة الطلاء اللاكهربائي (ELS) بحوض بنسب مركبات ثابتة في أوقات مختلفة (5، 610 15 ثانية). بعد ذلك، تم استخدام تركيبة حوض واطس غير اللماع (Ni-ELP) لترسيب طبقة على السبائك القابلة للمعاملة حرارياً ‘AA6061 ،AA2024) 5 ب)بأوقات غمر مختلفة )65 10، 15 دقيقة) من خلال استخدام حوض يحتوي على المركبات التالية )300 جم/لتر) ،NiSOy. 6H2O )40 جم/لتر) H3BO;3 و (30 جم/لتر) كلوريد الصوديوم (NaCl مع درجة حموضة (4.5) ودرجة حرارة الحوض (55 درجة مئوية). لزيادة الخواص الميكانيكية للطبقة المترسبة، تم اختيار ظروف المعاملة الحرارية المثالية: نوع السبيكة AAG061 ،AA2024) و (AA7075 درجة الحرارة )400 430 و 460 درجة مئوية)، ووقت الغمر (60، 90 و 120). دقيقة) من خلال طريقة تاكوشي المعتمد على تصميم المصفوفة المتعامدة (LO) حيث تم تمثيل النتيجة المثلى من خلال تحليل بيانات التباين (ANOVA) وحللت نتائج متوسط الخشونة، الصلادة الدقيقة، الالتصاق؛ متانة الشد القصوى (UTS) واجهاد الخضوع (YS) لطبقات النيكل المترسبة. وقد تم استخدام درجات الحرارة هذه وفقاً للتجارب والادبيات السابقة لإنتاج نوع معين من المركبات المعدنية المترسبة التي من شأنها تعزيز الخصائص. تم تقسيم الدراسة إلى ثلاثة أجزاء. Yogi اختيار أفضل وقت غمر لمرحلة الزنكايت وهو 10 ثوان. حيث يجب أن تبقى سطوح سبائك الألمنيوم نشطة عن طريق منع الأكسدة للحصول على التصاق case وتم اختيار زمن الغمر بناء على التجارب التي اجريت والأبحاث السابقة التي درست تأثير طبقة الزنك. Lat اختيار أفضل زمن طلاء Ni-ELP وهو 15 دقيقة، وقد تم اختيار هذه القيمة وفقاً للاختبارات والتجارب. وقد أظهرت النتائج أن أفضل القيم المقاسة للسمك والخشونة هي (A4.8 vies S 41.7 ،42.1 0.1875 0.168 و0.193 ميكرومتر ل ،AA2024 8486061، و ،A A7075 على التوالي وكانت الطبقة المترسبة موحدة خالية من الفراغات والتشققات. ارتفعت صلادة الطلاء بشكل متناسب مع وقت ce Dall وهو ما يعد تحسينًا مهمّا للسطح. وكانت أعلى النتائج التي تم الحصول عليها هي )202.9، 223.4، و306.8 MPa ) للسبائك AAG061 ،AA2024 و87075,، على التوالي. تم تمثيل مخططات XRD المعدلة لزمن طلاء مختلف (5 - 15 دقيقة) لسبائك A] المطلية، مما يكشف عن قمم حيود مميزة تنتمي إلى عناصر Als Ni ctl تم تحليل نتائج DOE وتم ايجاد الظروف المثلى في التجربة (3) وذلك بافضل الخصائص الميكانيكية ووفقا لنسب SSNs بعد المعاملة الحرارية، تم تشكيل طبقة بينية بين سبيكة AI وطلاء Gus ،Ni زاد متوسط سماكة الطبقة مع مدة المعاملة من (44.8 ميكرومتر) لزمن ترسيب النيكل 15 دقيقة إلى (47.76 ميكرومتر) بعد المعاملة الحرارية. زادت قيم الالتصاق القصوى المقاسة من )39.4 52.96، 47.1 نيوتن) عند زمن طلاء 15 دقيقة إلى (96.3: 268.0 88.5 نيوتن) بعد المعاملة الحرارية ل ،AA6061 ،AA2024 و 887075 على التوالي. زادت قيم الصلادة بعد المعاملة الحرارية إلى (470.9، 414.1، 421.1 (HV ل AA6061 ،AA2024 و ،A A7075 على التوالي. ترجع هذه الزيادة إلى تكوين OS pall المعدني المنتشر ALNi الذي أثر على YS 5 UTS حيث كانت UTS ad للسبائك الاساس بمقدار )235، 106.1، و 206.4 (MPa بينما كانت القيم القصوى المسجلة بعد المعاملة الحرارية )475.3 130.6، و 246.5 (MPa ل ،AA6061 ،AA2024 و AA7075 على التوالي. بينما كانت نتائج YS للركائز (101، 663 و Las (MPa 100 كانت القيم القصوى المسجلة بعد المعاملة الحرارية )374.07 84.204: و (MPa 105.79 ل ،AA6061 ،AA2024 و 487075 على التوالي. تشير هذه النتائج إلى التصاق جيد في السطح البيني وتحسن في الخواص الميكانيكية نتيجة للمعاملة الحرارية وتكون المركب المعدني AlNi الذي تم إثباته عبر SEM وEDS وXRD.

Aluminum alloys (Al) have distinctive properties that cover a wide range of applications. Continuous attempts have been undertaken to utilize lightweight Al in applications that used to be exclusively suitable for tougher and higher mechanical property materials. Nickel electroplating (Ni-ELP) and the formation of nickel (Ni) compounds by heat treatments (HT) consider as an effective way to protect metals from corrosion and wear without sacrificing the aesthetic appeal. In this study, to obtain the best condition and solve the adhesion problem between Ni layers and Al alloys, a middle layer of zincate was deposited by electroless plating (ELS) at different times (5, 10, and 15 seconds) and a constant solution condition. Later, matt Watts Ni bath was used to deposit a layer on Al heat treatable alloys (AA2024, AA6061, and AA7075) at different immersing times of (5, 10 and 15 minutes) via utilizing bath containing (300 g/l) NiSO4.6H2O, (40 g/l) H3BO3 and (30 g/l) NaCl, with pH of (4.5) and bath temperature (55 ̊C). To increase the mechanical properties of deposited layer the optimal HT conditions were selected: type of alloy (AA2024, AA6061, and AA7075), HT temperature (400, 430, and 460°C), and holding time (60, 90, and 120 minutes) by the Taguchi approach based on the orthogonal array L9 design, the optimum result were represented by data analysis of variance (ANOVA) and the it presented the results for average roughness, micro hardness, adhesion, ultimate tensile strength (UTS), and yield strength (YS) for Ni-ELP layers. Those temperatures were employed in accordance with prior studies and experiments to produce a specific type of compound that will enhance surface characteristics. The study was divided into three parts. Firstly, select the best zincate treatment immersion time as 10 seconds. The surfaces of Al alloys must be kept active by preventing oxidation in order to obtain an adequate adhesion, and immersion time was chosen according to the experiments and previous research that studied the effect of the zinc layer. Secondly, select the best Ni- ELP coating time as 15 minutes, this value was chosen according to tests and experiments. The results showed that the best measured values of thickness and roughness obtained were 44.8, 42.1, and 41.7 μm and 0.187, 0.168, and Page iii 0.193 μm for AA2024, AA6061, and AA7075, respectively with uniform layer, without voids and flakes. The hardness of coating rises proportionately with the plating time, which is an important enhancement to the surface. The highest results reported were 202.9, 223.4, and 306.8 HV for AA2024, AA6061, and AA7075 alloys, respectively. The modified XRD charts were represented for different coating time of (5 - 15 minutes) for Al alloys, which reveals significant diffraction peaks belonging to Ni and Al substrates. Thirdly, the results of DOE were analyzed and the optimum conditions were found in experiment (3) for the mechanical properties according to SNs ratios. After HT, an interfacial layer was formed between the Al alloy and the Ni coating. The average thicknesses of layer increased with the HT duration from (44.8 μm) for 15 minutes Ni deposition time layer to (47.76 μm) after HT. The maximum measured values of adhesion increased from (39.4, 52.96, and 47.1 N) at 15 minutes coating time and before HT to (96.3, 68.0, 88.5 N) after HT for AA2024, AA6061, and AA7075 respectively. The hardness values increased after HT to (470.9, 414.1, and 421.1 HV) for AA2024, AA6061, and AA7075, respectively. This increase was due to the formation of diffusion intermetallic compound Al3Ni that affected on the UTS and YS. The UTS of substrates were (235, 106.1, and 206.4 MPa) while the maximum recorded values after HT were (475.3, 130.6, and 246.5 MPa) for AA2024, AA6061, and AA7075 respectively. The YS results of substrates were (101, 63, and 100 MPa) while the maximum recorded values after HT were (374.070, 84.204, and 105.790 MPa) for AA2024, AA6061, and AA7075 respectively. These findings indicate good adhesion at the interface and improvement in the mechanical properties, as a result of the diffusion heat treatment and the creation of Al3Ni intermetallic compounds that has been demonstrated via SEM, EDS and XRD.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب