محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تحقیقاتی دریافتند که سبک بودن قطعات آلومینیومی دارای پوشش‌های کامپوزیتی با خواص مقاومت به خوردگی و سایشی بالا در راستای کاهش مصرف انرژی کاربرد دارد.

نازنین شکیبا دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح ایجاد و بررسی رفتار خوردگی پوشش مرکب در سیستم Al-O-N به روش پلاسمای اکسایشی (PEO) از الکترولیت قلیایی آلومینیت و کمپلکس های غیرآلی-نیتروژنی گفت: به طور معمول افزایش خواص فیزیکی-شیمیایی سطحی یکی از مهمترین دلایل تغییر فاکتورهای مهندسی و اصلاح سطح فلزات است و پژوهشگران بسیاری به منظور کاهش هزینه های ناشی از وقوع پدیده هایی نظیر خوردگی و سایش قطعات صنعتی، به اصلاح سطح به وسیله ی نشاندن پوششی با خواص مناسب مقاومت به خوردگی، تغییر ضریب اصطکاک سطوح درگیر با یکدیگر و تغییر مکانیزم های سایشی به وسیله ی تغییر زبری و خواص فیزیکی-شیمیایی سطح به بهبود خواص سطوح قطعات فلزی می پردازند.

شکیبا افزود: علاوه بر این در دهه های اخیر مصرف مواد و انرژی توسط صنایع مختلف نگرانی های گسترده ای را در مورد استفاده کارآمدتر از آن ها ایجاد کرده است. فشارهای زیست محیطی برای استفاده ی بهینه از منابع موجود، کاهش زباله و انتشارآلاینده ها باعث نیاز شدید به توسعه ی پایدار فرآیندها و بازنگری روش های سنتی شده است. 
وی گفت: نیاز امروزه صنایع مختلف برای بهره گیری از خواص منحصر به فرد این مواد مستلزم دستیابی به تکنولوژی ها و روشهای جدید مقرون به صرفه ی تولید صنعتی آن است. در نتیجه دستیابی به روشی که قیمت تولیدی این مواد را کاهش دهد به شدت احساس نیاز می شود.

وی بیان کرد: با توجه به این که روش های تولید پوشش های حاوی فازهای AlN و AlON، علاوه بر پیچیدگی های موجود، نیازمند صرف انرژی زیاد و در نتیجه افزایش هزینه های تولید محصول می شوند.

وی افزود: با توجه به اینکه تمرکز این پروژه بر تولید پوشش های کامپوزیتی در سیستم Al-O-N حاوی فازهای اکسیژن نیتروژن دار آلومینیوم مقاوم در برابر محیطهای دارای آنیون های هالیدی به روش پوششدهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) است، در پروژه ی حاضر از زیرلایه ی آلومینیومی به عنوان قطعه کار (آند) استفاده شده است.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، این انتخاب به دلیل سازگاری زیرلایه و پوشش کامپوزیتی پایه اکسیدی حاوی فاز آلومینیوماکسی نیترید است. علاوه بر این از زیرلایه آلومینیومی سری ۲۰۰۰ به منظور بررسی افزایش مقاومت به خوردگی توسط این نوع پوشش کامپوزیتی استفاده شده است. این انتخاب نیز به دلیل فراوانی و ارزان بودن این زیرلایه و مقاومت به خوردگی بسیار پایین این سری از خانوادهی آلومینیوم است.

وی گفت: فلزات سبک نظیر آلومینیوم به دلیل داشتن چگالی کم در مقایسه با آهن دارای نسبت استحکام به وزن بیشتری هستند. به این دلیل در صنایع هوافضا و حمل و نقل از اهمیت ویژهای برخوردار است.

این محقق ادمه داد: با این حال، به طور کلی دارای خواص ضعیف خوردگی و سایشی است. به منظور افزایش عملکرد تریبولوژیکی و خوردگی این فلز، از پوشش دهی سطحی به منظور افزایش خواص مقاومت به سایش و خوردگی آن استفاده می شود.

شکیبا  افزود: بررسی رفتار تریبولوژیکی و سایشی این نوع پوششها میتواند دامنه ی کاربردی آن را افزایش دهد. با توجه به خواص مکانیکی بسیار خوب این نوع پوشش کامپوزیتی، در صورت بررسی این مشخصه، از این پوشش می توان در شرایط سخت تر محیطی و صنعتی نظیر قطعات متحرک و در شرایط دمای بالا و محیط های خورندهی دارای آنیون های هالیدی نظیر کلرید نیز استفاده کرد.

وی با اشاره به  ویژگی های طرح گفت: با توجه به شناسایی مکانیزم های درگیر در روش پوشش دهی الکترولیتی و در نتیجه کسب توانایی تولید پوشش کامپوزیتی-سرامیکی اکسینیتریدی آلومینیوم در این طرح پژوهشی، میتوان در آینده با تغییر و کنترل پارامترهای الکترولیت و فرآیند و مواد اولیه مورد استفاده، پوشش های کامپوزیتی پیچیده تر (حاوی عناصر سبک دیگر نظیر کربن و بور) را با خواص منحصر به فرد را توسط این روش پوشش دهی ارزان قیمت و قابل توجه نسبت به سایر روش های گران قیمت متداول تولید پوشش های کامپوزیتی سرامیکی پیچیده روی فلزات تولید کرد.

وی خاطر نشان کرد: از این رو با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش، این طرح باعث انقلابی بزرگ در رویکرد و نگرشی جدید برای گسترش کاربرد روش PEO برای تولید پوشش های سرامیکی مختلف با خواص متفاوت و قابل توجه و اما ارزان قیمت در صنعت است.