بهينه سازي رفتار سايشي پوشش كامپوزيتي نيكل- نقره توسط مدل تاگوچي

Optimization of Wear Behavior of Ni-Ag Composite Coatings by Taguchi Model

پوشش‌هاي كامپوزيتي با زمينه نيكل رسوب‌دهي شده به روش آبكاري الكتريكي داراي مقاومت خوبي در برابر سايش هستند. در اين پژوهش با افزودن ذرات تقويت كننده نقره و بهينه‌سازي شرايط پوشش‌دهي به مطالعه خواص سايشي، سختي و زبري پوشش كامپوزيتي نيكل- نقره پرداخته شد. به اين منظور از تكنيك طراحي آزمايش تاگوچي جهت بهينه سازي پارامترهاي موثر بر فرايند با چهار پارامتر (ميزان ذرات نقره، دانسيته جريان، زمان و نوع افزودني) و سه سطح استفاده شد. بنابراين با تهيه 9 نمونه آزمايشگاهي، مورفولوژي و ساختار پوشش‌ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي و پراش پرتو ايكس بررسي شد. مطالعه مقاومت سايشي پوشش‌ها نيز با استفاده از آزمون سايش پين بر ديسك انجام شد و سطوح سايش نمونه‌ها به كمك تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي و آناليز طيف نگار تفكيك انرژي بررسي شدند. مشخص شد حالت بهينه پوشش‌دهي به كمك نمودارهاي سيگنال به نويز براي دستيابي به كمترين ميزان سايش در غلظت نقره mg/L 50، دانسيته جريان A/dm2 4، زمان آبكاري 2 ساعت و افزودني نوع تريتون X100 بدست مي­آيد. آناليز واريانس(ANOVA) داده‌ها نشان داد كه به ترتيب دانسيته جريان و غلظت ذرات نقره مهمترين پارامترهاي تأثيرگذار در مقاومت به سايش پوشش‌ها مي‌باشند. در مرحله بعد، فرايند به كمك شبكه عصبي مدل‌سازي شد تا منحني رويه مورد نظر براي پارامترها و خروجي‌ها رسم شود. نتايج حاكي از آن بود كه افزايش غلظت نقره و دانسيته جريان منجر به كاهش نرخ سايش نمونه‌ها مي‌شود.

Electroplated nickel composite coatings have good wear resistance. In this study, by adding Ag particles as reinforcement and optimization of electroplating conditions, wear behavior, hardness and roughness of Ni-Ag have been studied. Taguchi design of experiment (DOE) technique was carried out for optimizing four effective parameters (Ag content, current density, time and additives) and three levels. Therefore, nine specimens were prepared and morphology and structure of the samples were analyzed by SEM and X-ray diffraction. To find out the wear resistance of the samples, pin–on–disk test was performed and worn surfaces were analyzed by SEM and EDS. The optimized parameters of electroplating, based on signal to noise ratio (SNR) curves, were 50 mg/L Ag content, 4A/dm2, 2 hours electroplating and Triton X100 as additive in order to achieve the lowest wear. Analysis of variance (ANOVA) calculation showed current density and Ag content are the most effective parameters on wear behavior of coatings, respectively. The process was then modeled in Artificial Neural Network and the counters of parameters together with the outputs were determined. The results showed that wear resistance decreased with increasing both Ag content and current density.