سيدمحمود منيرواقفي
امروزه انجام عملیات سطحی یا مهندسی سطح جزو فرایندهای اجتنابناپذیر برای افزایش طول عمر کاری قطعات پرکاربرد، حساس و گرانقیمت به شمار میرود. فرایند شیمیایی رسوبدهی به روش الکترولس موجب یکنواختی پوشش در تمامی قسمتهای قطعه که در تماس با محلول الکترولس بودهاند میشود که این امر موجب محبوبیت این روش پوششدهی از بین روشهای مهندسی سطح شده است. در کنار یکنواختی داشتن خصوصیاتی چون سختی بالا، مقاومت عالی به خوردگی، مقاومت به سایش، ایجاد رنج وسیعی از ضخامت یکنواخت روی سطح، خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب، روانکاری سطحی باعث شده است که پوششهای الکترولس نیکل فسفر بهعنوان پوششهای سخت و محبوب برای مصارف صنعتی شناخته شوند. پوششهای الکترولس کامپوزیتی عموماً بهمنظور بهبود خواص سایشی همراه با سختی بالا و نیز خواص روان کاری به کار برده میشوند بهطوریکه استفاده از این پوششها در قطعات مختلف بستگی به مجموعه خواصی دارد که سیستم کامپوزیتی ایجاد میکند. امروزه با توسعهی فرایندهای پوششدهی کامپوزیتی به روش الکترولس، کاربردهای پیچیدهتری نیز برای این دسته از پوششها بهسرعت در حال گسترش است. در این پژوهش یکی از اهداف افزودن ذرات فاز ثانویهی نانوذرات طلا، بررسی خواص اپتیکی پوشش نهایی جهت کاربردهای پزشکی بهخصوص حسگرهای نوری است. در این مطالعه پوشش الکترولس Ni-P و پوشش الکترولس کامپوزیتی Ni-P حاوی نانوذرات طلا با مقادیر مختلف ppm 25 و ppm 5/12 در حمام بر روی نمونههایی از جنس فولاد St37 به ضخامت پوشش 25تا 30 میکرومتر اعمال شد و اثر مشخصههای حمام در محدوده دمایی 80 الی 90 درجه سانتیگراد، pH 4 و 5، سرعت همزدن 150 الی 450 دور بر دقیقه بر خواص پوشش بررسی گردید. همهی نمونهها از نظر مورفولوژی به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند و تصاویری با ساختار گلکلمی که نشان از پوششدهی الکترولس نیکل - فسفر است به دست آمد. تمامی نمونههای نانوکامپوزیتی مورد بررسی ریزسختیسنجی نیز قرار گرفتند که کاهش نسبی سختی در نمونههای با درصدهای بالای نانوذرات طلا مشاهده شد. همهی نمونههای نانوکامپوزیتی مورد بررسی آنالیز عنصری EDAX قرار گرفتند نتایج نشان میدهد که درصد طلا در نمونهها بین 3 تا 32 درصد وزنی است. از مقایسهی نتایج آنالیز عنصری EDAX نقطهای و منطقهای میتوان به توزیع یکنواخت نانوذرات طلا در پوششهای اعمال شده، پی برد. نقشهی آنالیز عنصری نمونهها نیز کلوخهای نشدن نانوذرات طلا در حمام و در پوشش نانوکامپوزیتی را نشان میدهد. پس از آنالیز عنصری EDAX نمونههای با درصد وزنی طلای 7%، 31% و 32% بهعنوان نمونههای بهینه انتخاب شدند. خواص نوری نمونههای بهینه با استفاده از طیفسنجی نور مرئی و مادونقرمز نزدیک بررسی شد. در نمودار طیفسنجی قله پراکندگی و یا اصطلاحاً Scattering هنگامی مشاهده میشود که پوششها حاوی نانوذرات طلا با قطر بیشتر از 15 نانومتر باشند که در مورد نمونههای منتخب این مورد مشاهده شد. همچنین با افزایش درصد عنصر طلا در پوشش، این پراکنش بیشتر شده است و قله حاصل شده باریکتر و در نتیجه مشخصتر است و قله به سمت طولموجهای بلندتر انتقال مییابد. این قلهها در طولموجهای بازه 1894 تا 1943 نانومتر ایجاد شدهاند که در نتیجه از این پوشش احتمالاً میتوان در حسگرهای پلاسمونیک با امواج فروسرخ استفاده نمود. در نمونهای که در دمای 90 درجه سانتیگراد، اسیدیته 4 و سرعت همزدن 450 دور بر دقیقه در حمام الکترولس نیکل - فسفر با غلظت ppm 25 نانوذرات طلا پوششدهی شد، 32 درصد وزنی طلا در پوشش و 520 ویکرز سختی گزارش شد. نمودار طیفسنجی این نمونه نشان میدهد که قله پراکندگی باریکی در حدود طول موج 1943 نانومتر رخداده است.

