การหาคุณลักษณะของโลหะผสมอะลูมิเนียมทองแดงที่ทำไนตรายดิงพลาสมา

Abstract

อะลูมิเนียมและโลหะอะลูมิเนียมผสมถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย เพราะอะลูมิเนียมมีคุณสมบัติพิเศษ คือ ความแข็งแรงจำเพาะและต้านทานการกัดกร่อนสูง อย่างไรก็ตามในการนำอะลูมิเนียมและโลหะอะลูมิเนียมผสมไปประยุกต์ใช้มีขีดจำกัด เนื่องจากโลหะอะลูมิเนียมผสมมีความแข็งผิวต่ำและความต้านทานการสึกหรอต่ำ วิธีใหม่ที่จะปรับปรุงความแข็งผิวและความต้านทานการสึกหรอคือ การทำไนตรายดิงพลาสมาชนิดคลื่นความถี่วิทยุ ในงานวิจัยนี้จะศึกษาอิทธิพลของตัวแปร ได้แก่ อุณหภูมิ, เวลา และความต่างศักย์ ในการเกิดชั้นไนตรายด์ การทำไนตรายดิงพลาสมาชนิดคลื่นความถี่วิทยุเป็นกระบวนการที่เหมาะสมในการปรับปรุงความแข็งผิวฃองอะลูมิเนียมผสมทองแดง6%โดยน้ำหนักเนื่องจากการเกิดชั้นอะลูมิเนียมไนตรายด์บนผิว ความหนาของชั้นไนตรายด์ที่เกิดขึ้นมีความบางระดับนาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วย Al, Al(OH)3 และ AlN ชั้นไนตรายด์ที่เกิดขึ้นนี้เพิ่มความแข็งผิวให้กับอะลูมิเนียมผสมทองแดง6% โดยน้ำหนักจาก 3.98 GPa. เป็น 14.63 GPa. การเพิ่มเวลาและอุณหภูมิในการทำไนตรายดิงสามารถเพิ่มความหนาของชั้นไนตรายด์ได้ เพราะ อิออนไนโตรเจนสามารถแพร่เข้าสู่ผิวอะลูมิเนียมได้มากขึ้น การเพิ่มความต่างศักย์ให้กับชิ้นงานจะทำให้ความหนาของชั้นไนตรายด์เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากจะเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับอิออนไนโตรเจน เป็นผลให้อิออนไนโตรเจนสามารถแทรกเข้าไปได้ลึกมากขึ้น อย่างไรก็ตามการเพิ่มความต่างศักย์ทำให้การกระจายของอิออนไนโตรเจนกว้างขึ้น ดังนั้นค่าความเข้มข้นสูงสุดของไนโตรเจนในอะลูมิเนียมจะลดลง ความหยาบผิวชิ้นงานจะเพิ่มขึ้นเมื่อให้ความต่างศักย์กับชิ้นงานสูงขึ้นโดย Ra ที่วัดได้จาก 3.76 GPa. เป็น 4.50 GPa. เมื่อเพิ่มความต่างศักย์จาก 100 โวลต์เป็น 250 โวลต์ ตามลำดับ สำหรับพารามิเตอร์อื่นที่ส่งผลต่อความหยาบผิวได้แก่ อุณหภูมิโดยความหยาบผิวจะเพิ่มจาก 4.64 นาโนเมตรเป็น 8.06 นาโนเมตร เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจากอุณหภูมิห้องเป็น 350 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ความหยาบผิวที่เกิดขึ้นมาจากการเกิด Hydrogen etching เป็นหลัก