Struktura i właściwości mechaniczne nanokrystalicznych powłok multiwarstwowych Ni/Cu wytwarzanych metodą elektrokrystalizacji

• Autorzy: Cieślak Grzegorz , Trzaska Maria , Betiuk Marek

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.3578

Warianty tytułu

EN

Structure and mechanical properties of nanocrystalline Ni/Cu multilayer coatings produced by the electrocrystallization method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury oraz właściwości mechanicznych nanokrystalicznych multiwarstwowych powłok Ni/Cu oraz w celach porównawczych nanokrystalicznych powłok Ni i Cu osadzanych metodą elektrokrystalizacji. Strukturę wytworzonych powłok charakteryzowano metodą dyfrakcji rentgenowskiej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej. Badania właściwości mechanicznych realizowano metodą Depth Sensing Indentation (DSI).Wyznaczono krzywe zależności siły obciążającej w funkcji głębokości penetracji wgłębnika badanych powłok oraz parametry charakteryzujące badane materiały: twardość indentacyjną (HIT) i Martensa (HM), moduł sprężystości (EIT), wskaźnik odkształcenia sprężystego (KH) i pełzanie (CIT). Za pomocą testu zarysowania oceniono połączenie materiału powłok ze stalowym podłożem, jak również pomiędzy poszczególnymi warstwami w powłokach multi-warstwowych. Multiwarstwowe powłoki Ni/Cu charakteryzują się nanokrystaliczną strukturą, zwartą budową, równomierną grubo-ścią na całej pokrywanej powierzchni. Materiały badanych powłok znacznie różnią się przebiegiem odkształcenia plastycznego i odkształcenia sprężystego. Grubość warstw w powłokach multiwarstwowych Ni/Cu ma wpływ na ich właściwości mechaniczne.

EN

The paper presents the results of studies on the structure and mechanical properties of nanocrystalline multilayer Ni/Cu coatings. and for comparative purposes, also of nanocrystalline Ni and Cu coatings deposited by the electrocrystallization method. The structure of the produced coatings was characterized by the X-ray diffraction method and scanning electron microscopy. The tests of mechanical properties were carried out using the Depth Sensing Indentation (DSI) method. The curves of dependence of the loading force as a function of the penetration depth of the indenter of the tested coatings were determined. as well as the parameters characterizing the tested materials: indentation hardness (HIT), Martens hardness (HM), elastic modulus (EIT), elastic strain index (KH) and creep (CIT). The scratch test evaluated the adhesion of the material of coatings to the steel substrate as well as between the individual layers in multilayer coatings. Multilayer Ni/Cu coatings are characterized by, nanocrystalline structure, compact construction and uniform thickness over the entire covered surface. The materials of the tested coatings differ significantly in the course of plastic deformation and elastic deformation. The thickness of the layers in multilayer Ni/Cu coatings affects their mechanical properties.

Słowa kluczowe

PL

elektrokrystalizacja; kompozyty; powłoki Ni/Cu; metoda DSI; właściwości mechaniczne

EN

electrocrystallization; composites; Ni/Cu coatings; DSI method; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 2
• Strony: 3--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieślak Grzegorz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Trzaska Maria

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Betiuk Marek

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Bibliografia

• 1. Heermant C., Dengel D.: Klassische Werkstoffkennwerte abschaetzen. „Materialprufung” 1996, vol. 38, s. 374–379.
• 2. Oliver W.C., Pharr G.M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indention experiments. „J. Mater. Res.” 1992, vol. 7, p. 1564–1583.
• 3. Oliver W.C., Pharr G.M.: Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. „J. Mater. Res.” 2004, vol. 19, p. 3–20.
• 4. Zheng S., Ashcroft I.A.: A depth sensing indentation study of the hardness and modulus of adhesives. „International Journal of Adhesion & Adhesives” 2005, vol. 25, p. 67–76.
• 5. Giró-Paloma J., et al.: Depth-sensing indentation applied to polymers: A comparison between standard methods of analysis in relation to the nature of the materials. „Eur. Polym. J.” 2013, vol. 49, p. 4047–4053.
• 6. Makuch A., et al.: DSI method in study of elements made by fused deposition modelling (FDM). „Przemysł Chemiczny” 2016, 95/1, p. 84–88.
• 7. Makuch A., et al.: Study of polymer composite with graphene and ceramics by the DSI method. „Przemysł Chemiczny” 2017, 96/7, p. 1567–1571.
• 8. Glinicki M.A., Zielinski M.: Depth-sensing indentation method for evaluation of efficiency of secondary cementitious materials. „Cement Concrete Res.” 2004, vol. 34, p. 721–724.
• 9. Sahin O., et al.: Dynamic hardness and elastic modulus calculation of porous SiAlON ceramics using depth-sensing indentation technique. „J. Eur. Ceram. Soc.” 2008, vol. 28, p. 1235–1242.
• 10. Pokorska I., et. al.: Pomiary własności mechanicznych tkanki kostnej na poziomie mikrostrukturalnym z wykorzystaniem metody DSI (Depth Sensing Indentation). „Inżynieria Powierzchni” 2015, vol. 1, s. 68–74.
• 11. Pawlikowski M., et al.: Stress–strain characteristic of human trabecular bone based on depth sensing indentation measurements. „Biocybernetics and biomedical engineering” 2017, (37), p. 272–280.
• 12. Ye D., et al.: Determination of fatigue mesoscopic mechanical properties of an austenitic stainless steel using depth-sensing indentation (DSI) technique. „Mat. Sci. Eng. A-Struct” 2007, 456, p.120–129.
• 13. Pokorska I.: Wpływ szybkości obciążania na twardość wyznaczaną metodą DSI dla aluminium, miedzi i ich stopów. „Inżynieria Powierzchni” 2013, vol. 4, s. 66–71.
• 14. Chen Y., et al.: Diffusion behavior and mechanical properties of Cu/Ni coating on TC4 alloy. „Vacuum” 2017, 143, p. 150–157.
• 15. Zhang W., et al.: Preparation of super-hydrophobic Cu/Ni coating with micro-nano hierarchical structure. „Materials Letters” 2012, vol. 67, p. 327–330.
• 16. Ghosh S. K., et al.: Structural and magnetic characterization of electrodeposited Ni/Cu multilayers. „Materials Chemistry and Physics” 2010, vol. 120, p. 199–205.
• 17. Trzaska M., Cieślak G.: Corrosion properties of the Ni/Cu nanocrystalline multilayers coatings. „Ochrona przed korozją” 2013, vol. 11, p. 551–554.
• 18. Ghosh S.K., et al.: Tribological behaviour and residual stress of electrodeposited Ni/Cu multilayer films on stainless steel substrate. „Surface & Coatings Technology” 2007, 201, p. 4609–4618.
• 19. Jabbar A., et al.: Electrochemical deposition of nickel graphene composite coatings: effect of deposition temperature on its surface morphology and corrosion resistance. „RSC Adv.” 2017, 7, p. 31100–31109.
• 20. Wasekar N.P. et al.: Influence of mode of electrodeposition, current density and saccharin on the microstructure and hardness of electrodeposited nanocrystalline nickel coatings. „Surf. Coat. Tech.” 2016, 291, p. 130–140.
• 21. Buczko Z. i in.: Kompozytowe powłoki galwaniczne miedziane z grafenem jako fazą dyspersyjną. „Inżynieria Powierzchni” 2016, 1, s. 56–61.
• 22. Chronowska-Przywara K., Kot M.: Wpływ parametrów badań na deformację i pękanie układu powłoka-podłoże w wyniku próby zarysowania. „Tribologia” 2014, 2, s. 19–29.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).