Tribological properties of nanocomposite Ni/graphene coatings produced by electrochemical reduction method

• Autorzy: Cieślak G. , Trzaska M.

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne powłok nanokompozytowych Ni/grafen wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of tribological studies of nanocomposite nickel/graphene (Ni/G) coatings and, for comparative purposes, of nanocrystalline nickel coatings produced by the electrochemical method on a carbon steel S235JR substrate. To prepare the composite coatings, graphene in the form of flakes was used. The characteristics of the graphene flakes were determined by means of Raman spectroscopy and scanning as well as transmission electron microscopes. The results of studies on the structure and morphology of nickel and Ni/G coatings produced in a bath containing different amounts of graphene are presented. The microhardness of the produced coatings was examined by Vickers measurements. The tribological testing was carried out using Amsler type machines. The wear depth of the coatings as a function of time for the tested Ni and Ni/G coatings were determined. Nanocrystalline Ni/G coatings produced by the electrochemical method exhibit a greater degree of surface development, increased hardness and better wear resistance when compared with nickel nanocrystalline coatings.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych wytwarzanych metodą elektrochemiczną na podłożu ze stali węglowej S235JR powłok nanokompozytowych nikiel/grafen (Ni/G) oraz w celach porównawczych nanokrystalicznej powłoki niklowej. Do wytworzenia powłok kompozytowych stosowano grafen w postaci płatków. Charakterystykę płatków grafenu określano za pomocą spektroskopii Ramana oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Przedstawiono wyniki badań struktury, morfologii powłok niklowej oraz kompozytowych Ni/G wytworzonych w kąpieli o różnej zawartości grafenu. Mikrotwardość badanych powłok określono metodą Vickersa. Badania tribologiczne realizowano za pomocą maszyny typu Amsler. Wyznaczano głębokość zużycia powłok w funkcji czasu oraz współczynnik tarcia dla badanych powłok Ni oraz Ni/G. Wytworzone elektrochemicznie nanokrystaliczne powłoki Ni/G odznaczają się większym stopniem rozwinięcia powierzchni, większą twardością oraz lepszą odpornością na zużycie ścierne w porównaniu z nanokrystalicznymi powłokami niklowymi.

Słowa kluczowe

EN

graphene; nanocomposite coatings; electrocrystallization; tribology; wear

PL

grafen; powłoki nanokompozytowe; elektrokrystalizacja; tribologia; zużycie ścierne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 79--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieślak G.

• Institute of Precision Mechanics, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warsaw, Poland

autor

Trzaska M.

• Institute of Precision Mechanics, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Medelienė V., Stankevič V., Grigucevičienė A., Selskienė A., Bikulčius G., The study of corrosion and wear resistance of copper composite coatings with inclusions of carbon nanomaterials in the copper metal matrix, Materials Science (Medžiagotyra) 2011, 17, 132-139.
• [2] Huang G. et al., Preparation and characterization of the graphene-Cu composite film by electrodeposition process, Microelectronic Engineering 2016, 157, 7-12.
• [3] Saleem H., Habib A., Study of band gap reduction of TiO2 thin films with variation in GO contents and use of TiO2/Graphene composite in hybrid solar cell, Journal of Alloys and Compounds 2016, 679, 177-183.
• [4] Cygan T. et al., Influence of graphene addition and sintering temperature on physical properties of Si3N4 matrix composites, Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2016, 57, 19-23.
• [5] Sun X. et al., Graphene foam/carbon nanotube/poly(dimethyl siloxane) composites for exceptional microwave shielding, Composites: Part A 2016, 85, 199-206.
• [6] Ma Z. et al., Graphene oxide/chitin nanofibril composite foams as column adsorbents for aqueous pollutants, Carbohydrate Polymers 2016, 144, 230-237.
• [7] Woźniak J. et al., Preparation and mechanical properties of alumina composites reinforced with nickel-coated graphene, Ceramics International 2016, 42, 8597-8603.
• [8] Trzaska M., Cieślak G., Composites layers of Ni-P/graphene produced by chemical reduction method, Composites: Theory and Practice 2015, 3, 137-140.
• [9] Cieślak G., Mazurek A., Trzaska M., Warstwy kompozytowe Ni/grafen wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej, Inżynieria Powierzchni 2015, 3, 44-47.
• [10] Szeptycka B., Gajewska-Midziałek A., Powłoki nanokompozytowe nikiel-grafen wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej, Inżynieria Materiałowa 2015, 3, 112-115.
• [11] Liu X. et al., One-step electrochemical deposition of nickel sulfide/graphene and its use for supercapacitors, Ceramics International 2014, 40, 8189-8193.
• [12] Kuang D., Xu L., Liu L., Hu W., Wu Y., Graphene-nickel composites, Applied Surface Science 2013, 273, 484-490.
• [13] Chen J. et al., Preparation and tribological behavior of Nigraphene composite coating under room temperature, Applied Surface Science 2016, 361, 49-56.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.