Nanokrystaliczne powłoki wielowarstwowe Cu/Ni wytwarzane metodą elektrokrystalizacji

• Autorzy: Trzaska M. , Cieślak G.

Warianty tytułu

EN

Nanocrystalline Cu/Ni multilayer coatings produced by electrocrystallization method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania przedstawione w pracy dotyczą nanokompozytowych powłok wielowarstwowych Ni/Cu oraz, w celach porównawczych, także nanokrystalicznych warstw Ni oraz Cu. Warstwy wytworzono metodą elektrokrystalizacji w wyniku reakcji redoks wymuszonej prądem elektrycznym. Do wytwarzania warstw stosowano wieloskładnikowe roztwory elektrolitów z dodatkami inhibitorów szybkości wzrostu krystalitów. Warstwy osadzano na stali węglowej S235JR metodami elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej oraz dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego scharakteryzowano strukturę materiału wytworzonych warstw. Przedstawiono topografię i morfologię powierzchni wytworzonych warstw oraz ich budowę na przekroju poprzecznym. Mikrotwardość materiału wytworzonych warstw określono sposobem Vickersa. Badania tribologiczne odpomości na zużycie ścierne zrealizowano w ślizgowych skojarzeniach trących w środowisku oleju, za pomocą maszyny typu Amsler-A135. Odporność na zużycie oceniono na podstawie pomiarów głębokości wytarcia oraz współczynnika tarcia. Zrealizowane badania wykazały, że materiał nanokrystalicznych warstw kompozytowych Ni/Cu, podobnie jak warstw Ni oraz Cu, wytworzonych metodą elektrokrystalizacji charakteryzuje się zwartą budową, dobrą adhezją i równomiemą grubością na całej pokrywanej powierzchni. W budowie materiału badanych warstw nie obserwuje się jakichkolwiek nieciągłości i porów, co zapewnia ich dobrą ochronę przed korozją dla materiału podłoża. Nanokrystaliczne warstwy kompozytowe Ni/Cu wykazują korzystne właściwości tribologiczne. Ustalając odpowiednie parametry procesu elektrokrystalizacji wytwarzania takich warstw na powierzchni wyrobów, można efektywnie projektować powłoki ochronne, które poprawiają ich właściwości eksploatacyjne, a zwłaszcza w środowiskach agresywnych lub przy dużych obciążeniach.

EN

The research presented in the article concerns of Ni/Cu multilayer nanocomposite coatings and, for comparison, the layers of nanocrystalline Ni and Cu. The layers were produced by the electrochemical deposition method. The multilayers were manufactured in electrolyte solutions with additives of crystallite growth rate inhibitors. The layers were deposited on carbon steel S235JR substrate. The structure of the multilayer material was characterized by scanning electron microscope and X-ray diffraction. The topography and surface morphology of the layers and their structure are reported to cross-sections. Microhardness of the material of the layers was determined by Vickers method. Tribological tests for abrasion resistance were carried out in the sliding friction associations in oil using the Amsler type machine A135. The wear resistance was assessed on the basis of measurements of the depth of abrasion and friction factor. Accomplished studies have shown that the Ni/Cu, Ni and Cu nanocrystalline composites produced by electrocrystallization process have a compact structure, good adhesion and uniform thickness over the entire coated surface. In the structure of investigated layers material have not been observed any discontinuities or pores, thus the produced layers exhibited good corrosion protection for the substrate material. Nanocrystalline composite of Ni/Cu layers exhibit favorable tribological properties. In determining the appropriate electrocrystallization process parameters producing such layers on the surface of products can be efficiently designed as protective coatings that improve their performances and especially in aggressive environments or at high loads.

Słowa kluczowe

PL

wielowarstwowe powłoki; nanokrystaliczne warstwy; metoda elektrokrystalizacji; właściwości antykorozyjne; właściwości tribologiczne

EN

multilayer coatings; nanocrystalline layer; electrodepositing method; corrosion properties; tribological properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 559--562
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Trzaska M.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Cieślak G.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Trzaska M.: Chemically and electrochemically deposited thin-layer materials. Annales de Chimie, Science des Materiaux 32 (4) (2007) 325÷344.
• [2] Trzaska M.: Wytwarzanie materiałów nanokrystalicznych metodą elektrokrystalizacji. Sekcja 65, rozdz. 5 w monografii pt. ,,Nanonauki i nanotechnologie. Stan i perspektywy rozwoju”, pod redakcją Adama Mazurkiewicza. Radom (2007) 540÷541.
• [3] Kowalewska M., Trzaska M.: Nanokrystaliczne warstwy kompozytowe Ni-Al2O3 - wytwarzanie i struktura. Kompozyty 4 (2004) 99÷103.
• [4] Kowalewska M., Trzaska M.: Charakterystyka warstw kompozytowych Ni/Si3N4. Kompozyty 4 (2005) 36÷40.
• [5] Kucharska B., Trzaska M.: The structure of nanocomposite layers with Ni matrix and disperse phase Si3N4 and PTFE. Kompozyty 3 (2012) 165÷ 170.
• [6] Kucharska B., Trzaska Ĺ\/I.: Kształtowanie struktury i właściwości nanokompozytowych warstw hybrydowych Ni/Si3N4/PTFE metodą elektrokrystalizacji. Inżynieria Materiałowa 6 (2012) 254÷257.
• [7] Kucharska B., Trzaska M.: Structure of the nanocomposite layers with Ni matrix and disperse phase Si3N4 and PTFE. Composites Theory and Practice 12 (3) (2012) 165÷170.
• [8] Trzaska M., Gostomska M.: Warstwy kompozytowe Ni/C grafit wytwarzane metodą elektrochemiczną. Kompozyty 1 (2009) 84÷88.
• [9] Trzaska M., Gostomska M.: Nanokompozytowe warstwy nikiel/nanorurki węglowe wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej. Kompozyty 2 (2010) 133÷137.
• [10] Gostomska M., Trzaska M.: Preparation and properties of the Ni-P/CNTs composite surface layers produced by chemical reduction method. Composites Theory and Practice 13 (1) (2013) 3÷6.
• [11] Ghosh S. K. et al.: Tribological behaviour and residual stress of electrodeposited Ni/Cu multilayer films on stainless steel substrate. Surface & Coatings Technology 201 (2007) 4609÷4618.
• [12] Ghosh S. K. et al.: Effect of Ni sublayer thickness on sliding wear characteristics of electrodeposited Ni/Cu multilayer coatings. Surface & Coatings Technology 201 (2007) 7441÷7448.
• [13] Zhang X. et al.: Improvement of the fretting damage resistance of Ti- 811 alloy by Cu/Ni multilayer films. Tribology International 44 (2011) 1488÷1494.
• [14] Kucharska B., Trzaska M.: Struktura i właściwości tribologiczne warstw kompozytowych Ni-P/MoS2. Inżynieria Materiałowa 4 (182) (2011) 503-505.
• [15] Trzaska M., Trzaska Z.: Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna w inżynierii materiałowej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (2010).
• [16] Trzaska M.: Odporność korozyjna nanokomozytowych warstw nikiel/ nanorurki węglowe (Ni/CNTs) wytworzonych metodą elektrochemiczną. Ochrona przed Korozją 2 (2011) 48÷51.
• [17] Trzaska M., Trzaska Z.: The energy approach to electrochemical corrosion studies of nano-copper coatings. Joumal ofAchievements in Materials and Manufacturing Engineering 49 (1) (2011) 42÷52.
• [18] Kucharska B., Trzaska M.: Charakterystyka właściwości korozyjnych nanokompozytowych warstw niklowych wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Ochrona przed Korozją 11 (2012) 522÷524.
• [19] Trzaska M.: Studies of resistance to corrosion of selected metallic materials using electrochemical methods. Chapter Number 18, 397÷420) in the book “Corrosion Resistance” edited by Hong Shih, ISBN 978-953-51-0467-4, InTech, March 3, (2012).