Właściwości powierzchniowych warstw kompozytów Ni/PTFE

• Autorzy: Trzaska M. , Kucharska B.

Warianty tytułu

EN

Surface properties of Ni/PTFE composite layers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu na strukturę i właściwości powierzchniowe warstw kompozytowych Ni-PTFE wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej na podłożu stalowym. W celach porównawczych badano również warstwy niklowe wytwarzane elektrochemicznie w procesach o takich samych parametrach jak warstwy Ni/PTFE. Warstwy osadzano w kąpieli Wattsa o małym stężeniu, modyfikowanej dodatkami substancji organicznych. Proces realizowano przy różnej zawartości dyspersji teflonowej w kąpieli. Wykonano analizę strukturalną wytworzonych warstw i wyznaczono wielkości krystalitów metodą aproksymacji opartej na analizie profilu linii dyfrakcyjnych. Przedstawiono morfologię i topografię wytworzonych warstw. Wyznaczono profile geometryczne powierzchni oraz określono parametry chropowatości. Zbadano mikrostrukturę materiału kompozytowego warstw Ni/PTFE za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Metodą Vickersa określono mikrotwardość warstw Ni/PTFE oraz Ni. Wykonano pomiary statycznego kąta zwilżania (SCA). Za pomocą scratch testu oceniono adhezję warstw niklowych oraz kompozytowych Ni/PTFE w zależności od zawartości teflonu oraz dodatków substancji organicznych w kąpieli. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości PTFE oraz dodatków organicznych w kąpieli adhezja warstw kompozytowych do stalowego podłoża zmniejsza się oraz pojawiają się charakterystyczne pęknięcia.

EN

The aim of the present research was to investigate the influence of process parameters on the structure and surface properties of nickel layers and composite layers Ni-PTFE deposited on the steel substrate (St3S) by the electrochemical reduction method. Electrochemical nickel coatings were also investigated to have a comparison with composite layers. The coatings were deposited from a small concentration of Watts bath modified by the organic additives- saccharine and sodium dodecyl sulfate. Polytetrafluoroethylen was used as a water disperse with nonionic surfactant of particle dimensions in the range of 0.1-0.3 žm. The electrodeposition process was performed with constant current density (3 A/dm2) at different contents of PTFE disperse phase in the bath (5-20 g/dm3). Structural analysis of produced layers was also performed. On that base the size of crystallites was calculated. The topography and morphology of produced layers are presented. Geometric profiles and roughness parameters were determined. That was observed that smoothing of the nanocrystaline nickel surface increases in comparison with surface of microcrystaline nickel layers. The microstructures of the coatings were examined by transmission electron microscope (TEM). The microhardness of the materials has been investigated by using the Vicker's method. It was observed that the hardness exhibit the layers deposited in the bath with saccharine and sodium dodecyl sulfate additives. Measurements of static contact angle (SCA) were applied in the investigations of surface properties of composite electrochemical Ni/PTFE coatings. The results of the investigations seem to be helpful in characterizing hydrophobic and antiadhesive properties of the produced coatings. Layers adhesion was evaluated by the scratch test. The morphologies of nickel and composite layers after scratch tests and diagram of acustic emision are presented. It was found that micro- and nanocrystaline nickel layers reveal perfect adhesion to the steel substrate. Increase of PTFE disperse phase in Watts bath causes deterioration of adhesive properties. Regarding the coating types it can be seen different locations of damages and loads being typical for such tests.

Słowa kluczowe

PL

warstwa niklowa; warstwa kompozytowa Ni/PTFE; metoda elektrochemiczna; chropowatość powierzchni; parametry chropowatości; mikrotwardość; statyczny kąt zwilżania; scratch test

EN

nickel surface coatings; composite Ni/PTFE coatings; electrochemical method; surface roughness; roughness parameters; microhardness; static contact angle; scratch test

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 4
• Strony: 363--368
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Trzaska M.

autor

Kucharska B.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Sedlacek M., Podgornik B.,Vizintin J., Influence of surface preparation on roughness parameters, friction and wear, Wear 2009, 266, 482-487.
• [2] Trzaska M., Kucharska B., Wpływ gęstości prądu i składu kąpieli na właściwości warstw kompozytowych Ni/PTFE, Kompozyty (Composites) 2008, 8, 1, 77-81.
• [3] Przybylska D., Raczyńska J., Król J., Nowa generacja powłok kompozytowych - chemicznie nakładany nikiel z PTFE, Powłoki Ochronne 1987, 5/6, 87-88.
• [4] Mechanical analysis of the scratching of metals and polymers at moderate and large strains, Tribology International 2006, 39.
• [5] Bull S., Berasetegui E., An overview of the potential of quantitative coating adhesion measurement by scratch testing, Tribology International 2006, 39.
• [6] Zhao-Zhu Z., Qun-Ji X., Wei-Min L., Wei-Chang S., Friction and wear properties of metal powder filled PTFE composites under oil lubricated conditions, Wear 1997, 210, 151-156.
• [7] Szeptycka B., Hybrydowe niklowe powłoki elektrochemiczne Ni-SiC-PTFE, Kompozyty (Composites) 2001, 2, 137-140.
• [8] Abdel Hamidl Z., Omar A., Development of an electrode-position nickel polymer composite by a zwitterionic surfactant, Journal of Surfactants and Detergents 2003, 6-2.
• [9] Pena-Munoz E., Bercot P., Grosjean A., Rezrazi M., Pagetti J., Electrolytic and electroless coatings of Ni-PTFE composites, study of some characteristics, Surface and Coatings Technology 1998, 107, 85-93.
• [10] Szeptycka B., Gajewska A., Nanokrystaliczne powłoki kompozytowe osadzane elektrochemicznie, Inżynieria Materiałowa 2002, 5.
• [11] Raczyńska J., Zielecka M., Badania tensjometryczne powierzchniowych właściwości kompozytowych powłok Ni-P-PTFE, Inżynieria Powierzchni 1998, 3.
• [12] Huang Y., Zeng X., Annergren I., Liu F., Development of electroless NiP-PTFE-SiC composite coating, Surface and Coatings Technology 2003, 167, 207-211.