Warstwy nanokompozytowe Ni-P/Si3N4 wytwarzane metodą redukcji chemicznej na stopie aluminium AA 7075

• Autorzy: Trzaska M. , Kucharska B.

Warianty tytułu

EN

Nanocomposite layers Ni-P/Si3N4 produced on aluminium alloy AA 7075 by electroless nickel plating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównymi wadami stopów aluminium pod względem zastosowań w przemyśle transportowym są ich niezbyt dobre właściwości tribologiczne. Wytworzenie na powierzchni stopu aluminium AA 7075 warstwy kompozytowej z twardą fazą ceramiczną znacznie polepsza jego właściwości. W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości powierzchniowych warstw nanokompozytowych Ni-P/Si3N4 wytwarzanych metodą redukcji chemicznej na stopie aluminium AA 7075. W celach porównawczych zbadano również warstwy Ni-P wytwarzane na podłożu AA 7075, realizując procesy o takich samych parametrach jak w przypadku warstw kompozytowych. Warstwy kompozytowe osadzano w kwaśnej kąpieli do niklowania chemicznego o zawartości 5 g/dm3 amorficznego, nanometrycznego azotku krzemu. Przedstawiono morfologię i topografię powierzchni wytworzonych warstw. Metodą Vickersa określono mikrotwardość warstw Ni-P, Ni-P/Si3N4 oraz materiału podłoża AA 7075. Za pomocą testu na zarysowanie oceniono adhezję warstw niklowo-fosforowych oraz kompozytowych z aluminiowym podłożem. Stwierdzono, że za dobrą adhezję odpowiada przede wszystkim odpowiednie przygotowanie podłoża oraz że nie zależy ona od zawartości fazy ceramicznej w kąpieli. Analiza porównawcza wyników badań warstw Ni-P, Ni-P/Si3N4 oraz materiału podłoża AA 7075 wykazała, ze największą twardość oraz najlepszą odporność na zużycie przez tarcie wykazują warstwy kompozytowe.

EN

One of the major drawback to using aluminum alloys in transport applications are not good their tribological properties. Produced on the same aluminum substrate AA 7075 some composite coatings with hard ceramic disperse phase have exhibited improved properties. The aim of the present research was to investigate the influence of disperse ceramic phase of silicon nitride on the structure and surface properties of composite layers Ni-P/Si3N4 deposited on the aluminum alloy substrate (AA 7075) by the chemical reduction method. Chemical nickel-phosphorus coatings (Ni-P) were also investigated to have a comparison with composite layers. The coatings were deposited from acid bath. Powder of silicon nitride was dispersed in the bath. The size of powder particle dimensions was in the range of 10÷30 nm. The electroless deposition processes were performed with constant contents of Si3N4 disperse phase in the bath (5 g/dm3). The topography and morphology of produced layers were identified by electron scanning microscope techniques. The phosphorus and silicon contents of the Ni-P/Si3N4 coatings were measured using energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis. The microhardness of the produced materials has been measured by using the Vicker's method. It was observed that the hardness of the composite layers exhibited much more greater values when compared with nickel-phosphorus layers. The adhesion of produced layers was evaluated by the scratch test. The morphologies of nickel-phosphorus and composite layers after scratch tests and diagram of acoustic emission are presented. It was found that very thin zinc-plating on the aluminum alloy substrate before electroless plating layers reveals perfect adhesion to the aluminum alloy substrate. The course of wear tests as time functions of duration of attempt of the Ni-P and Ni-P/Si3N4 layers are presented. In conclusion, it has been checked that the silicon nitride disperse phase involved into amorphous Ni-P matrix importantly increases their abrasion wear.

Słowa kluczowe

PL

warstwa Ni-P; warstwa kompozytowa Ni-P/Si3N4; mikrotwardość; test na zarysowanie; właściwości tribologiczne

EN

nickel-phosphorus surface coating; composite Ni-P/Si3N4 coating; microhardness; scratch test; tribological properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 2
• Strony: 100--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Trzaska M.

autor

Kucharska B.

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

Bibliografia

• [1] Trzaska M., Chemically and electrochemically deposited thin-layer materials, Annales de chimie - Science des materiaux 2007, 32, 325-344.
• [2] Khan E., Oduoza C., Pearson T., Surface characterization of zincated aluminum and selected alloys at the early stage of the autocatalytic electroless nickel immersion process, J. Appl. Electrochem. 2007, 37, 1375-1381.
• [3] Ramesh C., Keshavamurthy R., Channabasappa B., Microstructure and mechanical properties of Ni-P coated Si3N4 reinforced Al6061 composites, Material Science and Engineering A 2009, 502, 99-106.
• [4] http://www.nanoamor.com/inc/pdetail?v=1&pid=622
• [5] Man H., Kwok H, Yue T., Cavitation erosion and corrosion behaviour of laser surface MMC of SiC and Si3N4 on Al alloy AA6061, Surface and Coatings Technology 2000, 132, 11-20.
• [6] Trzaska M., Warstwy kompozytowe Ni-P/Si3N4 wytwarzane metodą chemiczną na aluminium i jego stopach, Inżynieria Materiałowa 2008, 166, 657.
• [7] Trzaska M., Kucharska B., Właściwości korozyjne warstw kompozytowych Ni-P/Si3N4 wytwarzanych metodą redukcji chemicznej na aluminium, Ochrona przed Korozją 2009, 52, 556-558.