Elektrolityczne otrzymywanie i struktura warstw kompozytowych Ni+Al, Ni+Ti, Ni+Al+Ti

Napłoszek-Bilnik, I.; Budniok, A.; Łągiewka, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Elektrolityczne otrzymywanie i struktura warstw kompozytowych Ni+Al, Ni+Ti, Ni+Al+Ti

Autorzy

Napłoszek-Bilnik I. , Budniok A. , Łągiewka E.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Electrolytic obtaining and structure of Ni+Al, Ni+Ti, Ni+Al+Ti composite coatings

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy badano wpływ zawartości proszku aluminium i proszku tytanu w kąpieli galwanicznej na skład chemiczny powłok kompozytowych Ni+Al, Ni+Ti i Ni+Al+Ti otrzymywanych na podłożu stalowym (St3S)) w warunkach galwanostatycznych (dla Ni+Al j=450 mA/cm kwadratowy, dla Ni+Ti j=150 mA/cm kwadratowy, dla Ni+Al+Ti j=200 mA/cm kwadratowy). Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości Al i Ti w kąpieli galwanicznej, zawartość Al w powłokach Ni+Al osiąga 44 % (mas.), a zawartość Ti w powłokach Ni+Ti wynosi 68 % (mas.). Skład chemiczny powłoki Ni+Al+Ti zależy od stosunku mas zawiesiny proszków Ti/Al i waha się w granicach od 4/25 % dla A1 i od 12/60 % dla Ti. Dla optymalnego składu kąpieli galwanicznej, zapewniającego otrzymanie powłok o największej zawartości wybranych składników kompozytu, określono wpływ gęstości prądu na zawartość Al, Ti i Al+Ti w powłokach. Grubość powłok wyznaczono z przkrojów poprzecznych powłok metodą mikroskopową (dla powłok Ni+Al wynosi ona 20/50 mikrometrów, dla powłok Ni+Ti wynosi ona 120-250 mikrometrów, dla powłok Ni+Ti+Al wynosi 50/250 mikrometrów). Badania składu fazowego przeprowadzono metodą rentgenowskiej analizy fazowej, a analizę składu chemicznego metodą atomowej spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane dyfraktogramy były podstawą do przeprowadzenia jakościowej i ilościowej analizy fazowej. Z wartości szerokości połówkowej linii dyfrakcyjnych niklu wyznaczono również wielkość krystalitów niklu dla poszczególnych powłok (od 7 do 27 nm). Zaproponowano mechanizm zabudowania cząsteczek stałych do struktury powłoki opierając się na zjawisku adsorpcji i desorpcji jonów niklowych na powierzchni proszku metalu zdyspergowanego w kąpieli galwanicznej. Zakłada się, że otrzymane powłoki kompozytowe po obróbce cieplnej umożliwiają zgodnie z odpowiednimi układami równowagowymi otrzymanie faz międzymetalicznych typu NixTi1-x, NixAl1-x, NixTiyAl1-x-y.

The influence of Ti and Al powder in the galvanic bath on the chemical composition of Ni+Al, Ni+Ti, Ni+Al+Ti coatings was investigated. The coatings were obtained on a steel substrate under galvanostatic conditions; for Ni+Al layers (j=450 mA/square cm), for Ni+Ti (j=175 mA/cm), for Ni+Al+Ti (j=200 mA/square cm). It was stated, that Al and Ti percentages increase with an increase in the amount of Al and Ti powders in the bath and reach the value of 44% for Al and 68% for Ti in Ni+Al and Ni+Ti coatings appropriated. Chemical composition of Ni+Al+Ti coatings depends on the ratio of the mass of Ti and Al powders in the bath and varies from 4 to 25% for Al and 12 to 60% for Ti. The influence of deposition current density on the percentage of incorporated Al, Ti and Al+Ti was ascertained for the layer obtained from the bath of optimal composition. The thickness of the coatings was estimated using microscope method on the base of cross-sectional images of the coatings (the thickness of Ni+Al coatings was 20-50 micrometres, Ni+Ti-120/520 micrometres and Ni+Al+Ti-50/250 micrometres). X-ray diffraction method was used to determine phase composition of the layers and atomic absorption spectrometry was applied to specify their chemical composition. The size of the nickel crystallites has been determined from the half-width of the diffraction peaks (7-27 nm). The mechanism of incorporation of solid particles into to the coatings structure was explained basing on Ni sup 2+ adsorption/desorption processes on the metal powder. Basing on phase diagrams for Ni+Al, Ni+Ti and Ni+Al+Ti systems it was suggested that thermal treatment of deposited composite coatings under proper conditions would allow to obtain NixTi1-x, NixAl1-x, NixTiyAl1-x-y intermetallic compounds.

Słowa kluczowe

warstwy kompozytowe właściwości elektrolityczne powłoka niklowa kąpiel galwaniczna skład chemiczny grubość powłoki skład fazowy rentgenowska analiza fazowa związki międzymetaliczne

composite coatings electrolytic properties nickel coating galvanic bath chemical composition thickness of coatings phase composition X-ray diffraction intermetallic compounds

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2003

Tom

R. XXIV, nr 4-5

Strony

207--213

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Napłoszek-Bilnik I.

Uniwersytet Śląski, Instytut Fizyki i Chemii Metali

autor

Budniok A.

budniok@us.edu.pl

Uniwersytet Śląski, Instytut Fizyki i Chemii Metali

autor

Łągiewka E.

Uniwersytet Śląski, Instytut Fizyki i Chemii Metali

Bibliografia

1. Niedbała J., Budniok A., Gierlotka D., Surówka J.: Thin Sol. Films, 266 (1995) 113-118
2. Gierlotka D., Rowiński E., Budniok A., Łągiewka E.: J. Appl. Electrochem., 27 (12) (1997) 1349
3. Popczyk M., Gierlotka D., Budniok A.: Archiwum Nauki o Materiałach, (1998), t. 19, nr 1, s. 9-20
4. Gruszka A., Budniok A.: Production and structure of electrocoatings Ni-P-TiO2-Al., Advanced Performance Materials, 6, 2 141, (1999)
5. Serek A., Budniok A.: Archiwum Nauki o Materiałach 20,4 (1999) 259-268
6. Budniok A., Łosiewicz B., Popczyk M., Serek A.: Proceedings of 197-th Meeting of The Electrochemical Society, Toronto September 2000, Abstract No. 1209
7. Budniok A.: Proc. of VII International Symposium FORUM Warsaw 2001AE-O1 186
8. Serek A., Budniok A.: Proc. of VII Intemational Symposium FORUM Warsaw 2001 AE-P-13
9. Budniok A., Serek A.: Abstract No. A237, 1st International Materials Symposium Materials'2001, Coimbra Uniyersity, Mechanical Engineering Department, Coimbra, Portugal, April 9-11, 2001.
10. Popczyk M., Budniok A.: Abstract No. A236, 1st International Materials Symposium Materiais'2001, Coimbra Uniyersity, Mechanical Engineering Department, Coimbra, Portugal, April 9-11, 2001
11. Serek A., Budniok A.: Current Applied Physics 2 (2002) 193-199
12. Serek A., Budniok A.: Adyanced Materials Forum I 230-232, (2002) 213-218
13. Kopit Y.: Intermetallics, vol. 9, no. 5, pp. 387-393, May 2001
14. Ohmi T., Yanoma J., Kudoh M.: Joumal of the Japan Institute of Metals, vol. 55, no. 3, pp. 167-170, March 2001
15. De Fraga Malfatti, C; Klein, CW; Manhabosco, TM; Ferreira, JZ, Anais do 55 Congresso Anual da Associacao Brasileira e Matenais, pp. 234-242,2000
16. Mukasyan A., Pelekh A., Varma A., Rogachey A., Jenkins A.: AIAA Journal (USA), vol. 35, no. 12, pp. 1821-1828, Dec. 1997
17. Zell C. A., Freyland W.; Chemical Physics Letters, v. 337, issue 4-6, April 2001 p. 293-298
18. Bojarski Z., Bołd T.: Prace InstyUitów Hutniczych, 22 (1970) 115
19. Bojarski Z., Łągiewka E.: Rentgenowska analiza strukturalna, PWN Warszawa 1988
20. Iweronowa W. I., Osipienko H. H.: Zawodskaja Laboratorija, 11 (1965) 1349
21. Susan D. F., Barmak K., Marder A. R.: Thin Sol. Films 307 (1997) 133-140

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS3-0006-0042