Mechanical and tribological properties of electrodeposited Ni-Mo coatings

• Autorzy: Kot M. , Bełtowska-Lehman E. , Bigos A. , Indyka A. , Morgiel J. , Rakowski W.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne i tribologiczne powłok Ni-Mo nakładanych metodą elektrochemiczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mechanical and tribological properties of electrodeposited Ni-Mo coating were studied. Coatings with a thickness of 30 ?m were deposited on steel disc substrates at different cathodic current densities 0.5÷5 A/dm2. Microhardness and Young's modulus of electrodeposits were measured by Vickers instrumented microindentation method. Tested coatings have a hardness from 6.4 to 7.8 GPa and Young's modulus of 180÷260 GPa. Coatings show significantly different character of deformation from elastic-plastic to brittle fracture that were found from scratch test results. Tribological tests, which have been performed on ball-on-disc tribometer showed that the increase in current density above 3 A/dm2 resulted in increased several times the wear resistance of coatings and the friction coefficient decreased from 0.8 to 0.25. Large differences in hardness and wear resistance of Ni-Mo coatings was explained by significant differences in Mo content and surface roughness of coatings obtained at different current densities. Microstructure of electrodeposits were performed using SEM and TEM techniques. Properties of Ni-Mo coatings were compared with the hard chromium coating that is nowadays frequently used in industry.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań oraz analizę właściwości mechanicznych i tribologicznych powłok Ni-Mo osadzanych metodą elektrochemiczną. Powłoki o grubości 30 um wytworzono na stalowych podłożach przy rożnych gęstościach prądu osadzania 0,5÷5 A/dm2. Testy indentacyjne wykazały, że badane powłoki charakteryzują się twardością z zakresu 6,4 do 7,8 GPa oraz modułem Younga 180÷260 GPa. Uzyskane powłoki znacząco rożniły się charakterem deformacji, występujących na skutek odkształceń sprężysto-plastycznych lub kruchego pękania, co obserwowano na obrazach torów zarysowania. Badania tribologiczne przeprowadzone w styku kula- -tarcza wskazują, że wzrost gęstości prądu powyżej 3 A/dm2 powoduje, że uzyskiwane powłoki charakteryzują się znacznie większą odpornością na zużycie oraz zmniejszeniem współczynnika tarcia z 0,8 do 0,25. Duże różnice w twardości i odporności na zużycie powłok Ni-Mo tłumaczono znacznymi różnicami udziału Mo w powłokach oraz rożną morfologią powierzchni powłok otrzymywanych przy rożnych gęstościach prądu. Badania mikrostruktury tych powłok wykonano za pomocą mikroskopii SEM i TEM. Właściwości powłok Ni-Mo porównano z powłoką z twardego chromu, która jest obecnie często stosowana w przemyśle.

Słowa kluczowe

EN

Ni-Mo coatings; microhardness; scratch and wear tests

PL

powłoki Ni-Mo; mikrotwardość; testy zarysowania i zużycia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 373--376
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kot M.

autor

Bełtowska-Lehman E.

autor

Bigos A.

autor

Indyka A.

autor

Morgiel J.

autor

Rakowski W.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• [1] Jeong D. H., Erb U., Aust K. T., Palumbo G.: The relationship between hardness and abrasive wear resistance of electrodeposited nanocrystalline Ni-P coatings. Scripta Materialia 48 (2003) 1067-1072.
• [2] Donten M., Cesiulis H., Stojek Z.: Electrodeposition of amorphous/nanocrystalline and polycrystalline Ni-Mo alloys from pyrophosphate baths. Electrochimica Acta 50 (2005) 1405-1412.
• [3] Haseeb A. S. M. A., Albers U., Bade K.: Friction and wear characteristics of electrodeposited nanocrystalline nickel-tungsten alloy films. Wear 264 (2008) 106-112.
• [4] Alirezaei S., Monirvaghefi S. M., Salehi M., Saatchi A.: Wear behavior of Ni-P and Ni-P-Al2O3 electroless coatings. Wear 262 (2007) 978-985.
• [5] Yao Y., Yao S., Zhang L., Wang H.: Electrodeposition and mechanical and corrosion resistance properties of Ni-W/SiC nanocomposite coatings. Materials Letters 61 (2007) 67-70.
• [6] Bushan B., Gupta B. K.: Handbook of Tribology. New York: McGraw- Hill (1991).
• [7] Leyland A., Matthews A.: On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behaviour. Wear 246 (2000) 1-11.
• [8] Johnson K. L.: Contact Mechanics. Cambridge University Press, Cambridge (1985).
• [9] Voevodin A. A., Zabinski J. S., Muratore C.: Recent advances in hard, tough, and low friction nanocomposite coatings. Tsinghua Science and Technology. vol. 10 (2005) 665-679.
• [10] Beltowska-Lehman E.: Kinetics of induced electrodeposition of alloys containing Mo from citrate solutions. Physica Status Solidi C 5 (2008) 3514-3517.
• [11] Oliver W. C., Pharr G. M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research 7 (1992) 1564-1583.
• [12] Malzbender J., de With G.: Analysis of scratch testing of organic-inorganic coatings on glass. Thin Solid Films 386 (2001) 68-78.
• [13] de Lima-Neto P., Correia A. N., Santana R., Colares R. P., Barros E. B., Casciano P., Vaz G. L: Morphological, structural, microhardness and electrochemical characterizations of electrodeposited Cr and Ni-W coatings. Electrochimica Acta 55 (2010) 2078-2086.
• [14] Wang L., Gao Y., Xue Q., Liu H., Xu T.: A novel electrodeposited Ni-P gradient deposit for replacement of conventional hard chromium. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 3719-3726.