Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Oczyszczanie rzeczywistych ścieków galwanicznych zawierających etylenoaminowe kompleksy niklu i cynku na anodzie BDD i stalowej katodzie

Socha Marek, Rynkowski Jacek

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 10

1522--1528

PL

Zbadano elektrochemiczną obróbkę ścieków galwanicznych, stosując anodę BDD i katodę stalową. Wydajność degradacji zanieczyszczeń oceniano przy różnych natężeniach prądu i czasach reakcji. Przeprowadzono doświadczenia z zastosowaniem planu kompletnego generowanego w programie Statistica dla dwóch zmiennych na trzech ich poziomach. Zastosowanie anody BDD i stali nierdzewnej jako katody pozwoliło na jednoczesny rozkład kompleksów Ni-amina i Zn-amina oraz odzysk niklu i cynku. Zanieczyszczenia organiczne zawarte w ściekach ulegały mineralizacji. Po 180 min reakcji wartości αtoc i αtn dla badanych ścieków zmniejszyły się o odpowiednio 99% i 85%.

EN

Waste water from electroplating was oxidized and reduced electrochem. using a diamond-modified and B-doped anode and a steel cathode to degrade the Ni and Zn-amine complexes and org. pollutants at varying current and reaction time. A simultaneous decomplexation amine complexes and recovery of Ni and Zn was achieved. Org. contaminants contained in wastewater were mineralized. After 180 min of reaction, the total org. C and total N values for the tested wastewater decreased by 99% and 85%, resp.

2

Wymiana ciepła i wizualizacja przepływu dwufazowego w przestrzeni międzyrurowej

Ulbrich R., Karaś M., Zając D.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 3

261--268

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań nad wizualizacją przepływu dwufazowego poprzecznego do modelowego pęku rur. Do realizacji założonego celu wykorzystano m.in. metodę cyfrowej anemometrii obrazowej DPIV. Badania przeprowadzono dla dwóch układów pęku rur – szeregowego i przestawnego, przy zróżnicowanych strumieniach fazy ciekłej i gazowej, w zakresie odpowiednio 800-1200 i 10-60 dm3/h. Rezultatami badań były pola prędkości fazy ciekłej, identyfikacja pojawiających się struktur przepływu oraz wielkości powierzchni stref. Rezultaty wizualizacji zestawiono z wynikami badań wymiany ciepła podczas przepływu dwufazowego przez przestawny i równoległy pęk rur. Do pomiarów wykorzystano metodę elektrochemiczną opartą na analogii wymiany ciepła i masy. Otrzymane wyniki pozwoliły na analizę wpływu hydrodynamiki przepływu na intensywność wymiany ciepła na powierzchni rur w pęku.

EN

The paper presents results of research on visualization of two-phase flow across tube bundle models. The method of digital imaging anemometry DPIV was used. The research was carried out for the staggered and in-line tube bundles. The results of the study were the velocity fields of the liquid phase, identification of emerging structures of the flow and the size of the surface areas of stagnation. Results of visualization were compared to the results of research on the conditions of heat transfer during the two-phase flow through in-line and staggered tube bundle. To determine the intensity of heat transfer on the surface of the tube bundle, electrochemical method based on an analogy of heat and mass transfer was used. Obtained results allowed to analyze the impact of hydrodynamic properties on the intensity of heat transfer on the surface of the tubes in a bundle.

3

Wykorzystanie elektrod diamentowych domieszkowanych borem (BDD) do elektrochemicznego utleniania związków organicznych

Lochyński P., Dittmar T., Worch E., Kuczewski K.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 12

2275-2278

PL

Wykazano, że istnieje możliwość zastąpienia drogiego materiału podłoża elektrod jakim jest niob (Nb), podłożem węglik krzemu-grafit (SiC-C). Naniesienie domieszkowanej borem warstwy diamentowej (BDD) na nowy materiał umożliwia zachowanie skuteczności anodowego utleniania związków organicznych. Kinetyka reakcji przebiega z zachowaniem pseudo- -pierwszego rzędu. W zakresie 10–1000 mg/L, zależność DOC/DOC0 jest niezależna od wartości początkowego stężenia węgla organicznego (DOC0). Struktura związku organicznego wpływa na szybkość reakcji. Reakcja całkowitej mineralizacji pirydyny trwała 30–40% dłużej niż kwasu mrówkowego. Zgodnie z prawem Faradaya zwiększenie natężenia prądu przyspiesza mineralizację. Badania wykazały, że kinetyka reakcji anodowego utleniania roztworu modelowego zawierającego wodoroftalan potasu (DOC0 = 100 mg/L) zależy od morfologii powierzchni warstwy BDD. Wskazane jest, aby stosowane do celów mineralizacji elektrody charakteryzowały się powierzchnią o możliwie dużej wielkości ziaren (> 1,2 μm).

EN

The com. and innovative B-doped diamond electrodes, based on Nb and SiC-graphite substrates, resp., were used sep. as anodes in lab. equipment for studying the degrdn. of dissolved org. C (DOC) contained in solns. of KH phthalate. The initial DOC concn. (DOC0) was 10–1000 mg/L. The degrdn. kinetics was of pseudo-first order. The DOC/DOC0 ratio was independent form DOC0. In addn., the electrochem. oxidn. of KH phthalate soln. at DOC0 100 mg/L and current 0.5 A was performed on B-doped diamond electrodes (grain size 0.12–2.16 micrometers). The replacement of Nb substrate with SiC-graphite one did not result in any decrease in the electrode efficiency.

4

Rozkład współczynnika oporu w zbiorniku z niestandardowymi przegrodami i mieszadłem szybkoobrotowym

Major-Godlewska M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 3

162--164

PL

Celem badań było określenie rozkładów współczynnika oporu oraz bezwymiarowej szybkości ścinania na powierzchni rurowego elementu sondy pomiarowej zabudowanej w zbiorniku z niestandardowymi przegrodami rurowymi i mieszadłem szybkoobrotowym. Do mieszania użyto mieszadła turbinowego Rushtona lub mieszadła A 315. Badania przeprowadzono przy użyciu metody elektrochemicznej. Na podstawie uzyskanych danych opracowano osiowe i kątowe proﬁle rozkładu współczynnika oporu oraz bezwymiarowej szybkości ścinania.

EN

The aim of experimental study was to analyze the friction coefficient distribution and dimensionless shear rate on a wall region of tubular baffles using the electrochemical method. Measurements were carried out in a stirred tank with non-standard baffles and the high- speed impeller. Rushton turbine or A 315 impeller were used to mix the liquid. The ахіаl and angular distributions of friction coefficient and the dimensionless shear rate were, determined on the basis of data obtained.

5

Distribution of heat exchange coefficient and vertical two-phase cross-flow structures examination over tube bundles, using DPIV and electrochemical methods

Karaś M, Zając D., Ulbrich R.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 5

431--432

PL

Przeprowadzono badania nad przepływem dwufazowym wznoszącym przez przestawny i równoległy pęk rur. Za pomocą cyfrowej anemometrii obrazowej DPIV dokonano wizualizacji przepływu. Do określenia nierównomierności wymiany ciepła na powierzchni rurek wykorzystano elektrochemiczną metodę opartą na analogii wymiany ciepła i masy. Wyniki otrzymane dwiema metodami zestawiono badając wpływ rozkładu pola prędkości wokół rur na intensywność wymiany ciepła na jej powierzchni.

EN

Two-phase vertical flow over a tube bundle was examined. To calculate the heat transfer coefficient on tubes' surface, the electrochemical technique based on heat and mass transfer analogy was used. The Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) technique was applied to create velocity fields around tubes. The results obtained using both methods were compared in order to get an overview of velocity distribution around the tube and its influence on heat transfer intensity on its surface.

6

Microcrystalline and nanocrystalline nickel layers reinforced by Al2O3 particles

Kucharska B., Sobiecki J. R.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

232--236

EN

Nickel coatings produced by plating processes are mainly used for decorative purposes and as a material that protects the substrate from corrosion. The incorporation of a reinforcing phase of alumina in a ductile nickel matrix allows for improved tribological and corrosion properties. The aim of this study was to investigate the effect of the process parameters on the structure of Ni/Al2O3 composite layers produced by the electrochemical method. The study included composite layers of a microcrystalline and nanocrystalline Ni matrix and micrometric and nanometric particle size disperse phases of Al2O3. The layers were deposited in a Watts bath modified by a nickel grain growth inhibitor, at a current density of 5 A/dm2. In order to ensure uniform co-embedding of the disperse phase particles with the nickel matrix and to produce a stable suspension, a cationic surfactant was also used. The completed studies have shown that addition of the nickel grain growth inhibitor significantly affects the reduction of the nickel crystallite size. The particle size of alumina affects its content and distribution in the Ni/Al2O3 composite layer. Both, the grain size of the nickel, as well as the amount and type of built-in phase affect the microhardness of the examined nickel and composite layers.

PL

Powłoki niklowe wytwarzane w procesach galwanicznych stosowane są głównie w celach dekoracyjnych oraz jako materiał chroniący podłoże przed korozją. Wprowadzenie w plastyczną osnowę niklową fazy zbrojącej w postaci tlenku glinu pozwala na uzyskanie lepszych właściwości tribologicznych i korozyjnych. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu parametrów procesu na strukturę warstw kompozytowych Ni/Al2O3 wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o mikrokrystalicznej i nanokrystalicznej osnowie Ni oraz mikrometrycznych i nanometrycznych wymiarach cząstek faz dyspersyjnych Al2O3. Warstwy osadzano w kąpieli Wattsa modyfikowanej zawartością inhibitora wzrostu ziaren niklu przy gęstości prądu 5 A/dm2. Aby zapewnić równomierne współosadzanie cząstek faz dyspersyjnych z osnową Ni oraz wytworzenie trwałej zawiesiny, stosowano również kationowy związek powierzchniowo czynny. Zrealizowane badania wykazały, że dodatek inhibitora wzrostu ziaren niklu wpływa znacząco na zmniejszenie wielkości krystalitów niklu. Wielkość cząstek tlenku glinu wpływa na jego zawartość i rozmieszczenie w warstwie kompozytowej Ni/Al2O3. Zarówno wielkość ziaren niklu, jak również ilość i rodzaj wbudowanej fazy mają wpływ na mikrotwardość badanych warstw niklowych i kompozytowych.

7

Wybór testera do badań obciążeń mechanicznych i elektrycznych materiałów konstrukcyjnych

Kosmynina M.

Problemy Eksploatacji

|

2012

|

nr 2

93-104

PL

W pracy teoretycznie uzasadniono wybór badań procesów fizykochemicznych układów mechanicznych metodą elektrochemiczną. Omówiono model układu tribologicznego w postaci układu geometrycznie podobnego. Wykonano, specjalnie uproszczoną, reprezentację układu rzeczywistego w celu przeprowadzenia badań rozkładów pól elektrycznych na powierzchni elementu obciążanego. Badano obszar oddziaływania potencjału elektrycznego, podawanego na elementy modelowe: tarczę i trzpień, zanurzone w środowisku przewodzącym ładunki elektryczne i zawierającym jony cynku. Ustalono, że strefa oddziaływania elektrycznego nie pokrywa się z obszarem obciążeń siłami mechanicznymi z tarciem. Średnica obszaru osadzonego na tarczy cynku, w wyniku polaryzacji trzpienia, jest znacznie większa od średnicy styku tych dwóch elementów. Do badań obciążeń mechanicznych i fizykochemicznych materiałów węzła tarcia zaproponowano układ dwóch pierścieni współpracujących bocznymi powierzchniami. W takim układzie obszar powierzchni obciążonej mechanicznie z tarciem pokrywa się z obszarem ich wzajemnego oddziaływania elektrycznego.

EN

In this work, the choice of the research on the processes of physicochemical mechanical arrangements is justified theoretically with electrochemical method. A model of the tribological system is discussed in the character of geometrically similar arrangement. The representation of the real simplified arrangement was made in order to conduct the research on the disintegration of electric tails on the surface of the burdened element. An area of the influence of the electric potential given on model elements is studied, which includes shields and the tang, plunged in the environment conducting electric charges and containing of zinc ions. It was established that the zone of the electric influence does not agree with the area of the burdens of mechanical powers with the friction. As a result of the polarisation of the tang, the diameter of the zinc set on the shield is much greater than the diameter of these two elements joined together. A set of two rings cooperating with side areas is suggested for the research of the burden of mechanical and physicochemical materials of the knot of the friction. In such an arrangement, the area that is mechanically burdened with friction agrees with the area of their mutual electric reaction.

8

Kształtowanie struktury i właściwości nanokompozytowych warstw Ni/Si3N4/PTFE metodą elektrokrystalizacji

Kucharska B., Trzaska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

549--552

PL

Badania przedstawione w pracy dotyczą nanokompozytowych warstw z metalową nanokrystaliczną osnową Ni oraz dyspersyjnymi fazami: ceramiczną Si3N4 i polimerową PTFE (politetrafluoroetylen – teflon). Warstwy wytwarzano metodą elektrokrystalizacji w wyniku reakcji redoks wymuszonej prądem elektrycznym. Do wytwarzania warstw stosowano kąpiel typu Wattsa, do której dodawano materiał ceramiczny Si3N4 w postaci polidyspersyjnego proszku oraz polimer PTFE w postaci wodnej dyspersji. Metodami elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej oraz dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego scharakteryzowano strukturę materiału wytworzonych warstw (rys. 1÷3, 5, 6). Przedstawiono topografię i morfologię powierzchni wytworzonych warstw (rys. 4). Mikrotwardość materiału wytworzonych warstw określono sposobem Vickersa (tab. 1). Właściwości tribologiczne oraz adhezję wytworzonych warstw kompozytowych do aluminiowego materiału podłoża określano za pomocą scratch testera oraz tribotestera T-04 (rys. 7÷10). Odporność na zużycie oceniono na podstawie wartości współczynnika tarcia oraz obrazów śladów wytarcia. W celach porównawczych przedstawiono również wyniki badań warstw niklowych nanokrystalicznych wytwarzanych przy takich samych parametrach procesu, jak w przypadku warstw kompozytowych. Zrealizowane badania wykazały, że materiał nanokompozytowych warstw Ni/Si3N4/PTFE, podobnie jak i warstw niklowych wytworzonych metodą elektrokrystalizacji, charakteryzuje się zwartą budową i równomierną grubością na całej pokrywanej powierzchni (rys. 5). Zawarte w nanokrystalicznej osnowie metalicznej cząstki twardej fazy ceramicznej Si3N4 oraz fazy polimerowej PTFE zmieniają znacznie właściwości materiału. Uzyskane wyniki wykazały, że warstwy kompozytowe Ni/Si3N4/PTFE charakteryzują się korzystnymi właściwościami tribologicznymi. Analiza wyników pozwala określić współzależność pomiędzy strukturą i właściwościami warstw a zespołem parametrów realizacji procesu ich wytwarzania.

EN

The research presented in the work is about nanocomposite layers with metal nanocrystalline Ni matrix and dispersion phases: ceramic Si3N4 and polymer PTFE (polytetrafluoroethylene – PTFE). The layers were produced by the electrocrystalline method in redox reaction excited by an electric current. For the layers production a Watts bath was used, to which was added ceramic material Si3N4 in the form of polydisperse powder and the PTFE polymer as a aqueous dispersion. The structure of the produced material of layers was characterized by methods of scanning and transmission electron microscopy and X-ray diffraction (Fig. 1÷3, 5, 6). The surface topography and morphology of the produced layers are presented (Fig. 4). Microhardness of the material of the produced layers was determined by Vickers method (Tab. 1). Tribological properties and adhesion of the composite layers to aluminum material of the substrate was determined from scratch tester and tribotester T-04 measurements (Fig. 7÷10). Wear resistance rated based on the value of the coefficient of friction and images of wear marks. For comparison, also presents results of nanocrystalline nickel layers produced using the same parameters of the process, as in the case of composite layers. Completed studies have shown that the material of the Ni/Si3N4/PTFE nanocomposite layers, like nickel layers, produced by electrocrystalline method are characterized by cohesive texture and uniform thickness over the entire coated surface (Fig. 5). The incorporated in nanocrystalline metallic matrix particles of the hard ceramic Si3N4 phase and polymer PTFE phase are greatly alter the properties of the material. The obtained results revealed that the composite Ni/Si3N4/ PTFE layers are characterized by beneficial tribological properties. Analysis of results allows determining the correlation between structure and properties of layers and the assembly of parameters of the preparation process.

9

Badania przenoszenia pędu i ciepła przy opływie rur w wymienniku ciepła

Karaś M., Ulbrich R., Zając D.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2012

|

Nr 6

328-329

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przepływu dwufazowego wokół pęku rur. Analizie poddano przestawne i równoległe układy rur w pęku o podział- ce równej 1,66. Wyznaczono pola prędkości oraz rozkład współczynnika wnikania ciepła wokół rur przy pomocy technik DPIV i elektrochemicznej. Wyniki zaprezentowano dla różnych strumieni poszczególnych faz w postaci pól prędkości oraz lokalnych rozkładów liczby Nusselta wokół poszczególnych rur w pęku.

EN

This paper presents results of recent studies in two-phase flow around a tube bundle in the model of shell-and-tube heat exchanger. Two types of models of the in-line and staggered arrays with pitch to diameter ratio equal to 1.66 were examined. Two measuring techniques (DPIV and electrochemical) were combined in order to obtain complex data containing fluid velocity fields around tubes and the heat transfer coefficient on tubes' surface. Keywords: two-phase flow, heat transfer, electrochemical method, DPIV

10

The structure of nanocomposite layers with Ni matrix and disperse phase Si3N4 and PTFE

Kucharska B., Trzaska M.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

165-170

EN

The surface nickel layers produced by the method of electrochemical reduction are used to protect the substrate material against abrasive wear and corrosion. The incorporation of dispersed phases such as lubricative polytetrafluoroethylene (PTFE) and hard silicon nitride (Si3N4) in a nickel matrix allows one to improve the tribological and corrosive properties. The aim of this work was a study of the influence of the deposition process parameters on the structure of the hybrid composite layers Ni/PTFE/Si3N4 produced by the electrochemical method. The examinations included composite layers of the nanocrystalline nickel (Ni) matrix with the disperse phases of polytetrafluoroethylene (PTFE) and silicon nitride (Si3N4). The layers were deposited in a Watts bath at a current density of 5 A/dm2, constant stirring rate of 500 rpm and constant phase content of PTFE (50 g/dm3) and Si3N4 (10 g/dm3). The stability of the suspension of the disperse phase in the bath, and uniform incorporation of its particles in the nickel matrix was provided by a cationic surfactant. Nanocrystalline nickel layers and nanocomposite Ni/PTFE layers produced by the electrochemical method were also investigated for comparative purposes. The aqueous dispersion of PTFE particles of a size of 0,1÷0,3 µ m and polydisperse Si3N4 powder with rather different particle sizes were used to produce the composite layers. The topography and morphology of the silicon nitride powder and the structures of the produced nickel and composite layers were studied using transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The structural analysis of the produced layers were performed and the crystallite sizes were determined with the X-ray diffraction method. The microhardness of HV 0.02 of the produced layers was determined using Zwick's tester. The completed examinations have shown that hybrid Ni/PTFE/Si3N4 composite layers are characterized by a cohesive texture and nanocrystalline structure of the nickel matrix.

PL

Powierzchniowe warstwy niklowe wytwarzane metodą elektrochemiczną stosowane są do ochrony materiału podłoża przed zużyciem ściernym i korozją. Wbudowanie w warstwę niklową faz dyspersyjnych takich, jak samosmarny politetrafluoroetylen (PTFE) oraz twardy azotek krzemu (Si3N4), pozwala na uzyskanie lepszych właściwości tribologicznych i korozyjnych. Celem badań zrealizowanych w ramach niniejszej pracy było określenie wpływu parametrów procesu na strukturę hybrydowych warstw kompozytowych Ni/PTFE/ Si3N4 wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o nanokrystalicznej osnowie Ni z fazami dyspersyjnymi w postaci politetrafluoroetylenu (PTFE) i azotku krzemu (Si3N4). Warstwy wytwarzano w kąpieli Wattsa przy gęstości prądu 5 A/dm2, stałej szybkości mieszania mechanicznego wynoszącej 500 obr./min oraz zawartościach faz PTFE i Si3N4 w kąpieli wynoszących 50 g/dm3. Trwałość zawiesiny faz dyspersyjnych w kąpieli oraz równomierne wbudowywanie ich cząstek w osnowę niklową podczas procesu osadzania zapewniał kationowy środek powierzchniowo czynny. W celach porównawczych badano również nanokrystaliczne warstwy niklowe oraz warstwy nanokompozytowe Ni/PTFE wytwarzane metodą elektrochemiczną. Do wytwarzania warstw kompozytowych stosowano PTFE w postaci wodnej dyspersji o wymiarach cząstek 0,1÷0,3 µ m oraz polidyspersyjny proszek Si3N4 o dość zróżnicowanych wymiarach cząstek. Za pomocą mikroskopii transmisyjnej (TEM) oraz skaningowej (SEM) badano topografię i morfologię proszku azotku krzemu oraz strukturę wytworzonych warstw niklowych i kompozytowych. Metodą dyfrakcji rentgenowskiej przeprowadzono analizę strukturalną wytworzonych warstw i wyznaczono wielkości krystalitów. Metodą Vickersa wyznaczono mikrotwardość wytworzonych warstw za pomocą aparatu Zwicka. Zrealizowane badania wykazały, że hybrydowe warstwy kompozytowe Ni/PTFE/ Si3N4 charakteryzują się zwartą budową i nanokrystaliczną strukturą osnowy niklowej.

11

Wspomaganie projektowania aparatury procesowej elektrolityczną metodą pomiaru współczynnika wnikania masy

Karaś M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2011

|

z. 98

33-34

EN

Electrochemical method of heat exchange coefficient determination is described. It is heat/mass analogy based method that can be helpful in heat exchangers design process.

12

Właściwości powierzchniowych warstw kompozytów Ni/PTFE

Trzaska M., Kucharska B.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

363-368

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.

13

Warstwy kompozytowe Ni/Cgrafit wytwarzane metodą elektrochemiczną

Trzaska M., Gostomska M.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 1

84-88

PL

Przedstawiono wyniki badań warstw kompozytowych z osłoną niklową i dyspersyjną fazą grafitową Ni/Cgrafit wytwarzanych metodą elektrochemiczną na podłożu stalowym. Omówiono wpływ parametrów procesu wytwarzania na strukturę materiału kompozytowego warstw. Wyznaczono charakterystykę dyspersyjnej fazy grafitowej oraz dokonano określenia wielkości cząstek stosowanego proszku. Przedstawiono morfologię i topografię powierzchni wytworzonych warstw kompozytowych o różnej zawartości dyspersyjnej fazy oraz rozmieszczenie cząstek grafitu w warstwie Ni/Cgrafit. Metodą komputerowej analizy obrazu wyznaczono udział objętościowy proszku grafitowego w materiale kompozytowym. Zaprezentowano wyniki badań tribologicznych oraz mikrotwardości wytworzonych warstw niklowych i kompozytowych. Warstwy kompozytowe Ni/Cgrafit wykazują prawie trzykrotnie większą odporność na zużycie przez tarcie niż warstwy niklowe.

EN

Electrochemical method as a one of the process in surface engineering allowed to obtain materials with high used properties to application in friction system and effective mechanical elements. Thanks to incorporation particles of different phase into nikel matrix, selection composition of the electrolyte and technological parameters of the electrochemical process as current, temperature, the kind of stirring, it's possibile to modification hard and corrosion resistant nikel layers. Graphite as a dispersion phase has a good lubricating ability, low hardness and high thermal and electrical conductivity. Thanks to connection this materials it's possibile to obtain a hard material with good used properties. Composite layers with nickel matrix and Cgraphite disperse phase have been the subject of the present authors' investigations. Composite layers was deposited on steel substrate (St3S) by electrochemical metod. Results of the characteristics initial graphite powder are reported. The Ni-Cgraphite composite were electrodeposited in a sulfate Watt's bath of the following com-position: nickel sulfate (NiSO4*6H2O), nickel chloride (NiCl2*6H2O), boric acid (H3BO3) and with organic substantion Z1. In this paper was presented the morphology, topography of Ni layers comparison with Ni/Cgraphite layers. The method computer analysis of images was applied to determine the content of the dispersed chase of graphite in the composite material. These investigations show that graphite powder in the whole volume of the composite layer is disposed uniformly and its introduction into the layer material causes considerable change of topography in comparison to Ni layer. The method of stirring while electrodeposition process caused change of morphology and structure of produced layers. In the present paper applied two kind of stirring: mechanical and ultrassound. The microhardness and tribology properties of nikel and composites layers were also examined used wear test. Incorporation of graphite powder into Ni matrix caused improvement abrasion resistance Ni/Cgraphite composites. The im of present research was to obtain composite materials with high tribology properties and compact, tight Ni-Cgraphite layer.

14

Al2O3 - Fe Composites Obtained by the Electrochemical Method

Gumowska W., Dobosz I., Uhlemann M., Koza J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1119-1133

EN

The electrochemical method for obtaining the oxide coatings of the Al-Al2O3-M composite structure is based on a two-stage process: - anodic oxidation of aluminium with the formation of a porous oxide coating - cathodic deposition of "foreign" metal ions (e.g. Ni, Co, Fe, Cu, Ag, etc.) from an aqueous solution with the direct, pulsating, reversing, or alternating current. In the present study, the oxide layers on aluminium with an ordered pore structure were obtained in a two-stage process of anodic oxidation in an oxalic acid solution. In the Al2O3 layers that are obtained, the cell parameters were changed by pore widening and barrier layer thickness reduction. These processes resulted in obtaining thin membranes, in which cells in the aluminium oxide layer had the following dimensions: pore diameter of - 80 nm, single pore wall thickness of - 25 nm, and a height of - 5 um. Those membranes were used as a "templates" for the incorporation of cobalt and iron particles. The metals were deposited in to membrane pores by the electrodeposition of cobalt and iron from sulphate electrolytes. Measurements were carried out using direct and reversing current (PRC). The microscopic observations of cobalt and iron nanowires indicate that the membrane pores were not entirely filled by deposited metals. Although in practice, each pore was "built-up" by a metal, but the length of the nanowires ranged from 1 (Co) to 2 um (Fe), while the pore height in the membrane was approx. 5 um. The cathode efficiencies of the studied metals electrodeposition were determined by using direct current. These efficiencies were not high due to hydrogen co-evolution.

PL

Metoda elektrochemiczna otrzymywania powłok tlenkowych o budowie kompozytowej Al-Al2O3-M bazuje na procesie dwuetapowym : - anodowe utlenianie aluminium z wytworzeniem porowatej powłoki tlenkowej - katodowa redukcja jonów „obcego” metalu (np.Ni, Co, Fe, Cu, Ag itp. ) z zastosowaniem pradu stałego, pulsacyjnego, rewersyjnego lub zmiennego. W przedstawianej pracy otrzymywano warstewki tlenkowe na aluminium, o uporządkowanej strukturze porów, w dwuetapowym procesie anodowego utleniania w roztworze kwasu szczawiowego. W otrzymanych warstewkach Al2O3 zmieniano parametry komórek przez poszerzenie porów oraz zmniejszenie grubości warstwy zaporowej. W wyniku tych procesów uzyskano cienkie membrany, w których komórki w warstewce tlenku glinu miały następujace wymiary: średnica porów - 80 nm, grubość ścianek - 25 nm, a ich wysokość - 5 um. Membrany te stanowiły "szablon" dla wbudowywanych metali : kobaltu i żelaza. Metale osadzono w porach membrany w procesie katodowej redukcji jonów Co2+ i Fe2+ z elektrolitów siarczanowych. Pomiary prowadzono z zastosowaniem pradu stałego i rewersyjnego (PRC). Obserwacje mikroskopowe uzyskanych nanodrutów kobaltu i żelaza wskazują, że w żadnym przypadku pory membrany nie były wypełnione całkowicie przez osadzane metale. Wprawdzie praktycznie każdy por został "zabudowany" przez metal, jednak długość otrzymanych nanodrutów wynosiła od 1 (Co) do 2 um (Fe), podczas gdy wysokość porów w wytworzonej membranie wynosiła około 5 um. Wyznaczono katodowe wydajności prądowe elektroosadzania badanych metali z zastosowaniem prądu stałego. Wydajności te nie są zbyt wysokie ze względu na współwydzielanie wodoru.

15

Comparative X-ray investigation of Ni/Cu systems heated in the 250-350 stC temperature range

Gągorowska B., Kucharska B., Duś-Sitek M., Tokarz A.

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 1

149--155

EN

Results of investigation of structural properties of Cu/Ni multilayers have been presented. Samples were obtained by the electrochemical method and after deposition they were heated from 250 oC to 350 oC. The increase of the heating temperature and of the Cu thickness in multilayers caused a decrease of intensities of peaks corresponding to (111) planes. The phenomenon results from the formation of a solid solution in the interfaces. Heating of multilayers in the investigated temperature range resulted in the increase of tensile stresses in external layers and of compressive stresses in substrate adjacent layers.

16

Wpływ gęstości prądu i składu kąpieli na właściwości warstw kompozytowych Ni/PtFe

Trzaska M., Kucharska B.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

77-81

PL

Przedmiotem badań przedstawionych w niniejszej pracy są warstwy kompozytowe Ni/PTFE wytwarzane elektrochemicznie w kąpieli Wattsa o małym stężeniu. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o mikro- i nanokrystalicznej osnowie Ni oraz mikrometrycznych wymiarach cząstek fazy dyspersyjnej w postaci politetrafluoroetylenu (PTFE). Badano wpływ gęstości prądu i zawartości PTFE w kąpieli i dodatku substancji organicznej na strukturę i zawartość fazy polimerowej w materiale kompozytowym oraz właściwości tribologiczne warstw. W celach porównawczych badano również warstwy tylko niklowe o mikro- i nanokrystalicznej strukturze. Do wytworzenia warstw kompozytowych stosowano PTFE w postaci proszku o wymiarach cząstek 10+30 žm. Przedstawiono topografię i morfologię wytworzonych warstw. Metodą komputerowej analizy obrazu wyznaczono zawartość PTFE w materiale kompozytowym. Mikrotwardość materiału wytworzonych warstw określono metodą Vickersa. Badania tribologiczne zrealizowano za pomocą testera T04. Określono zużycie ścierne badanych materiałów w funkcji czasu trwania próby tarcia. Przedstawiono morfologię powierzchni warstw po próbach tribologicznych. Zrealizowane badania wykazały, że warstwy kompozytowe Ni/PTFE wytworzone elektrochemicznie znacznie zmniejszają zużycie ścierne w porównaniu z warstwami z samego Ni.

EN

Composite layers with nickel matrix and PTFE disperse phase deposited by the electrochemical method have been the subject of the present investigations. The coatings were deposited from a low concentration Watts bath with organic additives on steel substrate (St3S). Investigations include composite coatings of micro- and nano-crystalline structure of nickel matrix and micrometric dimensions particles of disperse phase of polytetrafluoroethylene - PTFE. Micro- and nano-crystaline structures of nickel coatings were also investigated to have a comparison with composite layers. The used PTFE was in a powder form of particle dimensions in the range of 10+30 žm. The topography and morphology of produced layers are presented. The influence of current density, contents of PTFE in the bath and the additives of organic substance on the structure, the contents of polymer phase in composite material and tribological properties of produced layers have been studied. The method of computer analysis of images was applied to determine the content of the dispersed phase of PTFE in the composite material. The microhardness of the materials has been investigated by using the Vicker's method. Tribological investigations were performed by tester T04 without lubrications. The course of wear tests as time functions of duration of attempt of the Ni and Ni/PTFE layers were investigated. The morphologies of nickel and composite layers after wear tests are shown were presented. In conclusion, it has been checked that the composite Ni/PTFE layers importantly decreases their abrasion wear in comparison with the nickel layers.

17

Charakterystyka mikrostruktury oraz właściwości wytrzymałościowe warstw kompozytowych Cu/W

Lisowski W., Płowiec J., Spychalski W. L., Trzaska M., Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 2

71-75

PL

Praca dotyczy warstw kompozytowych Cu-W wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej na podłożu z miedzi. Zrealizowane badania obejmują ustalenie optymalnych parametrów procesu wytwarzania warstw kompozytowych Cu/W oraz określenie ich właściwości wytrzymałościowych. Zamieszczono wyniki badań metodą elektronowej mikroskopii skaningowej odnoszące się do topografii powierzchni, morfologii oraz do struktury materiału wytworzonych warstw. Dokonano oceny budowy warstw, ich grubości oraz rozmieszczenia cząstek wolframu w objętości materiału kompozytowego. Wykonane za pomocą mikroskopii skaningowej oraz mikroskopu sił atomowych zdjęcia topografii i morfologii powierzchni warstw poddano analizie metodami metalografii ilościowej oraz komputerowej analizy obrazu, wyznaczając zawartość dyspersyjnej fazy wolframu. Wykonano statyczną próbę rozciągania płaskich próbek za pomocą maszyny wytrzymałościowej Q-TEST z jednoczesną rejestracją sygnału emisji akustycznej.

EN

The paper concerns of composite Cu/W layers produced by electrochemical reduction method on a copper substrate. The investigations are aimed on determination such defining optimal parameters of coating process leading to appropriate of the layers. The results of investigations of surface topography as well as of the structure of the obtained layers, by electron scanning microscopy are presented. Structure and thickness of produced layers and distribution of tungsten particles in the layers have been analyzed. By using the method of quantitative metallography the chemical compositions of the produced layers and substrate were determined. Volume fraction of tungsten particles was identified by computer analysis and established at 18%. Scanning and atomic force microscopy images of the layer are presented. The images show differences in topography of the surface of substrate and layers. The static tension tests of the flat samples were carried out using Q-TEST machine. Moreover, the tested samples after the static tension test are demonstrated. Electron scanning microscopy images of samples are also presented.

18

Electrochemical measurement of the impeller speed for off-bottom suspension in a dish-bottomed vessel

Jirout T., Moravec J., Rieger F.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2006

|

T. 27, z. 4

1507-1516

EN

Visual observation of particle layer sediment at the vessel bottom by classical Zwietering's concept is the most known method for determining just-suspended impeller speed. This method has many disadvantages which can be eliminated by new application of the electrochemical method (EDD) for observation of particle layer sediment on the vessel bottom and for identification of just off-bottom particle suspension state. The main goal of this paper is to demonstrate the applicability of an electrochemical method for determining the impeller speed for off-bottom particle suspension in a wide range of suspension concentrations. The results obtained from EDD measurements are compared with the results from visual observations.

PL

Obserwacja wizualna warstwy cząstek osadu na dnie zbiornika oparta na klasycznej koncepcji Zwieteringa jest najbardziej znaną metodą wyznaczania częstości obrotów mieszadła dla unoszenia się cząstek z dna. Metoda ta jednak ma wiele wad, które można wyeliminować, stosując metodę elektrochemiczną (EDD) zarówno do obserwacji warstwy ciała stałego, jak i do oceny momentu, kiedy powstaje zawiesina. Głównym celem tej pracy było wykazanie możliwości zastosowania metody elektrochemicznej do określenia krytycznej wartości częstości obrotów mieszadła w szerokim zakresie stężenia zawiesiny. Wyniki uzyskane metodą EDD porównano z danymi uzyskanymi w obserwacjach wizualnych.

19

Application of the electrochemical method for the specification of flow and heat transfer in non-Newtonian media

Broniarz-Press L., Różańska S.

Turbulence : international journal

|

2005

|

Vol. 11

65-74

EN

In the study the electrochemical results of the friction factor in boundary layer and heat transfer distribution coefficient in non-Newtonian liquid agitated by different impellers, have been presented. It has been established that for studies on hydrodynamics in boundary layer and evaluation of local values of friction factor and heat transfer coefficient in Na-CMC and guar gum aqueous solutions by the electrochemical method the following solution of 0.005 kmol/m3 K3[Fe(CN)6], 0.005 kmol/m3 K4[Fe(CN)6] and 0.3 kmol/m3 K2SO4 can be recommended. The common relationship {for a given type of an impeller) between local values of friction coefficient and heat transfer coefficient and Reynolds number proposed by Metzner & Otto (1957) for Newtonian and non-Newtonian fluids have been obtained. The greatest mean values of both coefficients have been obtained for Rushton turbine whereas the lowest values occurred for paddle with 6 pitched blade of the angles of 135st.

20

Warstwy kompozytowe Cu+W wytwarzane elektrochemicznie

Trzaska M., Lisowski W.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 2

81-84

PL

Praca dotyczy warstw kompozytowych Cu+W wytwarzanych metodą elektrochemiczną na podłożu miedzianym. Zrealizowane badania obejmują ustalenie optymalnych parametrów procesu wytwarzania warstw oraz charakterystykę struktury materiału wytworzonych warstw kompozytowych. W pracy przedstawiono wyniki badań otrzymane metodą elektronowej mikroskopii skaningowej odniesione do topografii powierzchni, morfologu (rys. rys. 1i 2) oraz do struktury materiału wytworzonych warstw (rys. rys. 3 i 4). Dokonano oceny budowy wewnętrznej warstw, ich grubości (rys. rys. 3 i 4) oraz rozmieszczenia cząstek wolframu w objętości materiału kompozytowego (rys. 6). Badania te wykazały, że proszek wolframowy w całej objętości warstwy jest rozmieszczony równomiernie, a jego wbudowanie powoduje znaczną zmianę topografii warstwy w porównaniu z warstwą samej miedzi. Metodą metalografii ilościowej oraz komputerowej analizy obrazu wyznaczono zawartość dyspersyjnej fazy wolframu w materiale kompozytowym (rys. 5). Analiza składu chemicznego ujawniła 32% udział atomowy wolframu w warstwie kompozytowej. Analiza komputerowa wykazała udział objętościowy wolframu w warstwie Vv równy 15% oraz udział powierzchniowy Sv równy 0,23 l/žm. Określono również - metodą Vickersa - mikrotwardość wytworzonych warstw miedzianych i kompozytowych (tab. 1). Dodatek proszku wolframowego spowodował wzrost mikrotwardości i wyniósł 125 HV0,05 w porównaniu z warstwą miedzianą - 80 HV i podłożem - 85 HV.

EN

This paper is focused on studies of composites layers produced by electrochemical method on a copper substrate. The realized investigations comprise the settlement of optimal parameters of production process of the layers, and characteristics of the structure of material of the produced composite layers. The results of investigations of surface and morphology topography (Figs 1, 2) as well as of the structure of produced layers (Figs 3, 4), received with the method of electron scanning microscopy are presented and documented. An estimation of internal structure of layers, their thickness (Figs 3, 4) and distribution of tungsten particles in the whole volume of composite material (Fig. 6) are reported. These investigations show that tungsten powder in the whole volume of the composite layer is disposed unifonnly and its introduction into the layer material causes considerable change of topography in comparison to layer made from copper exclusively. The method of quaiititative metallography and computer analysis of images were applied to determine the content of the dispersed phase of tungsten in the composite material (Fig. 5). The analysis of chemical constitution shows 30% atomic part of tungsten in the whole composite layer. Computer analysis shows the volumetric part Vv of tungsten in the layer material equal 15%, as well as shares superficial rate Sv in order of 0.23 l/žm. The microhardness of produced copper and composite layers obtained by the Vickers method (Tab. 1) was also measured. The addition of tungsten powder caused an important growth of the microhardness of the composite material and carried out 125 HV0.05 in comparison to copper layer - 80 HV and substrate - 85 HV, respectively.