Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nanokrystaliczne warstwy kompozytowe Cu/CNTs wytwarzane metodą elektrokrystalizacji

Trzaska M., Gostomska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

238--241

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nanokrystalicznych warstw kompozytowych miedź/nanorurki węglowe (Cu/CNTs) wytworzonych w wyniku procesu elektrokrystalizacji na podłożu ze stali węglowej S235JR. Badania obejmowały warstwy kompozytowe Cu/CNTs oraz w celach porównawczych warstwy miedziane o nanokrystalicznej strukturze, wytwarzane metodą elektrokrystalizacji. Badania fazy dyspersyjnej CNTs oraz jej identyfikację w warstwach kompozytowych realizowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz spektroskopii Ramana. Strukturę wytworzonych warstw charakteryzowano za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz mikroskopii świetlnej. Wykonano pomiary chropowatości powierzchni oraz mikrotwardości sposobem Vickersa wytworzonych warstw. Elektrochemiczną metodą potencjodynamiczną badano odporność korozyjną warstw kompozytowych Cu/CNTs i miedzianych. Zrealizowane badania wykazały, że warstwa kompozytowa Cu/CNTs charakteryzuje się większym rozwinięciem powierzchni w porównaniu z warstwą Cu. Wbudowanie CNTs w osnowę nanokrystalicznej miedzi powoduje zwiększenie twardości materiału warstwy. Pomimo większej chropowatości powierzchni warstwy kompozytowe Cu/CNTs wytwarzane metodą elektrokrystalizacji wykazują większą odporność na korozję w porównaniu z nanokrystaliczną warstwą Cu.

EN

The paper presents the results of studies of nanocrystalline composite layers formed by copper/carbon nanotubes (Cu/CNTs) produced by the electrocrystalization process on a carbon steel S235JR substrate. Research has concerned composite Cu/CNTs layers and for comparative purposes a copper layer with nanocrystalline structure produced by electrocrystalization method. Studies of the disperse CNTs phase and its identification in the composite layers were carried out using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) as well as Raman spectroscopy. The structure of the produced layers was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and light microscopy. Measurements of surface roughness and microhardness by Vickers method of the produced layers are reported. The corrosion resistance of composite Cu/CNTs layers and copper layers were investigated by potentiodynamic electrochemical method. Accomplished studies have shown that the composite Cu/CNTs layer exhibits a greater extension of the surface when compared to the Cu layer. The built-in of CNTs into the matrix of nanocrystalline copper increases hardness of the layer material. Despite the greater roughness of the surface the composite Cu/CNTs layers prepared by the electrocrystalization method have greater corrosion resistance in comparing to nanocrystalline Cu layer.

2

Preparation and properties of Ni-P/CNT composite surface layers produced by chemical reduction method

Gostomska M., Trzaska M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

3-6

EN

The chemical reduction method, as one of the processes very often applied in surface engineering, allows one to obtain materials with good performance properties. Electroless Ni-P layers have been extensively applied in industry, microelectronics and materials engineering due to their unique and exceptional properties. Thanks to the addition of carbon nanotubes as a dispersion phase, it is possible to obtain layers with improved properties. Solid particles in a nickel matrix have been developed to achieve better wear resistance, corrosion resistance, microhardness and tribological properties. The study is concerned with composite layers consisting of a nickel phosphorus (Ni-P) matrix and a dispersed carbon nanotube (CNTs) phase. The Ni-P layers and composite layers were deposited on a S235JR carbon steel substrate by the chemical reduction method. The process of manufacturing both layers was carried out by means of sediment electroless depositions in a nickel sulfate bath. The paper describes the technique of manufacturing Ni-P/CNT layers, the methods of CNT identification in the Ni-P layer, and presents the results of examinations of the mechanical properties (micro hardness examinations) of the layers of the final products. The CNTs introduced into the Ni-P matrix improve the properties of the Ni-P layers and thereby the useful properties of the products covered by Ni-P/CNT coatings.

PL

Metoda chemiczna osadzania, jako jedna z metod inżynierii powierzchni, pozwala otrzymywać materiały o dobrych właściwościach użytkowych. Warstwy Ni-P wytworzone tą metodą, dzięki swym unikalnym i wyjątkowym właściwościom, są obecnie intensywnie badane z punktu widzenia możliwości ich wykorzystania w przemyśle, mikroelektronice i inżynierii materiałowej. Dzięki wprowadzeniu cząstek innej fazy do niklowej osnowy możliwa jest modyfikacja właściwości warstw kompozytowych. Stałe cząstki wprowadzane są do osnowy w celu polepszenia odporności na zużycie, odporności korozyjnej, twardości i właściwości tribologicznych gotowych wyrobów. W niniejszej pracy węgłowe nanorurki (CNTs) wprowadzane zostały do osnowy niklowej w celu polepszenia właściwości mechanicznych wytworzonych warstw kompozytowych. Badane warstwy Ni-P/CNTs wytwarzane były w kąpieli z dodatkiem dyspersyjnej fazy CNTs w procesie bezprądowego osadzania (chemicznego osadzania). Skład stosowanej kąpieli był następujący: 28 g/l NiSO4, 30 g/l NaH2PO2, 35 g/l CH3COONa, 20 cm3 kwas mlekowy. Wartość pH kąpieli utrzymywana była na poziomie 4,5. Morfologia i topografia warstw Ni-P oraz Ni-P/CNTs obserwowana była za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego S-3500 N. CNTs i wytworzone warstwy kompozytowe Ni-P/CNTs charakteryzowane były obrazami uzyskanymi z transmisyjnej mikroskopii elektronowej JEOL- 1200. Zbadano mikrotwardość wytworzonych warstw Ni-P i Ni-P/CNTs metodą Vickersa przy obciążeniu 20 G. Przedstawione w niniejszej pracy wyniki badań wskazują, że wprowadzenie CNTs do kąpieli implikuje znaczne polepszenie właściwości mechanicznych warstw kompozytowych Ni-P/CNTs.

3

Nanokompozytowe warstwy nikiel/nanorurki węglowe wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej

Trzaska M., Gostomska M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 2

133-137

PL

Przedstawiono wyniki badań warstw kompozytowych z nanokrystaliczną osnową niklową i nanorurkami węglowymi (CNTs) jako fazą dyspersyjną. Warstwy wytwarzano metodą redukcji elektrochemicznej na podłożu stalowym w kąpieli o składzie podanym przez Wattsa, zmodyfikowanej dodatkami substancji organicznych. Przedstawiono strukturę warstw nanokompozytowych Ni/CNTs oraz anokrystalicznych warstw niklowych, a także wyniki ich rentgenowskiej analizy strukturalnej. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że dodanie składników organicznych do kąpieli stosowanej do niklowania elektrochemicznego umożliwiło wytworzenie warstw kompozytowych o nanokrystalicznej osnowie niklowej. Dodatek fazy dyspersyjnej w postaci CNTs umożliwił natomiast wytworzenie warstw nanokompozytowych o korzystnych właściwościach użytkowych.

EN

Electrochemical method as a one of the process in surface engineering allowed to obtain materials with high useful properties to applications in industrial branches, materials engineering, nanoscience and nanotechnology. This paper presents some results concerning studies of nanocomposite Ni/CNTs coatings. The coatings have been produced by the electrochemical method in Watts bath on carbon steel substrate (St3S). The used Watts bath has been filled with organic substances and contained disperse phase of carbon nanotubes (CNTs). The bath was enriched with 0.2 g/l of CNTs. The electrodeposition process was performed with constant current density 3 A/dm2 at temperature 45°C. Prior to the process beginning the bath was intensively stirred ultrasonically in order to obtain a homogenous CNTs suspension. During the entire deposition process the bath was stirred mechanically at a speed of 400 rev/min. The performed investigations present the influence of the crystalline size and quantity of CNTs addition as disperse phase on microhardness of produced nanocomposite layers. 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. Nanocrystalline structures of nickel coatings were also investigated to have a comparison with composite layers. The structure of CNTs was analyzed by JEOL-1200, JEM-3010 transmission electron microscopes (TEM) and by Raman spectroscopy (Bruker 110S). The morphology and topography of the Ni layers and of the Ni/CNTs composite layers were analyzed by high-resolution scanning electron microscope Hitachi SU-70 and scanning electron microscope Hitachi S-3500N. For the sake of comparison purposes, the structures of the Ni layers and the Ni/CNTs composite layers were also analyzed by Raman spectroscopy. The microhardness of the produced layers was determined with a Vickers hardness indenter, under a load of 20G. It was observed that the layers deposited in the bath with organic additives exhibited much higher hardness with respect to layers produced without ones. The performed investigations of the nanocomposite layers have shown that the addition into the Watts bath of an organic components and disperse phase of CNTs gives possibilities for obtaining nanocomposites with the Ni matrix.

4

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.