WŁAŚCIWOŚCI POWŁOK Ni-Mo NAKŁADANYCH METODĄ ELEKTROCHEMICZNĄ

Podobne dokumenty
Elektrochemiczne osadzanie antykorozyjnych powłok stopowych na bazie cynku i cyny z kąpieli cytrynianowych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

Dr inż. Paulina Indyka

ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH UKŁADÓW POWŁOKA PODŁOŻE Z UŻYCIEM METODY INDENTACJI Z WYKORZYSTANIEM WGŁĘBNIKÓW O RÓŻNEJ GEOMETRII

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

Promotor: prof. nadzw. dr hab. Jerzy Ratajski. Jarosław Rochowicz. Wydział Mechaniczny Politechnika Koszalińska

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al 2 O 3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

Wpływ temperatury podłoża na właściwości powłok DLC osadzanych metodą rozpylania katod grafitowych łukiem impulsowym

MODELOWANIE I BADANIA EKSPERYMENTALNE PĘKANIA CIENKICH POWŁOK CERAMICZNYCH I WĘGLOWYCH

PL B1. Elektrolityczna, nanostrukturalna powłoka kompozytowa o małym współczynniku tarcia, zużyciu ściernym i korozji

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI MIKROMECHANICZNYCH I TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK NANOKOMPOZYTOWYCH nc-wc/a-c I Nc-WC/a-C:H

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

ANALIZA WPŁYWU GRUBOŚCI WARSTW SKŁADOWYCH NA DEFORMACJE I PĘKANIE POWŁOK WIELOWARSTWOWYCH Ti/TiN

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CrC+(Ni-Mo)+CrN

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Politechnika Politechnika Koszalińska

BADANIE ODPORNOŚCI NA PĘKANIE I ZUŻYCIE PRZEZ TARCIE POWŁOK WIELOWARSTWOWYCH

43 edycja SIM Paulina Koszla

STRUCTURE AND PROPERTIES OF Ni-P/PTFE COMPOSITE COATINGS PRODUCED BY CHEMICAL REDUCTION METHOD

ANTYŚCIERNE I ANTYKOROZYJNE WARSTWY NOWEJ GENERACJI WYTWARZANE W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ

ANALIZA DEFORMACJI FALOWYCH CIENKICH POWŁOK W ŚLIZGOWYM STYKU SKONCENTROWANYM

BADANIE ZMIAN SPRĘŻYSTOŚCI I MIKROTWARDOŚCI POWŁOK NIKASILOWYCH W ASPEKCIE ZUŻYCIA TULEI SILNIKÓW SPALINOWYCH

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłok z austenitu stabilizowanego węglem

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 1 DOI: /v

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

WPŁYW TWARDOŚCI I MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI POWŁOK KOMPOZYTOWYCH NA ICH ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CRC+CRN WYTWARZANYCH PRZEZ POŁĄCZENIE PROCESU CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO Z OBRÓBKĄ PVD

OBCIĄŻENIE GRANICZNE POWŁOK WIELOWARSTWOWYCH TiN/CrN W STYKU TRIBOLOGICZNYM KULA TARCZA

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Odporność korozyjna wybranych powłok nakładanych metodą tamponową

BADANIE MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ CYLINDRA W ASPEKCIE ODPORNOŚCI NA ZACIERANIE

WŁAŚCIWOŚCI WARSTW AZOTOWANYCH JARZENIOWO, WYTWORZONYCH NA STALI 316L

MODYFIKACJA STOPU AK64

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

MIKROSTRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI WARSTW MIĘDZYMETALICZNYCH NA STOPIE Ti-6Al-4V

WPŁYW AMPLITUDY I SEKWENCJI PRĄDOWEJ NA INDUKOWANE ELEKTROOSADZANIE WARSTW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE STOPU Ni-Mo

BADANIE MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI I MIKROTWARDOŚCI WARSTW WIERZCHNICH TŁOKA SAMOCHODOWEGO W ASPEKCIE JEGO ZUŻYCIA

WPŁYW PARAMETRÓW BADAŃ NA DEFORMACJĘ I PĘKANIE UKŁADU POWŁOKA PODŁOŻE W WYNIKU PRÓBY ZARYSOWANIA

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

TECHNIKI BADAWCZE W ANALIZIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH I TRIBOLOGICZNYCH CIENKICH WARSTW I POWŁOK

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

NISKOTARCIOWE POWŁOKI NA BAZIE MOS 2 Z PODWARSTWAMI CHROMU NA ODLEWNICZYCH STOPACH ALUMINIUM

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

WŁAŚCIWOŚCI POWIERZCHNIOWYCH WARSTW KOMPOZYTOWYCH Ni/PTFE

Międzynarodowa aktywność naukowa młodej kadry Wydziału Metali Nieżelaznych AGH na przykładzie współpracy z McMaster University w Kanadzie

MIKROSTRUKTURALNA ANALIZA MECHANIZMÓW ZUŻYCIA POWŁOK MONO- I WIELOWARSTWOWYCH BAZUJĄCYCH NA SKŁADZIE TiN i a-c:h

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

Wpływ powłoki Al Si na proces wytwarzania i jakość zgrzewanych aluminiowanych rur stalowych

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ŚCIERNE WARSTW WYTWARZANYCH METODĄ LASEROWO-MECHANICZNĄ 1. WSTĘP

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

WPŁYW DYSPERSYJNEJ FAZY CERAMICZNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI NIKLOWYCH WARSTW KOMPOZYTOWYCH

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

Kompozyty i nanokompozyty ceramiczno-metalowe dla przemysłu lotniczego i samochodowego (KomCerMet)

Andrzej Sobkowiak Rzeszów, dnia 28 grudnia 2016 r. Wydział Chemiczny Politechnika Rzeszowska

ODPORNOŚĆ KOROZYJNA WARSTW KOMPOZYTOWYCH Z OSNOWĄ NIKLOWĄ I DYSPERSYJNĄ FAZĄ CERAMICZNĄ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

WPŁYW TWARDOŚCI I SPRĘŻYSTOŚCI PODŁOŻA NA MIKROUDAROWE ZUŻYCIE ZMĘCZENIOWE POWŁOKI

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

WYBRANE MASYWNE AMORFICZNE I NANOKRYSTALICZNE STOPY NA BAZIE ŻELAZA - WYTWARZANIE, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

OCENA JAKOŚCI POWŁOK GALWANICZNYCH Cr/Ni

OTRZYMYWANIE I STRUKTURA ELEKTROLITYCZNYCH POWŁOK ZAWIERAJĄCYCH WANAD JAKO SKŁADNIK KOMPOZYTU W OSNOWIE STOPOWEJ Ni-Mo

WYTWARZANIE I WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE PRZECIWZUŻYCIOWYCH POWŁOK WC-Cu NANOSZONYCH OBRÓBKĄ ELEKTROISKROWĄ

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

Właściwości niklu chemicznego

WŁAŚCIWOŚCI POWŁOK WIELOWARSTWOWYCH O RÓŻNEJ GRUBOŚCI WARSTW Ti/TiN

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

Autoreferat. Załącznik 3. Dr inż. Marcin Kot Kraków,

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

STRUKTURA WARSTW KOMPOZYTOWYCH Ni-P/Si3N4 WYTWARZANYCH METODĄ CHEMICZNĄ

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE APT-T5W W ASPEKCIE RÓŻNYCH WĘZŁÓW TARCIA I RODZAJÓW RUCHU

Innowacyjne rozwiązanie materiałowe implantu stawu biodrowego Dr inż. Michał Tarnowski Prof. dr hab. inż. Tadeusz Wierzchoń

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW Al2O3-Mo W ASPEKCIE BADAŃ Al2O3 WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH

Wytwarzanie i charakterystyka porowatych powłok zawierających miedź na podłożu tytanowym, z wykorzystaniem plazmowego utleniania elektrolitycznego

WARSTWY NANOKOMPOZYTOWE Ni-P/Si3N4 WYTWARZANE METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ NA STOPIE ALUMINIUM AA 7075

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

OTRZYMYWANIE I STRUKTURA ELEKTROLITYCZNYCH WARSTW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH TYTAN W OSNOWIE STOPOWEJ Ni-Mo

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

Pomiar twardości ciał stałych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH WYTWARZANYCH W PROCESACH CHROMOWANIA DYFUZYJNEGO POŁĄCZONYCH Z OBRÓBKĄ PVD

Politechnika Koszalińska. ska. Politechnika Koszalińska. Mechatroniki, Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii Instytut

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Transkrypt:

1-2011 T R I B O L O G I A 65 Marcin KOT *, Ewa BEŁTOWSKA-LEHMAN **, Agnieszka BIGOS **, Paulina INDYKA **, Jerzy MORGIEL **, Sławomir ZIMOWSKI * WŁAŚCIWOŚCI POWŁOK Ni-Mo NAKŁADANYCH METODĄ ELEKTROCHEMICZNĄ PROPERTIES OF ELECTRODEPOSITED Ni-Mo COATINGS Słowa kluczowe: powłoki, metoda elektrochemiczna, tarcie, zużycie Key words: coatings, electrodeposition, friction, wear Streszczenie W artykule przedstawiono badania powłok Ni-Mo osadzanych metodą elektrochemiczną. Analizowano właściwości mechaniczne i tribologiczne powłok Ni-Mo wytwarzanych przy gęstościach prądu osadzania z zakresu 0,5 5 A/dm 2. Badane powłoki charakteryzują się twardością od 6,4 do 7,8 GPa oraz modułem sprężystości Younga 180 260 GPa. W zależności od stosowanych parametrów prądowych podczas osadzania uzyskane * Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30, e-mail: kotmarc@imir.agh.edu.pl. ** Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25.

66 T R I B O L O G I A 1-2011 powłoki znacząco różniły się charakterem deformacji występujących na skutek odkształceń sprężysto-plastycznych lub kruchego pękania oraz odpornością na zużycie. Duże różnice we właściwościach powłok tłumaczono ich różną mikrostrukturą, którą wyznaczono z użyciem mikroskopii SEM i TEM. WSTĘP Powłoki z twardego chromu Cr(VI) są obecnie bardzo często stosowane jako powłoki przeciwzużyciowe oraz zabezpieczające przed korozją w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, elementach sterowania i napędów hydraulicznych. Technologia wytwarzania powłok chromowych przez elektroosadzanie jest dobrze znana i pozwala na pokrywanie elementów o dużych rozmiarach i złożonym kształcie. Niestety chrom sześciowartościowy uznawany jest za substancję niebezpieczną zgodnie z dyrektywą UE nr 2002/95/WE. Wytwarzanie powłok chromowych Cr(VI) jest procesem toksycznym i rakotwórczym. Dlatego też trwają obecnie wzmożone poszukiwania nowej grupy materiałów, które mogą je zastąpić. Bada się powłoki na bazie kobaltu, cyny i tytanu. Znaczna część ośrodków badawczych skłania się jednak do powłok stopowych na bazie niklu. Czysty nikiel ma zbyt małą odporność na zużycie, by mógł spełniać rosnące wymagania stawiane elementom maszyn. Można ją jednak znacząco poprawić poprzez osadzanie nanostrukturalnych stopów niklu jak: Ni-Mo [L. 1], Ni-W [L. 2] i Ni-P [L. 3]. Celem pracy jest analiza właściwości mechanicznych i tribologicznych powłok Ni-Mo nakładanych metodą elektrochemiczną oraz porównanie ich z powłoką chromową, która jest obecnie stosowana w WSK PZL Rzeszów. POWŁOKI I METODYKA BADAŃ Powłoki Ni-Mo otrzymywano metodą elektrochemiczną wodnych roztworów (tzw. kąpiel galwaniczna) w układzie z wirującą elektrodą dyskową. Szczegółowy opis metody zamieszczony jest we wcześniejszej publikacji [L. 4]. Powłoki osadzano na stali konstrukcyjnej S235JR. Elektrolizę prowadzono przy ustalonej, stałej gęstości prądu w zakresie i = 0,5-5 A/dm 2. Grubość powłoki regulowano czasem elektrolizy. Kąpiel galwaniczna składała się z soli niklu i molibdenu rozpuszczonych w wodzie, w której dysocjują one na jony. Źródłem jonów Mo(VI) jest molib-

1-2011 T R I B O L O G I A 67 denian sodu Na 2 MoO 4, czyli jon molibdenianowy MoO 2-4, a Ni(II) siarczan niklu NiSO 4. Stosowano czynnik kompleksujący, tj. cytrynian sodu Na 3 C 6 H 5 O 7. Na katodzie jony ulegają redukcji do metalu przyjmując elektrony z katody. Powłoki Ni-Mo wydzielają się zgodnie z tzw. mechanizmem indukowanym. Przebieg reakcji zachodzących na katodzie zamieszczony jest w publikacji [L. 5]. Do analizy morfologii powierzchni użyto mikroskopu skaningowego (SEM - Philips XL-30). Skład powłoki stopowej analizowano z użyciem spektroskopii elektronów rozproszonych (EDS). Zmierzono także dla badanych powłok naprężenia własne metodą dyfraktometrii rentgenowskiej (dyfraktometr Bruker D8 Discover). Mikrotwardość oraz moduł sprężystości mierzono metodą instrumentalnej indentacji stosując obciążenie 50 mn oraz wgłębnik o geometrii Vickersa. Wyniki analizowano stosując procedurę Olivera- -Pharra [L. 6]. Mechanizm deformacji badanych układów powłoka podłoże analizowano wykonując testy sferycznym wgłębnikiem o promieniu zaokrąglenia 20 μm. Testy tribologiczne przeprowadzono w styku kula-tarcza. Stosowano kule z Al 2 O 3 o średnicy 1 mm, promień tarcia 4 mm i nacisk 1 N. Liczba cykli wynosiła 2000 i 20000 w zależności od odporności na zużycie powłoki, tak aby nie dopuścić do jej całkowitego przetarcia. Po teście obliczano wskaźnik zużycia objętościowego systemu W V V =, gdzie V objętość usuniętego materiału, F F s N obciążenie N normalne, s droga tarcia. W trakcie testu mierzono opory tarcia i obliczano współczynnik tarcia. BADANIA STRUKTURALNE Badane powłoki Ni-Mo charakteryzowały się nanostrukturalną budową. Wielkość krystalitów dla powłok wytwarzanych przy gęstościach prądu 2,5 5 A/dm 2 wynosiła 8 10 nm, przy czym te nieznacznie większe wielkości krystalitów posiadały powłoki wytwarzane przy najwyższych gęstościach prądu 5 A/dm 2. Znaczące różnice znaleziono w morfologii powierzchni powłok wytwarzanych przy gęstościach prądu do i powyżej 3 A/dm 2. Dla małych gęstości prądu widoczna jest na powierzchni globularna budowa (Rys. 1a) typowa dla takich powłok [L. 7]. Zwiększenie parametrów prądowych procesu prowadzi do uzyskiwania powłok o znacznie gładszej i zwartej budowie (Rys. 1b). Zmiana ta odpowiada zmniejszeniu chropowatości powierzchni z R a = 0,27 do 0,15 μm. Obraz

68 T R I B O L O G I A 1-2011 SEM powierzchni powłoki Cr wskazuje na jej częściowo globularną budowę (Rys. 1c), przy czym kule mają znacznie mniejszą średnicę niż dla niskoprądowych powłok Ni-Mo, a parametr chropowatości R a wynosi 0,24 μm. Dodatkowo na powierzchni widoczna jest siatka pęknięć charakterystyczna dla powłok chromowych. Grubość powłok jest porównywalna i wynosi około 30 μm. Przy gęstości prądu 3 A/dm 2 następuje drastyczna zmiana udziału molibdenu w stopie z około 20 do 5% (Rys. 2). a) b) c) Rys. 1. Obrazy SEM powierzchni powłok: a) Ni-Mo 2,5 A/dm 2, b) Ni-Mo 4 A/dm 2, c) Cr Fig. 1. SEM images of surface morphology of coatings: a) Ni-Mo 2,5 A/dm 2, b) Ni-Mo 4 A/dm 2, c) Cr Efekt ten związany jest z kinetyką współosadzania molibdenu z niklem. Wraz ze wzrostem i wzrasta szybkość procesu katodowego i wszystkie jony Mo(VI) zostają zredukowane. Wzrost gęstości prądu do 3 A/dm 2 powoduje osiągnięcie dyfuzyjnego prądu granicznego, tj. wraz z dalszym wzrostem gęstości prądu szybkość wydzielania molibdenu jest praktycznie stała. Natomiast nadal wzrasta szybkość wydzielania niklu, którego stężenie w roztworze jest znacznie większe, stąd następuje względne obniżenie zawartości Mo w stopie. Wraz ze wzrostem gęstości prądu obserwowano wzrost rozciągających naprężeń własnych w powłokach (Rys. 2). BADANIA MIKROMECHANICZNE I TRIBOLOGICZNE Twardość i moduł sprężystości powłoki Ni-Mo oraz Cr zestawiono na Rys. 3a. Widoczny jest wzrost obydwu tych parametrów dla powłok Ni-Mo wraz ze wzrostem prądu do 2,5 A/dm 2. Dalszy wzrost gęstości prądu powoduje znaczące zmniejszenie obydwu tych parametrów. Żadna z powłok Ni-Mo nie ma jednak twardości porównywalnej z twardością

1-2011 T R I B O L O G I A 69 powłoki Cr. Testy tribologiczne wykazały drastycznie różną odporność na zużycie powłok wytwarzanych przy niskich i wysokich gęstościach prądu. Odporność na zużycie powłok wysokoprądowych (i>3 A/dm 2 ) wzrasta nawet stukrotnie, a współczynnik tarcia spada z 0,8 do 0,25 (Rys. 3b). Rys. 2. Zawartość Mo (% wag.) oraz naprężenia własne w funkcji gęstości prądu Fig. 2. Mo content (wt%) and residual stress in a function of current density a) b) Rys. 3. Właściwości powłok Ni-Mo i Cr: a) mikrotwardość i moduł sprężystości, b) wskaźnik zużycia i współczynnik tarcia Fig. 3. Properties of Ni-Mo and Cr coatings: a) microhardness and elastic modulus, b) wear index and coefficient of friction

70 T R I B O L O G I A 1-2011 Profile bruzd z dużymi wypiętrzeniami na jej bokach wskazują na znaczny udział odkształceń plastycznych dla powłok niskoprądowych, czego nie obserwowano dla powłok wysokoprądowych i powłoki Cr. Podobnie jak dla twardości, także i w przypadku odporności na zużycie żadna z powłok Ni-Mo nie była lepsza od powłoki Cr. Natomiast, co warte podkreślenia, powłoki wysokoprądowe charakteryzują się znacząco mniejszymi wartościami współczynnika tarcia niż powłoka Cr. Tak drastyczną zmianę właściwości powłok przy gęstości prądu 3 A/dm 2 tłumaczyć można znacząco mniejszą chropowatością powierzchni i brakiem globularnych wypiętrzeń na powierzchni, które wydają się nie być zbyt silnie związane z powłoką. Te mikrokulki podczas tarcia mogą być wyrywane z powierzchni, a pozostając w strefie tarcia intensyfikować zużycie. Znaczące różnice właściwości powłok Ni-Mo wytwarzanych przy różnych gęstościach prądu skłoniły do wykonania testów indentacyjnych sferycznym wgłębnikiem. Okazało się, że powłoki Ni-Mo cechują się sprężysto-plastycznym charakterem odkształceń (Rys. 4b). Wyjątkiem jest powłoka wytwarzana przy gęstości prądu 3,5 A/dm 2, dla której obserwowano kruche pęknięcia (Rys. 4a). Podobne kruche pęknięcia obserwowano dla powłoki Cr (Rys. 4c). Badane powłoki Ni-Mo nie były poddawane żadnym dodatkowym zabiegom. Kolejnym krokiem optymalizacji właściwości powłok będzie ich obróbka cieplna, która w wielu wypadkach powoduje znaczącą poprawę odporności na zużycie [L. 8]. a) b) c) Rys. 4. Obrazy odcisków po testach indentacyjnych sferycznym wgłębnikiem powłoki: a) Ni-Mo 3,5 A/dm 2, b) Ni-Mo 5 A/dm 2, c) Cr Fig. 4. Spherical indentation imprints on surface of coatings: a) Ni-Mo 3,5 A/dm 2, b) Ni-Mo 5 A/dm 2, c) Cr

1-2011 T R I B O L O G I A 71 PODSUMOWANIE Powłoki Ni-Mo w przyszłości mogą zastąpić obecnie stosowane powłoki Cr, których wytwarzanie jest procesem toksycznym i rakotwórczym. Właściwości powłok zależą przede wszystkim od parametrów prądowych osadzania. Wraz ze wzrostem gęstości prądu zmienia się struktura powłok Ni-Mo z globularnej do zwartej, czego wynikiem jest zmniejszenie chropowatości powierzchni z R a = 0,27 do 0,15 μm. Twardość powłok zawiera się między 6,4 i 7,8 GPa, a najwyższą twardością charakteryzuje się powłoka wytwarzana przy gęstości prądu 2,5 A/dm 2. Znaczącą poprawę właściwości tribologicznych obserwowano dla powłok osadzanych przy gęstości prądu większej niż 3 A/dm 2, przy której następował prawie 100-krotny wzrost odporności na zużycie i spadek współczynnika tarcia z 0,8 do 0,25. Badania właściwości mechanicznych i tribologicznych wykazały, że powłoki Ni-Mo nakładane metodą elektrochemiczną mogą zastąpić szkodliwe dla środowiska i ludzi powłoki z twardego chromu. Podziękowanie Wyniki przedstawione w niniejszej pracy zostały uzyskane w ramach projektu KomCerMet (nr umowy POIG.01.03.01-00-013/08) finansowanego przez Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka 2007 2013. LITERATURA 1. Donten M., Cesiulis H., Stojek Z.: Electrodeposition of amorphous/ nanocrystalline and polycrystalline Ni Mo alloys from pyrophosphate baths, Electrochimica Acta 50 (2005) 1405 1412. 2. 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. 3. Alirezaei S., Monirvaghefi S.M., Salehi M., Saatchi A.: Wear behavior of Ni P and Ni P Al 2 O 3 electroless coatings, Wear 262 (2007) 978 985. 4. Bełtowska-Lehman E.: Kinetics of induced electrodeposition of alloys containing Mo from citrate solutions. Physica Status Solidi C 5 (2008) 3514 3517. 5. Bełtowska-Lehman E., Bigos A., Indyka P., Tarkowski L., Kot M., Morgiel J.: Electrodeposition of nanocrystalline Ni-Mo coatings from citrate electrolyte solution. Inżynieria Materiałowa. Przyjęty do druku.

72 T R I B O L O G I A 1-2011 6. 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. 7. 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. 8. 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. Recenzent: Ewa Maria KASPRZYCKA Summary Mechanical and tribological properties of electrodeposited Ni-Mo coating were studied. Coatings of 30 μm thickness were deposited under different cathodic current densities 0.5 5 A/dm 2 on steel disc substrates. 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 characters of deformation from elastic-plastic to brittle fracture that were found from spherical indentation test results. Wear tests done on ball-on-disc tribometer indicate that coatings produced at a current density higher than 3 A/dm 2 have a higher wear resistance of several times, which corresponds to the decrease of the coefficient of friction from 0.8 to 0.25. Large differences in hardness and wear resistance of Ni-Mo coatings were explained by significant differences in Mo content and the surface roughness of coatings obtained at different current densities. Microstructure and stresses of electrodeposits were performed using SEM and X-ray diffraction techniques. Properties of Ni-Mo coatings were compared with the hard chromium coating that is used in industry WSK-PZL Rzeszów.