Náhrada povlaků tvrdého chromu povlaky na bázi niklu

Podobné dokumenty
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ. Ústav strojírenské technologie

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY

Inovativní výrobky a environmentální technologie (reg. č. CZ.1.05/3.1.00/ ) ENVITECH

Inovativní výrobky a environmentální technologie (reg. č. CZ.1.05/3.1.00/ ) ENVITECH

Teplotně a chemicky odolný, FDA kompatibilní iglidur A500

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

iglidur H2 Nízká cena iglidur H2 Může být použit pod vodou Cenově výhodné Vysoká chemická odolnost Pro vysoké teploty

Bez PTFE a silikonu iglidur C. Suchý provoz Pokud požadujete dobrou otěruvzdornost Bezúdržbovost

FDA kompatibilní iglidur A180

iglidur Polotovary iglidur Polotovar

iglidur N54 Biopolymer iglidur N54 Produktová řada Samomazná a bezúdržbová Založen na obnovitelných zdrojích Univerzální použití

Pro vysoká zatížení iglidur Q

Technologie kompozitního povlakování a tribologické výsledky Zn-PTFE

Produktová řada Samomazná a bezúdržbová Založen na obnovitelných zdrojích Univerzální použití

Elektricky vodivý iglidur F. Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

Hodnocení tribologických vlastností procesních kapalin

STANOVENÍ TVARU A DISTRIBUCE VELIKOSTI ČÁSTIC MODELOVÝCH TYPŮ NANOMATERIÁLŮ. Edita BRETŠNAJDROVÁ a, Ladislav SVOBODA a Jiří ZELENKA b

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou. Ing. Daniel Koutný

Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

ruvzdorné povlaky endoprotéz Otěruvzdorn Obsah TRIBOLOGIE Otěruvzdorné povlaky endoprotéz Fakulta strojního inženýrství

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

Produktová řada Dobrá odolnost proti opotřebení Nízké tření bez mazání Cenově efektivní Nízké opotřebení

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Nízká cena při vysokých množstvích

Pro vysoká dyn. zatížení a otěruvzdornost iglidur Z

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou

1.1.1 Hodnocení plechů s povlaky [13, 23]

Pro vysoké rychlosti pod vodou

Pod vodu iglidur H370. Produktová řada Odolný proti opotřebení - zejména pod vodou Vysoká teplotní odolnost 40 C až +200 C Vysoká chemická odolnost

Vysoké teploty, univerzální

Nízké tření a opotřebení: Pro rychlé i pomalé pohyby iglidur J

Statistické vyhodnocení zkoušek betonového kompozitu

Obrábění slitiny AlSi1Mg0,5Mn nástroji s progresivními tenkými vrstvami

Metodika hodnocení opotřebení povlaků

Pro vysoké rychlosti iglidur L250

iglidur UW500 Pro horké tekutiny iglidur UW500 Pro použití pod vodou při vysokých teplotách Pro rychlé a konstantní pohyby

POPIS NOVÝCH STRUKTURNÍCH FÁZÍ A JEJICH VLIV NA VLASTNOSTI CÍNOVÉ KOMPOZICE STANIT

Nízké opotřebení na všech typech hřídelí: Maratónský běžec iglidur W300

Vliv olejů po termické depolymerizaci na kovové konstrukční materiály

1.1 Povrchy povlaků - mikrogeometrie

Analýza PIN-on-DISC. Ing. Jiří Hájek Dr. Ing. Antonín Kříž ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

TEPLOTNÍ ODOLNOST TENKÝCH VRSTEV A JEJICH PŘÍNOS V OBRÁBĚNÍ TVRDÝCH OCELÍ. Antonín Kříž Petr Beneš Martina Sosonová Jiří Hájek

VLASTNOSTI DRCENÉHO PÓROBETONU

Vysoká teplotní a chemická odolnost: Pro extrémní podmínky iglidur X

Tvorba nelineárních regresních modelů v analýze dat

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

Vynikající tlumící vlastnosti: Silný a odolný iglidur M250

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Třecí spoje pro žárově zinkované konstrukce?

VLASTNOSTI TENKÝCH VRSTEV PŘI VYŠŠÍCH TEPLOTÁCH. Antonín Kříž Petr Beneš Martina Sosnová Jiří Hájek

NÁVRH MATERIÁLU A POVRCHOVÉ ÚPRAVY PRO ŘEZNÉ NÁSTROJE URČENÝCH K OBRÁBĚNÍ PRYŽOVÝCH HADIC ZPEVNĚNÝCH KEVLAREM

Vzorová prezentace do předmětu Statistika

Michal Novák a Dalibor Vojtěch a Michala Zelinková a

J. Kubíček FSI Brno 2018

Černé označení. Žluté označení H R B % C 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

ZKOUŠENÍ KOROZNÍ ODOLNOSTI PLAZMOVĚ NANÁŠENÝCH NITRIDICKÝCH VRSTEV NA OCELÍCH CORROSION RESISTANCE TESTING OF PLASMA NITRIDATION LAYERS ON STEELS

Univerzita Pardubice Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie ANOVA. Semestrální práce

VÝBĚR GALVANICKÉ MATRICE PRO ELEKTROLYTICKÉ KOMPOZITNÍ SOUSTAVY (ECC) S OBSAHEM JEMNĚ DISPERGOVANÝCH KARBIDŮ

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ. Ústav strojírenské technologie BAKALÁŘSKÁ PRÁCE KOROZNÍ ODOLNOST POVLAKŮ PRO POLYGRAFII

MUKOADHEZIVNÍ ORÁLNÍ FILMY

SurTec ČR technický dopis 13B - 1 -

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA TRIBOLOGICKÉ VLASTNOSTI BEZPROUDOVÝCH POVLAKŮ Ni-P

JIŘÍ HÁJEK, ANTONÍN KŘÍŽ

JEDNOVÝBĚROVÉ TESTY. Komentované řešení pomocí programu Statistica

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

20 KP Galvano s.r.o. 19

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Materiálové laboratoře Chomutov s.r.o. Zkušební laboratoř MTL Luční 4624, Chomutov

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SVAROVÝCH SPOJŮ MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ T24 A P92. Ing. Petr Mohyla, Ph.D.

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

Povrchová úprava bez chromu Cr VI

Nové trendy v konstrukci pístů spalovacích motorů z hlediska tribologie

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektometrií

HODNOCENÍ VYBRANÝCH FUNKČNÍCH VLASTNOSTÍ POVLAKŮ NANESENÝCH ŽÁROVÝMI NÁSTŘIKY

TEREZ HT HT2 HTE PRO NEJVYŠŠÍ NÁROKY PŘI NÁHRADĚ KOVŮ ZA VYSOKÝCH PROVOZNÍCH TEPLOT.

CZ.1.07/1.1.30/ SPŠ

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A STRUKTURNÍ STABILITY SUPERSLITINY NA BÁZI NIKLU DAMERON. Karel Hrbáček a

Materiálové laboratoře Chomutov s.r.o. Zkušební laboratoř MTL Luční 4624, Chomutov

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

iglidur C500 otěruvzdornost do +250 C Produktová řada od strany 389

MATERIÁLY NA TVÁŘENÍ KOVŮ

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM DUPLEX COATING OF THE NIOBIUM-ALLOYED PM TOOL STEEL

VY_32_INOVACE_ELT-1.EI-12-MATERIALY PRO KONTAKTY. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Chyby měření 210DPSM

Katedra materiálu a strojírenské metalurgie DEGRADATION OF CONSTRUCTION MATERIAL OF A REACTOR FOR ACRYLATES PRODUCTION DEGRADACE KONSTRUKČNÍHO

Předpoklad o normalitě rozdělení je zamítnut, protože hodnota testovacího kritéria χ exp je vyšší než tabulkový 2

Novinky ve zkušebnách Výzkumného centra

VLIV MIKROSTRUKTURY SLINUTÝCH KARBIDŮ NA ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ A STROJNÍCH SOUČÁSTÍ

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Oddělení půdy a lesnictví

J.Kubíček 2018 FSI Brno

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ. Sledování jakostních ukazatelů mražených krémů pomocí NIR spektroskopie

Technologie I. Anodická oxidace hliníku. Referát č. 1. Povrchové úpravy

Nová nápravová ložiska ZKL. Ing. Vladimír Zikmund, ředitel ZKL Výzkum a vývoj, a.s. Jedovnická 8, Brno

Transkript:

Náhrada povlaků tvrdého chromu povlaky na bázi niklu Bc. Martin Chvojka Vedoucí práce: Ing. Dana Benešová Abstrakt Tato práce se zabývá galvanicky vyloučenými kompozitními povlaky na bázi niklu, které jsou vhodné jako ekvivalent pro povrchovou úpravu tvrdého chromování. Tyto povlaky vykazují taktéž vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení, avšak výhodou je nižší ekologické zatížení. Experiment se věnuje tvorbě Ni-P-kompozitních povlaků s použitím několika druhů mikro a nanomateriálů, jejichž přítomnost v povlacích byla prokázána pomocí SEM mikroskopie. Vzorky povlaků jsou testovány z hlediska tribologických vlastností. Sledované povlaky jsou vytvářeny a zkoumány za stejných podmínek, což umožňuje jejich vzájemné porovnávání. Rozbor problematiky a získané výsledky jsou uvedeny a porovnány v této práci. Klíčová slova Náhrada tvrdého chromování, Kompozitní niklové povlaky, Nanomateriály v galvanotechnice 1. Úvod Povrchová úprava tvrdé chromování je v současné době velice často využívána a to na široké spektrum aplikací. Bohužel je s touto technologií spojeno mnoho negativních aspektů. I když jsou vlastnosti tohoto povlaku velice výhodné, jeho výroba je poměrně neekonomická a hlavně neekologická. Z toho důvodu je ve světě kladen veliký důraz na výzkum a aplikace spolehlivých náhrad této technologie. Rozbor sledované problematiky nám umožní nahlédnout do technologických možností a směrů vývoje náhradních povlaků. Progresivní nezastavitelný vývoj v oblasti nanotechnologií určuje oblast, kde je pravděpodobná možná náhrada za tvrdé chromování. Tato práce se zaměřuje na galvanicky vyloučené kompozitní povlaky na bázi niklu s mikro a nano disperzní částí, experimentálním pokovením vzorků kompozitními povlaky jejich následným tribologickým testováním a vyhodnocením. Dále jsou povlaky sledovány z hlediska SEM mikroskopie a spektrometrie, tak aby byla prokázaná existence disperzního materiálu v povlaku a tedy existence kompozitního povlaku. [1,2]

1.1 Elektrolyticky vyloučený slitinový povlak Ni P Jedná se o slitinový povlak složená z niklu a fosforu. Tvrdost povlaku je jednou z nejžádanějších vlastností při hledání náhrady za tvrdochromové povlaky. Lázně Ni - P mohou být využívány jako základ pro tvorbu povlaků složených z více disperzních částí. Kompozitní povlaky využívající matrice slitinového povlaku nikl - fosfor jsou velmi příhodné pro zvýšení tvrdosti povrchu. Dále je možno pro ještě vyšší tvrdost tepelně vytvrzovat, kdy však dojde ke snížením odolnosti prosti opotřebení. Maximální tvrdosti je dosaženo precipitací Ni 3 P ze supersaturovaného Ni - P povlaku na základním materiálu. [1,2] Tabulka 1 Složení a vlastnosti povlaku Ni P [1,2] Povlak Ni-P Složení: Nikl Fosfor 87-89 hm.% 11-13 hm.% Tvrdost 550 600 HV 0,05 Otěr 2 mg na 1000 zdvihů Tabulka 2 Pracovní podmínky lázně Ni P [1,2] Hodnota ph 2,6 (2,5-2,7) Teplota 60 C (55-60 C) Proudová hustota 4 A na 1 dm 2 Rychlost vylučování 0,4 µm za 1min při 4 A na 1 dm 2 Parametry lázně byly nastaveny přesně podle specifikací výrobce. Proudová hustota byla dle rozměrů pokovovaných tablet vypočítána na I = 0,5 A. Při tomto proudu lze vyloučit povlak o tloušťce cca 10 µm přibližně za dobu 25 min. Tribologické vlastnosti byly testovány na přístroji Tribometr TOP 3 s normálovým zatížením 1 kg. Dále mimo koeficientů tření byl sledován i hmotnostní. Jako časový interval pro všechny měření bylo stanoveno 5 minut. Pro naše měření bylo zvoleno 35 cyklů za minutu, jeden cyklus má dráhu 190 mm. To znamená, že dráha při pěti minutovém měření je 33,25 m. Tabulka 3 Hmotnostní úbytky povlaku Ni P Tableta č. m0 [g] m5 [g] m10 [g] m15 [g] m20 [g] po 5 min [g] po 10 po 15 po 20 1. 18,883 18,8825 18,8822 18,8821 18,8815 0,0005 0,0008 0,0009 0,0015 2 18,8825 18,8817 18,8815 18,8812 18,8807 0,0008 0,0010 0,0013 0,0018 3 18,89 18,8896 18,8894 18,8892 18,8886 0,0004 0,0006 0,0008 0,0014 Směrodatná odchylka měření úbytků hmotnosti je 0,017245 g.

Tabulka 4 Koeficienty tření povlaku Ni P Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Měření µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] 1. 0,2408 0,2235 0,2423 0,2405 0,3219 0,3185 0,3824 0,3786 2 0,2261 0,2073 0,2991 0,2856 0,3364 0,3530 0,3446 0,3359 3 0,2453 0,2301 0,2655 0,2410 0,2954 0,2884 0,3921 0,3490 Směrodatná odchylka u měření statického koeficientu 0,017245 a u dynamického 0,018744. Obr. 2 a 3. SEM snímky povlaku Ni P s viditelným Fosforem v povlaku Pro ověření povlaku bylo použito technologie SEM mikroskopie. Tato technologie umožnuje také zjištění chemického složení povlaku, což je příhodné u slitinových a kompozitních povlaků. Pro toto ověření byl použit přístroj JEOL JSM-7610F s rozlišovací schopností až 0,8 nm a zvětšením 1 000 000 x, vybavený energo disperzním spektrometrem s detektorem X-Man 20 mm 2. Obr. 3, 4, 5. SEM snímky chemického složení oblasti povlaku Ni P

Obr. 6. SEM spektrogram chemického složení oblasti povlaku Ni P Na obrázcích je jasně patrná přítomnost povlaku Ni P. Niklová matrice plošného charakteru s kruhovými výstupky fosforu byla potvrzena pomocí spektrometrie, kdy byl její výskyt potvrzen na obdélníkové vybrané oblasti a dále byla přítomnost fosforu prokázána píkem v spektrogramu chemického složení povlaku. 1.2 Elektrolyticky vyloučený kompozitní povlak Ni P Al 2 O 3 Pro vytvoření povlaku byla použitá standartní lázeň Ni - P a do ní bylo rozdispergováno množství mikročástic Al 2 O 3 tak, aby byla dodržena koncentrace 10 gl -1, která je pro srovnání výsledků pro všechny další vytvořené kompozitní povlaky stejná. Pro všechny následující povlaky bylo stanoveno měření hmotnostních úbytků povlaků po 5 minutách. Rozměry částic korundu se pohybují okolo 3 až 5 µm. Tabulka 5 Hmotnostní úbytky povlaku Ni P Al 2 O 3 Meření č. m0 [g] m5 [g] m10 [g] m15 [g] m20 [g] po 5 po 10 po 15 po 20 1. 18,8945 18,8939 18,8932 18,8921 18,8918 0,0006 0,0013 0,0024 0,0027 2 18,892 18,8915 18,8909 18,8899 18,8891 0,0005 0,0011 0,0021 0,0029 3 18,8477 18,847 18,8467 18,846 18,8454 0,0007 0,0010 0,0017 0,0023 Směrodatná odchylka měření úbytků hmotnosti na tribometru TOP 3 byla u povlaku Ni P Al 2 O 3 0,00096 g.

Tabulka 6 Koeficienty tření povlaku Ni P Al 2 O 3 Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Měření č. µ stat [-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] 1. 0,3112 0,2901 0,3316 0,3046 0,3501 0,3180 0,3445 0,3221 2 0,3311 0,3001 0,3494 0,2917 0,3499 0,2912 0,3628 0,2925 3 0,2914 0,2889 0,3443 0,3129 0,3315 0,3270 0,3878 0,3571 Směrodatná odchylka u měření statického koeficientu je 0,01254 a u dynamického 0,013838. Obr. 7. a 8. SEM snímky povlaku Ni P Al 2 O 3 s viditelným korundem v povlaku Na vybrané obdélníkové oblasti je pomocí energo disperzního spektrometru zkoumáno zastoupení jednotlivými charakteristickými prvky. Obr. 9, 10, 11. SEM snímky chemického složení oblasti povlaku Ni P Al 2 O 3 Na obrázcích vytvořených pomocí SEM mikroskopu je jasně patrná přítomnost povlaku Ni P- Al 2 O 3. Niklová matrice obsahuje fosfor a dále byla potvrzena přítomnost částic korundu (Al 2 O 3 ), kde byl jeho výskyt potvrzen na obdélníkové vybrané oblasti přítomností prvku hliníku v útvarech (částicích) korundu.

Obr. č. 12. SEM spektrogram chemického složení oblasti povlaku Ni P Al 2 O 3 1.3 Elektrolyticky vyloučený kompozitní povlak Ni P D Opět byla použitá standartní otestovaná lázeň Ni P a do ní bylo rozdispergováno množství částic syntetického diamantu, tak, aby byla dodržena koncentrace 10 gl -1. Rozměry částic diamantu se pohybují okolo 3 až 5 µm. Tabulka 6 Hmotnostní úbytky povlaku Ni P D Měření č. m0 [g] m5 [g] m10 [g] m15 [g] m20 [g] po 5 po 10 po 15 po 20 1. 18,8537 18,8536 18,8534 18,8531 18,8528 0,0001 0,0003 0,0006 0,0009 2 18,8479 18,8476 18,8473 18,8471 18,847 0,0003 0,0006 0,0008 0,0009 3 18,8461 18,846 18,8457 18,8455 18,845 0,0001 0,0004 0,0006 0,0011 Tabulka 7 Koeficienty tření povlaku Ni P D Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Měření č. µ stat [-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] µ stat[-] µ dyn[-] 1. 0,3695 0,3255 0,4075 0,3869 0,4499 0,4335 0,4568 0,4422 2 0,3788 0,3291 0,4096 0,3788 0,4288 0,4476 0,4535 0,4399 3 0,3572 0,3333 0,3978 0,3627 0,4726 0,4405 0,4760 0,4349 Směrodatná odchylka u měření statického koeficientu je 0,0,010448 a u dynamického 0,005512. U úbytků hmotnosti byla její hodnota 0,00352 g.

Obr. 13. a 14. SEM snímky povlaku Ni P D s viditelnými částicemi diamantu v povlaku Obr. 14. a 15. SEM snímky chemického složení oblasti povlaku Ni P D s důrazem na přítomnost uhlíku Obr. 16. SEM spektrogram chemického složení oblasti povlaku Ni P D

Na snímcích vytvořených pomocí SEM mikroskopu je jasně patrná přítomnost povlaku Ni P D. Niklová matrice obsahuje fosfor a dále byla potvrzena přítomnost prvku uhlíku. Což potvrzuje přítomnost diamantových částic v povlaku. 1.4 Elektrolyticky vyloučený kompozitní povlak Ni P XLS Byla použitá standartní zavedená lázeň Ni - P a do ní bylo rozdispergováno množství částic syntetického jílu XLS laponitu, tak, aby byla dodržena koncentrace 10 gl -1. Dispergace probíhala pomocí ultrazvukového homogenizátoru. Rozměry částic XLS laponitu se pohybují okolo 50 až 500 nm. Tabulka 8 Hmotnostní úbytky povlaku Ni P XLS Měření č. m0 [g] m5 [g] m10 [g] m15 [g] m20 [g] po 5 po 10 po 15 po 20 1. 18,8439 18,8438 18,8437 18,8436 18,8434 0,0001 0,0002 0,0003 0,0005 2 18,8437 18,8436 18,8434 18,8433 18,8431 0,0001 0,0003 0,0004 0,0006 3 18,7651 18,765 18,7649 18,7648 18,7645 0,0001 0,0002 0,0003 0,0006 Směrodatná odchylka u měření úbytků hmotnosti je 0,000197 g. Tabulka 9 Koeficienty tření povlaku Ni P XLS Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Měření µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] 1. 0,1750 0,1689 0,1841 0,1768 0,1858 0,1788 0,2015 0,1925 2 0,1952 0,1852 0,1995 0,1855 0,2051 0,1996 0,2206 0,2010 3 0,1999 0,1925 0,2001 0,1960 0,2155 0,1997 0,2281 0,2223 Směrodatná odchylka u měření statického koeficientu je 0,0,001829 a u dynamického 0,001665. Obr. 17. a 18. SEM spektrogram chemického složení povlaku Ni P XLS se zobrazením fosforu

Obr. 19, 20, 21. SEM snímky chemického složení oblasti povlaku Ni P XLS s důrazem na přítomnost Mg, Na, Si Na snímcích vytvořených pomocí SEM mikroskopu je patrná přítomnost povlaku Ni P XLS. Nikl-Fosforová matrice obsahuje v SEM snímcích oblasti výskytu prvků Al, Mg, Si, ze kterých se syntetický jíl XLS laponit primárně skládá. 1.5 Elektrolyticky vyloučený kompozitní povlak Ni P CNT Vznik povlaku Ni P CNT byla vytvořen ze standardní zavedené lázně Ni - P a do ní bylo rozdispergováno množství částic nanotrubic uhlíku, tak, aby byla dodržena koncentrace 10 gl -1. Dispergace probíhala pomocí ultrazvukového homogenizátoru. Průměry trubic CNT se pohybují okolo až 5 µm avšak stěny jsou v rozměrech nano. Tabulka 10 Hmotnostní úbytky povlaku Ni P CNT Meření č. m0 [g] m5 [g] m10 [g] m15 [g] m20 [g] po 5 po 10 po 15 po 20 1. 18,4635 18,4633 18,463 18,4628 18,4626 0,0002 0,0005 0,0007 0,0009 2 18,4487 18,4485 18,4484 18,4482 18,448 0,0002 0,0003 0,0005 0,0007 3 18,4485 18,4482 18,4481 18,4479 18,4478 0,0003 0,0004 0,0006 0,0007 Tabulka 11 Koeficienty tření povlaku Ni P CNT Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Měření µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] 1. 0,1814 0,1437 0,1674 0,1602 0,1844 0,1799 0,1845 0,1841 2 0,1604 0,1451 0,1711 0,1673 0,1744 0,1716 0,1808 0,1782 3 0,1794 0,1554 0,1828 0,1702 0,1890 0,1870 0,1925 0,1885 Směrodatná odchylka u měření statického koeficientu je 0,0,0067512 a u dynamického 0,004982 a u měření úbytku hmotností 0,0,00271 g.

Obr. 22 a 33. SEM snímky povlaku Ni P CNT s viditelnými dutinami nanotrubic Obr. 24, 25, 26. SEM snímky chemického složení oblasti povlaku Ni P CNT s důrazem na přítomnost uhlíku Obr. 27. SEM spektrogram chemického složení oblasti povlaku Ni P CNT Na snímcích je jasně patrná přítomnost povlaku Ni P CNT. Niklová matrice obsahuje uhlíkové nanotrubice. Jejich tvar je dokázaný ve snímcích povlaku. Jejich složení bylo prokázáno pomocí spektrometrie, kde je to dobře parné na vybrané oblasti v zobrazení četnosti uhlíku a fosforu. Což potvrzuje přítomnost uhlíkových nanotrubic v povlaku.

Hmotnostní úbytky povlaků [g] 1.5 Porovnání jednotlivých povlaků Díky tomu, že byly všechny povlaky vytvářeny za stejných podmínek, lze je tedy vzájemně mezi sebou porovnat a to z hlediska tribologických vlastností. Hmotnostní úbytky a vývoj koeficientů tření byly porovnány ve stanovených intervalech po 5 minutách. Dále byly porovnány průměrné statické a dynamické koeficienty tření na tribometru TOP 3. Tabulka 12 Porovnání hmotnostních úbytků jednotlivých povlaků Povlak po 5 po 10 po 15 po 20 NiP 0,0006 0,0008 0,0010 0,0016 NiP-Al2O3 0,0006 0,0011 0,0021 0,0026 NiP-D 0,0002 0,0004 0,0007 0,0010 Nip-XLS 0,0001 0,0002 0,0003 0,0006 NiP-CNT 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 Vývoj hmotnostních úbytků jednotlivých kompizitních povlaků 0,003 0,0025 0,002 0,0015 0,001 0,0005 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [min] Ni-P Ni-P-Al2O3 Ni-P-D Ni-P-XLS Ni-P-CNT σnip = 0,0005167 g σnip-al2o3 = 0,0009604 g σnip-d = 0,0003517 g σnip-cnt = 0,0001972 g σ NiP-XLS = 0,0002709 g Obr. 28. Srovnání hmotnostních úbytků jednotlivých kompozitních povlaků v čase Z výše uvedené tabulky je patrné, že všechny vytvořené povlaky vydržely pracovat 20 minut na tribometru TOP 3. U žádného povlaku nedocházelo k odskokům při translačně-rotačnímu pohybu tribologické dvojice. Tribologická dvojice nevyužívala žádného maziva. Jednalo se vždy o styk povlak základní materiál. Z povlaků, které byly testovány, měl nejmenší hmotnostní Ni P XLS, ne však o tolik menší než Ni P CNT a Ni P D, které se mezi sebou liší jen málo. Největšího hmotnostního úbytku dosáhl povlak Ni P Al 2 O 3, kde je to patrně zapříčiněno částicemi korundu, kde při testování tribologické dvojice docházelo k jejich vylamování a vydírání povlaku. Základní povlak Ni P také není z tribologického hlediska nejvhodnější jako náhrada tvrdého chromu. Zde je naprosto patrný přínos mikro a nanomateriálů pro výsledné tribologické vlastnosti povlaků.

Hotnota koeficientu tření [-] Hodnoty statiických koeficientů [-] Tabulka 13 Porovnání koeficientů tření jednotlivých povlaků Koeficient tření 5 min Koeficient tření 10 min Koeficient tření 15 min Koeficient tření 20 min Povlak µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] µ stat [-] µ dyn [-] NiP 0,2374 0,2203 0,2690 0,2557 0,3179 0,3200 0,3730 0,3545 NiP-Al2O3 0,3112 0,2930 0,3418 0,3031 0,3438 0,3121 0,3650 0,3239 NiP-D 0,3685 0,3293 0,4050 0,3761 0,4504 0,4405 0,4621 0,4390 NiP-XLS 0,1900 0,1822 0,1946 0,1861 0,2021 0,1927 0,2167 0,2053 NiP-CNT 0,1737 0,1481 0,1738 0,1659 0,1826 0,1795 0,1859 0,1836 Porovnání hodnot statického koeficientu jednotlivých povlaků 0,5000 0,4500 0,4000 0,3500 0,3000 0,2500 0,2000 0,1500 0,1000 0,0500 0,0000 0 5 10 15 20 25 Čas [min] Ni-P Ni-P-Al2O3 Ni-P-D Ni-P-XLS Ni-P-CNT σnip = 0,0187 [-] σnip-al2o3 = 0,0138 [-] σnip -D = 0,0055 [-] σnip -XLS = 0,0017 [-] σnip -CNT = 0,0050 [-] Obr. 29. Srovnání statického koeficientu tření jednotlivých kompozitních povlaků 0,4500 0,4000 0,3500 0,3000 0,2500 0,2000 0,1500 0,1000 0,0500 0,0000 Průměrné hodnoty statického koeficentu tření 0,2993 0,3405 0,4215 0,2009 0,1790 Ni-P Ni-P-Al2O3 Ni-P-D Ni-P-XLS Ni-P-CNT σnip = 0,0172 [-] σnip-al2o3 = 0,0125 [-] σnip -D = 0,0104 [-] σnip -XLS = 0,0018 [-] σnip -CNT = 0,0068 [-] Obr. 30. Srovnání statického koeficientu tření jednotlivých kompozitních povlaků

Hotnota koeficientu tření [-] Hodnoty dynamických koeficientů [-] 0,5000 0,4000 0,3000 0,2000 0,1000 0,0000 Porovnání hodnot dynamického koeficientu tření jednotlivých povlaků Ni-P Ni-P-Al2O3 Ni-P-D Ni-P-XLS Ni-P-CNT 0 5 10 15 20 25 Čas [min] σnip = 0,0172 [-] σnip-al2o3 = 0,0125 [-] σnip -D = 0,0104 [-] σnip -XLS = 0,0018 [-] σnip -CNT = 0,0068 [-] Obrázek 31. Srovnání dynamického koeficientu tření jednotlivých kompozitních povlaků Průměrné hodnoty dynamického koeficentu tření 0,4500 Ni-P 0,4000 Ni-P-Al2O3 0,3500 Ni-P-D 0,3000 Ni-P-XLS 0,2500 0,2000 0,1500 0,1000 0,0500 0,0000 0,2876 0,3080 0,3962 0,1916 0,1693 Ni-P-CNT σnip = 0,0187 [-] σnip-al2o3 = 0,0138 [-] σnip -D = 0,0055 [-] σnip -XLS = 0,0017 [-] σnip -CNT = 0,0050 [-] Obr. 32. Srovnání dynamického koeficientu tření jednotlivých kompozitních povlaků Výše uvedená tabulka a grafy shrnují statické a dynamické koeficienty třeni všech vytvořených a testovaných povlaků. Nejvýhodnější povlak pro jeho otěruvzdorné vlastnosti je povlak Ni P CNT, který je na tom velice podobně jako povlak Ni P XLS, jehož koeficienty tření jsou jen o málo vyšší. Růst koeficientu tření těchto povlaků je navíc v porovnání s ostatními výrazně nižší.

2. Závěr V tomto experimentu bylo vytvořeno zařízení pro zkušební pokovení vzorků testovanými kompozitními povlaky se slitinovou matricí Ni P a disperzním materiálem o mikro až nano rozměrech. Vytvořené povlaky byly testovány z hlediska tribologie. Byly sledovány hmotnostní úbytky povlaků, statický a dynamický koeficient tření. Z výsledků je patrné, že přínos disperzních materiálů na tribologické vlastnosti je nemalý. Nejnižší hmotnostní měl povlak Ni P XLS. Jeho koeficienty tření jsou ale vyšší než u kompozitního povlaku Ni P CNT. Tento rozdíl však není markantní, proto bych oba tyto povlaky volil jako nejvýhodnější z vytvořených povlaků. Povlak Ni P XLS bych volil pro potřeby otěruvzdornosti. Povlak Ni P CNT, díky přítomnosti uhlíku jako samomazného prvku by byl vhodný jako kluzný povlak. Tyto dva povlaky by mohly být v budoucnu využity jako náhrada za povrchovou úpravu tvrdé chromování. Tento experiment prokázal výrazné zlepšení tribologických vlastností slitinového povlaku Ni P při použití disperzních částic a vytvořením kompozitních povlaků. Tato problematika si jistě zasluhuje další výzkum a to hlavně v oblastech druhů disperzního materiálu, jeho rozměrech a koncentraci a také v tepelném vytvrzení. Literatura: [1] BENEŠOVÁ D. KOMPOZITNÍ GALVANICKÉ POVLAKY, časopis Povrcháři Dostupné z: http://povrchari.cz/kestazeni/201104_povrchari.pdf [2] JEONG, D. H., et al. The relationship between hardness and abrasive wear resistance of electrodeposited nanocrystalline Ni P coatings. Scripta Materialia, 2003, 48.8: 1067-1072. Dostupné z: http://144.206.159.178/ft/940/86125/1456226.pdf