Po przeprowadzonych analizach prezentowane rozwiązanie w niniejszej pracy jest jedną z wielu możliwości polepszających właściwości mechaniczne i tribologiczne części ze stopów aluminium. Z tego względu wykonano badania ukierunkowane głównie na zwiększenie odporności na zużycie ścierne. W tym celu skupiono się na możliwości zastosowania nanokompozytowej warstwy na używanym szeroko w okrętownictwie, motoryzacji oraz lotnictwie stopie AW-7075. Jednak konfiguracje i kompozycje w zakresie składu chemicznego warstw mogą być różne, zwłaszcza że przykładowo wynaleziony grafen w ostatnim czasie cieszy się dużym zainteresowaniem wśród badaczy. Jest on również stosowany jako faza dyspersyjna w podobnych wytwarzanych powłokach borowych i niklowych. Z drugiej strony obserwuje się również sporo badań nad powłokami samosmarnymi, w których składzie można znaleźć, np. cząstki MoS2, grafitu lub PTFE. Stąd w przeprowadzonych badaniach tribologicznych zastosowano, m.in. suchy smar MoS2.
Przedstawione rozwiązanie nie wyczerpuje do końca potrzeb z zakresu wymagań i oczekiwań odporności na zużycie ścierne wobec stopów aluminium, zwłaszcza że faz dyspersyjnych może być więcej niż jedna w osadzonej warstwie, która może pełnić jednocześnie więcej funkcji.
Najwłaściwszym kierunkiem dalszego rozwoju tego typu systemów areologicznych, w postaci warstw osadzonych na stopach aluminium, są badania, m.in. nad równie twardymi lub twardszymi warstwami, posiadających jednocześnie właściwości samosmarne w celu podjęcia próby dalszego zmniejszania procesów zużyciowych. Drugim powodem jest tworzenie części skutecznie zabezpieczonych przed nadmiernym zużyciem lub przyśpieszonym zniszczeniem w przypadku, np.
Strona 125 z 134
braku smarowania z powodu awarii pompy oleju w maszynie. Inną potrzebą jest prowadzenie badań nad wielowarstwowymi powłokami składającymi się z różnych warstw wytworzonych różnymi technologiami w celu określenia możliwości ich łączenia. W ten sposób można podejmować szersze próby, m.in. łączenia różnych oczekiwanych właściwości oraz cech każdej z warstw z jednoczesnym zachowaniem zasady synergizmu. Tworzenie tego typu warstw ochronnych jest jednym ze skutecznych sposobów rozwiązywania niektórych ważnych problemów istniejących w eksploatacji maszyn – głównie w obszarze zużycia i tribologii.
Strona 126 z 134 LITERATURA
[1] Blicharski M., Inżynieria powierzchni, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 2012
[2] Burakowski T., Rozważania o synergizmie w inżynierii powierzchni, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2004
[3] Burakowski T., Areologia podstawy teoretyczne, Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2013
[4] Cicholska M., Czechowski M., Materiałoznawstwo okrętowe, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2005
[5] Dudzik K., Analiza możliwości zastosowania zgrzewania tarciowego metodą FSW elementów konstrukcji okrętowych wykonanych ze stopu AlZn5Mg1, Akademia Morska w Gdyni, Rozprawa Doktorska, Gdynia 2012
[6] Jurczak W., Wpływ składu chemicznego i obróbki cieplnej na własności mechaniczne i odporność korozyjną stopów układu Al-Zn-Mg przeznaczonych na spawane konstrukcje okrętowe, Politechnika Gdańska, Rozprawa Doktorska, Gdańsk 1997
[7] Kalemba I., Mikrostruktura i własności połączeń stopów aluminium wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału spoiny, Akademia Górniczo – Hutnicza, Rozprawa Doktorska, Kraków 2010
[8] Starosta R., Dyl T., Obróbka powierzchniowa, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2008
[9] Kupczyk M. J., Wytwarzanie i eksploatacja narzędzi skrawających z powłokami przeciwzużyciowymi, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2009
[10] Żak T., Poradnik galwanotechnika, WNT, Warszawa 1985
[11] Ozimina D., Madej M., Senatorski J., Wytwarzanie przeciwzużyciowych warstw powierzchniowych typu Ni-P-Al2O3, INŻYNIERIA POWIERZCHNI NR 4 – 2006
[12] Kwiatkowski L., Tomassi P., Powłoki Konwersyjne na blachach aluminiowych – technologie wytwarzania i metody badań, INŻYNIERIA POWIERZCHNI NR 1 – 2009
[13] Słowiński B., Inżynieria eksploatacji maszyn, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2011
[14] Legutko S., Eksploatacja maszyn, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2007
[15] Młynarczak A., Preparaty eksploatacyjne stosowane w olejach smarowych, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni nr 64 Eksploatacja Urządzeń Okrętowych, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2010
[16] Trzaska M., Struktura i właściwości warstw kompozytowych Ni-P/SiC wytwarzanych metodą redukcji chemicznej na aluminium i jego stopach, Przemysł chemiczny, 2014
[17] Duda L., Turkiewicz-Głęboki A., Bezprądowe wydzielanie powłok kompozytowych typu NiP – ZrO2, KOMPOZYTY (COMPOSITES) 3(2003)6, 35-38, Wrocław 2003
[18] Czapczyk K.; Suszynski M.; Legutko, S.; Furmanski, L.; Grobelny, P., Analiza możliwości zastosowania w pojazdach kolejowych kół zębatych ze stopu aluminium, 16th International Conference „Automation in Production Planning and Manufacturing“, Zilina 2015
Strona 127 z 134
[19] K. Chronowska-Przywara, M. Kot, S. Zimowski, Techniki badawcze w analizie właściwości mechanicznych i tribologicznych cienkich warstw i powłok, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Transport z. 83, Nr kol. 1904, 2014
[20] D. Śmierzchalski, M. Wieczorowski, Szybki pomiar odporności na zarysowanie powierzchni produktów do celów przemysłowych i edukacyjnych, Inżynieria Maszyn, R. 18, z. 3, 2013
[21] K. Chronowska-Przywara, M. Kot, Wpływ parametrów badań na deformację i pękanie układu powłoka – podłoże w wyniku próby zarysowania, TRIBOLOGIA, 2-2014, 19-29
[22] Shilong Wang, Xuefei Huang, Mengixiao Gong, Weigang Huang, Microstructure and mechanical properties of Ni-P-Si3N4 nanowire electroless composite coatings, Applied Surface Science 357 (2015) 328-332
[23] A. Farzeneh, M. Mohammadi, M. Ehteshamzadeh, F. Mohammadi, Electrochemical and structural properties of electroless Ni-P-SiC nanocomposite coatings, Applied Surface Science 276 (2013) 697-704
[24] S. Karthikeyan, B. Ramamoorthy, Effect of reducing agent and nano Al2O3 particles on the properties of electroless Ni-P coating, Applied Surface Science 307 (2014) 654-660
[25] J.N. Balaraju, V. Ezhil Selvi, K.S. Rajam, Electrochemical behavior of low phosphorus electroless Ni-P-Si3N4 composite coatings, Materials Chemistry and Physics 120 (2010) 546-551
[26] M. Franco, W. Sha, G. Aldic, S. Malinov, H. Cimenoglu, Effect of reinforcement and heat treatment on elevated temperaturę sliding of electroless Ni-P/SiC composite coatings, Tribology International 97 (2016) 265-271
[27] R. Soleimani, F. Mahboubi, S.Y. Arman, M. Kazemi, A. Maniee, Development of mathematical model to evaluate microstructure and corrosion behavior of electroless Ni–P/nano-SiC coating deposited on 6061 aluminum alloy, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 23 (2015) 328-337
[28] Matik Ulas, Structural and wear properties of heat-treated electroless Ni-P alloy and Ni-P-Si3N4 composite coatings on iron based PM compacts, Surface & Coatings Technology 302 (2016) 528-534 [29] M. Trzaska, Studies of the structure and properties of Ni-P and Ni-P/Si3N4 surface layers deposited on aluminum by the electroless method, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 43, Issue 1, November 2010, 269-275
[30] M. Szala, E.A. Kot, Influence of repainting on the mechanical properties, surface topography and microstructure of polyester powder coatings, Advances in Science and Technology Research Journal, Vol. 11, Issue 2, June 2017, 159-165
[31] G. Krolczyk, P. Raos, S. Legutko, Experimental analysis of surface roughness and surface texture of machined and fused deposition modelled parts, Tehnički Vjesnik - Technical Gazette, 21, 1 (2014) 217 – 221
[32] P. Nieslony, G.M. Krolczyk, K. Zak, R.W. Maruda, S. Legutko, Comparative assessment of the mechanical and electromagnetic surfaces of explosively clad Ti-steel plates after drilling process, Precision Engineering, 47, pp. 104 - 110 (2017)
[33] S. Wojciechowski, R.W. Maruda, S. Barrans, P. Nieslony, G.M. Krolczyk, Optimisation of machining parameters during ball end milling of hardened steel with various surface inclinations, Measurement, 111, pp. 18 – 28 (2017)
Strona 128 z 134
[34] R. Maruda, S. Legutko, G. Krolczyk, P. Raos, Influence of cooling conditions on the machining process under MQCL and MQL conditions, Tehnicki Vjesnik – Technical Gazette, 22 (4), pp. 965 – 970 (2015)
[35] G.M. Krolczyk, R.W. Maruda, P. Nieslony, M. Wieczorowski, Surface morphology analysis of Duplex Stainless Steel (DSS) in Clean Production using the Power Spectral Density, Measurement, 94, pp. 464 – 470 (2016)
[36] Rong Hu, Yongyao Su, Hongdong Liu, Deposition behaviour of nickel phosphorus coating on magnesium alloy in a weak corrosive electroless nickel plating bath, Journal of Alloys and Compounds, 658 (2016) 555-560
[37] Hui Ming Jin, Shi Hang Jiang, Lin Nan Zhang, Microstructure and corrosion behavior of electroless deposited Ni-P/CeO2 coating, Chinese Chemical Letters, 19 (2008) 1367-1370
[38] Trzaska M., Cieślak G., Mazurek A., Structure and properties of Ni-P/PTFE composite coatings produced by chemical reduction method, Composites Theory and Practice (2016) 174-179
[39] Woźniak J.T., Trzaska M., Cieślak G., Cygan T., Kostecki M., Olszyna A., Preparation and mechanical properties of alumina composites reinforced with nickel-coated graphene, Ceramics International 42 (2016) 8597-8603
[40] Georgiza E., Gouda V., Vassiliou P., Production and properties of composite Ni-B-SiC coatings, Surface & Coatings Technology 325 (2017) 46-51
[41] Niksefat V., Ghorbani M., Mechanical and electrochemical properties of ultrasonic-assisted electroless deposition of Ni-B-TiO2 composite coatings, Journal of Alloys and Compounds 633 (2015) 127-136
[42] Madah F., Amadeh A.A., Dehghanian Ch., Incestigation on the phase transformation of electroless Ni-B coating after dry sliding against alumina ball, Journal of Alloys and Compounds 658 (2016) 272-279
[43] Zielińska K., Stankiewicz A., Szczygieł I., Electroless deposition of Ni-P-nano-ZrO2 composite coatings in presence of various types of surfactants, Journal of Colloid and Interface Science 377 (2012) 362-367
[44] Zhen Li, Jingbo Wang, Jinjun Lu, Junhu Meng, Tribological characteristics of electroless Ni-P-MoS2 composite coatings at elevated temperatures, Applied Surface Science 264 (2013) 516-521 [45] Trzaska M., Warstwy kompozytowe Ni-P/Si3N4 wytwarzane metodą chemiczną na aluminium i jego stopach, Inżynieria Materiałowa, Rok XXIX, nr 6/2008, 657-660
[46] Wyszyńska A., Trzaska M., Kinetyka osadzania warstw kompozytowych Ni-P-Si3N4, Kompozyty (Composites) 3(2003)6, 8-11
[47] Varga G., Szigeti F., Dezso G., Examination of Surface roughness of burnished workpieces, 93-98, Buletin Stiintific, Seria C, Fascicola: Mecanica, Tribologie, Tehnologia Constructiilor de Masini, ISSN 1224-3264, Volume 2015 No. XXIX, Universitatea tehnica din Cluj-Napoca, ULTPRESS 2015
[48] Fledrich G., Keresztes R., Surface specialities of turned ceramics (ZrO2), 34-37, Buletin Stiintific, Seria C, Fascicola: Mecanica, Tribologie, Tehnologia Constructiilor de Masini, ISSN 1224-3264, Volume 2015 No. XXIX, Universitatea tehnica din Cluj-Napoca, ULTPRESS 2015
[49] Boanta C-I., Bolos V., Aspects of roughness of worm-face wheel flanks with modified geometry obtained be methods processing with tangential advance, 14-17, Buletin Stiintific, Seria C, Fascicola:
Strona 129 z 134
Mecanica, Tribologie, Tehnologia Constructiilor de Masini, ISSN 1224-3264, Volume 2015 No. XXIX, Universitatea tehnica din Cluj-Napoca, ULTPRESS 2015
[50] Królczyk G.M., Morfologia powierzchni stali duplex po procesie toczenia na sucho i z chłodzeniem, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 2015
[51] Hyla I., Wybrane zagadnienia z inżynierii materiałów kompozytowych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1978
[52] Biestkowa T., Szmidt K., Żak T., Błyszczące powłoki galwaniczne miedź-nikiel-chrom, Galwanotechnika dla praktyków, Wydawnictwa naukowo-techniczne, Warszawa 1963
[53] Banaszkiewicz T., Cynkowanie, kadmowanie, cynowanie, miedziowanie i ołowiowanie, Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1960
[54] Ścieszka S.F., Żołnierz M., Eksploatacja maszyn, część 1, Trwałość eksploatacyjna i regeneracja elementów maszyn, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2012
[55] Osiński Z., Podstawy konstrukcji maszyn, Wydanie drugie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012
[56] Norma PN-EN ISO 4527, Powłoki metalowe. Powłoki autokatalityczne (bezprądowe) ze stopu nikiel-fosfor. Wymagania techniczne i metody badań, Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2005 [57] Norma PN-EN 1071-13, Techniczna ceramika zaawansowana – Metody badania powłok ceramicznych – Część 13: Oznaczanie szybkości ścierania metodą igły i tarczy, Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2010
[58] Norma PN-EN 1071-12, Techniczna ceramika zaawansowana – Metody badania powłok ceramicznych – Część 12: Badanie ścieralności ruchem posuwisto-zwrotnym, Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2010
[59] Pelczar P., Kot M., Wybrane właściwości nanostrukturalnych wielowarstwowych powłok PVD otrzymanych na bazie azotków tytanu, aluminium i chromu, Obróbka skrawaniem Innowacje, cz.2, Szkołą Obróbki Skrawaniem, Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Kraków 2008, 199-208
[60] Kasina J., Wszołek J., Smuk B., Nowe materiały narzędziowe, Obróbka skrawaniem Innowacje, cz.2, Szkoła Obróbki Skrawaniem, Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Kraków 2008, 167-174
[61] Klimczyk P., Figiel P., Dziwisz T., Jaworska L., Kompozyty cermetalowe z udziałem mikro- i nanometrycznych proszków TiC spiekane wysokociśnieniowo i swobodnie, Obróbka skrawaniem Innowacje, cz.2, Szkołą Obróbki Skrawaniem, Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Kraków 2008, 183-190 Transport, Vol. 19, No. 3, Warsaw 2012
Strona 130 z 134
[67] Moćko W., Kowalewski Z.L., Dynamic properties of aluminum alloys used in automotive industry, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 2, Warsaw 2012
[68] Szymczyk E., Jachimowicz J., Prasek Ł., Piątkowska A., Friction coefficient determination based on the results of ball-on-flat test, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 1, Warsaw 2012
[69] Kostrzewa S., Kowalczyk S., Rożniatowski K., Materiały stosowane w łożyskach ślizgowych – stan obecny i tendencje rozwojowe, Inżynieria materiałowa, Nr 5/2007, Rok XXVIII, 840-845
[70] Kopyściański M., Mikrostruktura i własności mechaniczne połączeń stopu Al-Zn-Mg-Cu modyfikowanego Sc wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny, Akademia Górniczo – Hutnicza, Rozprawa Doktorska, Kraków 2013
[71] Dudzik K., Mechanical properties of 5083, 5059 and 7020 aluminum alloys and their joints welded by MIG, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 3, Warsaw 2011
[72] Dobrzański L.A., Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006
[73] Rhodes C.G., Mahoney M.W., Bingel W.H., Spurling R.A., Bampton C.C., Effects of friction stir welding on microstructure of 7075 aluminum, Scripta Materialia, 36, 69-75 (1997)
[74] Balaraju J.N., Rajam K.S., Electroless Deposition of Ni-Cu-P, Ni-W-P and Ni-W-Cu-P Alloys., J.
Surface and Coatings Technology, 195, 154-161 (2005)
[75] Elansezhian R., Ramamoorthy B., Kesavan Nair P., Effect of surfactants on the mechanical properties of electroless (Ni–P) coating, Surface and Coatings Technology, 203, 709-712 (2008) [76] Tsai Y., Wu F., Chen Y., Peng P., Duh J., Tsai S., Thermal stability and mechanical properties of Ni-W-P electroless deposits. Surface and Coatings Technology, 146-147, 502–507 (2001)
[77] Staia M.H., Castillo E.J., Puchi E.S., Lewis B., Hintermann H.E., Wear performance and mechanism of electroless Ni-P coating, Surface and Coatings Technology, 86-87, 598–602 (1996)
[78] Sahoo P., Das Kalyan S., Tribology of electroless nickel coatings - a review, Materials and Design, 32, 1760–1775 (2011)
[79] Zhao Q., Liu Y., Müller-Steinhagenb H., Liuc G., Graded Ni–P–PTFE coatings and their potential applications, Surface and Coatings Technology, Vol. 155, 279–284 (2002)
[80] Alirezaei S., Monirvaghefi S.M., Salehi M., Saatchi A., Wear behavior of Ni–P and Ni–P–Al2O3 electroless coatings, Wear, 262, 978–985 (2007)
[81] Krishnan Hari K., John S., Srinivasan K.N., Praveen J., Ganesan M., Kavimani P.M., An overall aspect of electroless Ni-P depositions—A review article, Metallurgical and Materials Transactions, 37, 1917–1926 (2006)
[82] Błażewski S., Mikoszewski J., Pomiary twardości metali, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa 1981
[83] Bijak-Żochowski M., Jaworski A., Krzesiński G., Zagrajek T.: Mechanika materiałów i konstrukcji Tom 1. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006
[84] Bijak-Żochowski M., Jaworski A., Krzesiński G., Zagrajek T.: Mechanika materiałów i konstrukcji Tom 2. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006
[85] Pokorska I., Wpływ szybkości obciążenia na twardość wyznaczaną metodą DSI, Inżynieria Powierzchni, vol. 32, 4/2011, pp. 672-675
Strona 131 z 134
[86] Wojciechowski S., Maruda R. W., Nieslony P., Krolczyk G.M.: Investigation on the edge forces in ball end milling of hardened steel, International Journal of Mechanical Sciences. 119/2016, pp. 360 – 369
[87] Nieslony P., Cichosz P., Krolczyk G.M., Legutko S., Smyczek D., Kolodziej M.: Experimental studies of the cutting force and surface morphology of explosively clad Ti–steel plates. Measurement, 78/2016, pp. 129 – 137
[88] Krolczyk G., Legutko S., Stoic A.: Influence of cutting parameters and conditions onto surface hardness of duplex stainless steel after turning process. Tehnički Vjesnik - Technical Gazette, 20, 6/2013, pp. 1077-1080
[89] Praca zbiorowa Autorów Czechosłowackich, Niemieckich, Polskich, Węgierskich, Aluminium Poradnik, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1967
[90] Trzaska M., Cieślak G., Nanokrystaliczne powłoki wielowarstwowe Cu/Ni wytwarzane metodą elektrokrystalizacji, Inżynieria Materiałowa, 2013/5
[91] Trzaska M., Cieślak G., Zużycie tribologiczne nanokrystalicznych powłok wielowarstwowych Ni/Cu, Inżynieria Materiałowa 2015/2
[92] Trzaska M., Cieślak G., Mazurek A., Corrosion properties of Ni-P and Ni-B alloy coatings produced by chemical method, Ochrona przed korozją, 2015/11
[93] Cieślak G., Mazurek A., Bartoszek W., Trzaska M., Corrosion properties of Ni-B/Al2O3 composites layers produced by electroless method, Ochrona przed korozją, 2017/7
[94] Trzaska M., Kucharska B., Właściwości korozyjne warstw kompozytowych Ni-P/Si3N4 wytwarzanych metodą redukcji chemicznej na aluminium, Ochrona przed korozją, 2009/11
[95] Kucharska B., Trzaska M., Odporność korozyjna warstw kompozytowych Ni-P/MoS2 wytwarzanych metodą redukcji chemicznej na aluminium, Ochrona przed korozją, 2010/11
[96] Kucharska B., Trzaska M., Struktura i właściwości tribologiczne warstw kompozytowych Ni-P/MoS2, Inżynieria Materiałowa, 4, (2011)
[97] Kucharska B., Trzaska M., Kształtowanie struktury i właściwości nanokompozytowych warstw Ni/Si3N4/PTFE metodą elektrokrystalizacji, Inżynieria Materiałowa, 2012/6
[98] https://www.ipsa-autoteile.de/en/
[99] Jaśkiewicz Z., Mosty napędowe, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1977
[100] Czapczyk K., Analiza konstrukcji oraz metod zabezpieczeń antykorozyjnych pojazdów kolejowych, Logistyka nr 3/2012, 359-367
[101] Hino M., Effect of zincate treatment on adhesion of electroless Ni-P coating onto various aluminium alloys, Materials Transactions, vol. 50, no. 9 (2009) pp. 2235 – 2241
[102] Vijayanand M., Elansezhian R., Effect of different pretreatments and heat treatment on wear properties of electroless Ni-B coatings on 7075-T6 aluminum alloy, Procedia Engineering 97 (2014), 1707-1717
[103] Prasanta Sahoo, Suman Kalyan Das, Tribology of electroless nickel coatings – A review, Materials & Design, Vol. 32, Issue 4, April 2011, 1760-1775
[104] Sudagar J., Lian J, Sha W., Electroless nickel, alloy, composite and nano coatings – A critical review, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 571, September 2013, 183-204
Strona 132 z 134
[105] Balaraju J.N., Seshadri S.K., Preparation and characterization of electroless Ni-P and Ni-P-Si3N4 composite coatings, Transactions of The Institute of Metal Finishing, 1999
[106] Sudagar J., Venkateswarlu K., Lian J., Dry sliding wear properties of a 7075-T6 aluminum alloy coated with Ni-P (h) in different pretreatment conditions, Journal of Materials Engineering and Performance, September 2009, 810-818
[107] Kupczyk M. J., Inżynieria powierzchni: narzędzia skrawające, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2015
Strona 133 z 134 STRESZCZENIE
W niniejszej pracy doktorskiej przedstawiono rezultaty badań właściwości mechanicznych i tribologicznych, a także mikroskopowych i profilometrycznych warstw nanokompozytowych Ni-P/Si3N4 osadzonych na stopie aluminium AW-7075. Zagadnienie wypłynęło, m.in. z przemysłu kolejowego, w którym jeszcze rzadko stosuje się stopy aluminium na części maszyn, pomimo wyraźnie mniejszej masy właściwej w porównaniu do stali. Wynika to głównie z powodu małej odporności stopów aluminiowych na zużywanie ścierne warstwy wierzchniej. W ramach dysertacji wykonano badania możliwości zwiększenia twardości powierzchni i odporności na zużywanie ścierne części ze stopu aluminium przez zastosowanie warstwy nanokompozytowej o odpowiednim składzie chemicznym. Uzyskane wyniki stanowią podstawę do modyfikowania właściwości części wykonanych ze stopów aluminium przez nanoszenie na ich powierzchniach nanokompozytowych warstw Ni-P/Si3N4 metodą redukcji chemicznej. Pozwoli to na zwiększenie ich trwałości, niezawodności, a także rozszerzy zakres ich stosowania. Powierzchniowe warstwy nanokompozytowe Ni-P/Si3N4 zostały osadzone na powierzchni stopu aluminium metodą redukcji chemicznej w kąpieli galwanicznej zawierającej siarczan niklu NiSO4, fosforan(I) monosodu NaH2PO2 oraz fazę dyspersyjną Si3N4 w obecności kwasu hydroksypropionowego HO(CH2)2COOH. Do wytwarzania warstw kompozytowych stosowano materiał ceramiczny Si3N4 w postaci polidyspersyjnego proszku o wielkości cząstek rzędu 20 ÷ 25 nm. Fazę dyspersyjną Si3N4 scharakteryzowano za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Morfologię wytworzonych warstw badano przy użyciu mikroskopu świetlnego.
Natomiast metodą stykową za pomocą profilometru scharakteryzowano topografię badanych powierzchni. Badano wpływ zawartości fazy dyspersyjnej Si3N4 na właściwości mechaniczne i tribologiczne warstw. Wyznaczono mikrotwardość Vickersa, moduł Younga i twardość Martensa badanych warstw metodą DSI (Depht Sensing Indentation) oraz ich adhezję do podłoża metodą zarysowania. W celach porównawczych badano również warstwy Ni-P bez wbudowanej fazy dyspersyjnej oraz stop AW-7075 stanowiący podłoże wytwarzanych warstw. Wbudowanie cząstek Si3N4 w materiał warstwy Ni-P miało na celu zwiększenie twardości materiału powłokowego, zwiększenie odporności na zużywanie ścierne oraz określenie możliwości zastosowania tego rodzaju warstw kompozytowych do pokrywania wyrobów ze stopu aluminium AW-7075. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że warstwy nanokompozytowe Ni-P/Si3N4 odznaczają się większymi wartościami twardości i modułu Younga, a także lepszą odpornością na zużywanie ścierne w różnych warunkach oraz adhezją do stopu AW-7075, niż warstwy Ni-P.
Strona 134 z 134 SUMMARY
The doctoral dissertation presents the results of examination of mechanical and tribological properties as well as microscopic and profilometric tests of the nanocomposite layers, Ni-P/Si3N4, deposited on AW-7075 aluminum alloy. The issue emerged among others from the railway industry, where aluminum alloys are still rarely used for machine parts, despite the significantly lower weight compared to steel. This is mainly due to the low wear resistance of the surface layer. In the dissertation the research has been carried out to define the possibility of increasing: the surface hardness and wear resistance of aluminum alloy parts by using the nanocomposite layer with an appropriate chemical composition. The obtained results from the conducted tests form the basis for modifying the properties of parts made of aluminum alloys by applying the nanocomposite Ni-P/Si3N4
layers on their surfaces by chemical reduction. This will increase their durability, reliability, but also will enlarge the scope of their application. The nanocomposite Ni-P/Si3N4 surface layers were produced by chemical reduction on aluminum alloy surfaces in a galvanic bath containing: NiSO4, NaH2PO2 and ceramic disperse phase Si3N4 in presence of HO(CH2)2COOH. The nanocomposite layers have been made with the use of the ceramic material, Si3N4, in the form of a polydisperse powder with the particles size of 20 ÷ 25 nm. The characteristics of the Si3N4 phase has been shown by means of transmission electron microscopy. The morphology of the manufactured layers has been examined by means of an optical microscope. The topography of the examined surfaces has been characterised by the contact method with the use of a profile measurement gauge. The influence of the content of the dispersion phase, Si3N4, on the mechanical and tribological properties of the layers has been examined. The DSI method (Depth Sensing Indentation) has been applied to determine Vickers micro hardness, Young’s modulus and Martens hardness of the layers under examination and their adhesion to the substrate by scratch test. For comparison reasons, Ni-P layers without the built-in dispersion phase have also been examined, as well as the AW-7075 alloy, the substrate of the manufactured layers. The Si3N4 particles have been built in the Ni-P layer material in order to increase the hardness, increase in wear resistance of the coating material and to determine the possibility of applying this kind of composite layers for coating products made of the AW-7075
layers on their surfaces by chemical reduction. This will increase their durability, reliability, but also will enlarge the scope of their application. The nanocomposite Ni-P/Si3N4 surface layers were produced by chemical reduction on aluminum alloy surfaces in a galvanic bath containing: NiSO4, NaH2PO2 and ceramic disperse phase Si3N4 in presence of HO(CH2)2COOH. The nanocomposite layers have been made with the use of the ceramic material, Si3N4, in the form of a polydisperse powder with the particles size of 20 ÷ 25 nm. The characteristics of the Si3N4 phase has been shown by means of transmission electron microscopy. The morphology of the manufactured layers has been examined by means of an optical microscope. The topography of the examined surfaces has been characterised by the contact method with the use of a profile measurement gauge. The influence of the content of the dispersion phase, Si3N4, on the mechanical and tribological properties of the layers has been examined. The DSI method (Depth Sensing Indentation) has been applied to determine Vickers micro hardness, Young’s modulus and Martens hardness of the layers under examination and their adhesion to the substrate by scratch test. For comparison reasons, Ni-P layers without the built-in dispersion phase have also been examined, as well as the AW-7075 alloy, the substrate of the manufactured layers. The Si3N4 particles have been built in the Ni-P layer material in order to increase the hardness, increase in wear resistance of the coating material and to determine the possibility of applying this kind of composite layers for coating products made of the AW-7075