S e r i a : M e c h a n ik a z , 62 N r k o l . 530
J a n i n a MARCINKOWSKA R ość i a ła w CHRZANOWSKI
ELEKTROLITYCZNE, DYSPERSYJNE POWŁOKI NIKLOWE NA ŻELIWIE
S t r e s z c z e n i e . P r z e d s t a w io n o m o ż liw o ś ć u z y s k a n i a p o w ło k d y s p e r s y j n y c h na ż e l i w i e m e to d ą g a l w a n i c z n ą . J a k o m a t e r i a ł p o w ło k d y s p e r s y j n y c h z a s t o s o w a n o p o w ło k ę n ik l o w ą z d ro b n y m i w t r ą c e n i a m i k o ru n d u ( A l j O j ) l u b w ę g li k a k rz e m u ( S i C ) .
P o w ło k i n a ł o ż o n e na p o w i e r z c h n i ę w yrobów n a d a j ą im w y ż sz e w ł a s n o ś c i u - ż y tk o w e , n a p r z y k ł a d o d p o r n o ś ć na k o r o z j ę l u b ś c i e r a n i e , b ą d ź t e ż w a lo r y d e k o r a c y j n e .
P o w ło k i t e mogą b y ć w y tw a rz a n e z r ó ż n y c h m a t e r i a ł ó w p r z y z a s t o s o w a n i u z n a n y c h t e c h n o l o g i i g a l w a n i c z n y c h . P o s t ę p w d z i e d z i n i e n a k ł a d a n i a p o w ło k r e a l i z o w a n y j e s t d z i ę k i w p ro w a d z e n iu do p r o c e s u now ych m a t e r i a łó w o r a z e - k o n o m i c z n ie j s z y c h t e c h n o l o g i i . P ro b le m p o w ło k na ż e l i w i e z a s ł u g u j e na s z c z e g ó l n ą u w a g ę , _poniew aż ż e l i w o p o s i a d a d o b r e w ł a s n o ś c i t e c h n o l o g i c z n e i j e s t ekonom icznym tw orzyw em k o n s t r u k c y jn y m . R ó żn eg o r o d z a j u p o w ło k i wy
t w a r z a n e na c a ł e } p o w i e r z c h n i l u b j e j o z ę ś o i z n a c z n i e p o d w y ż s z a ją j a k o ś ć o d le w u .
S z c z e g ó ln y m r o d z a je m p o w ło k s ą p o w ło k i d y s p e r s y j n e , s k ł a d a j ą c e s i ę z c z ę ś c i m e t a l i c z n e j o r a z z t w a r d e j f a z y n i e m e t a l i c z n e j o w ysokim s t o p n i u d y s p e r s j i . P o w ło k i t e s ą tw a r d e i p o s i a d a j ą o d p o r n o ś ć n a z u ż y c i e ś c i e r n e . O d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e w y n ik a z e s t r u k t u r y w a r s t w y , t o j e s t z o b e o n o ś c i z a in k l u d o w a n y c h b a r d z o d r o b n y c h c z ą s t e k tw a r d e g o m a t e r i a ł u w o s n o w ie me
t a l i c z n e j . W ła s n o ś c i p o w ło k d y s p e r s y j n y c h z a l e ż ą od r o d z a j u m e t a l u w a r s tw y i w ł a s n o ś c i f a z y r o z p r o s z o n e j .
Celem p r a c y j e s t z b a d a n i e m o ż liw o ś c i w y tw a r z a n ia n a ż e l i w i e p o w ło k e - l e k t r o l i t y c z n y c h d y s p e r s y j n y c h n ik l o w y c h o p o d w y ż s z o n e j o d p o r n o ś c i n a ście
r a n i e . P o w ło k i t a k i e s p r a w d z i ł y s i ę j a k o w a r s tw y c h r o n i ą c e p r z e d n a d m i e r nym z u ż y c ie m e le m e n tó w s i l n i k a W ankla [1] . J a k o m a t e r i a ł y u t w a r d z a j ą c e p o w ło k ę z a s t o s o w a n o w b a d a n i a c h w ę g l i k k rz e m u o r a z k o r u n d .
1 . W a ru n k i p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń
Do b a d a ń s to s o w a n o p r ó b k i z ż e l i w a Z120 w p o s t a c i p r ę tó w o ś r e d n i c y 30 mm o d le w a n y c h do fo rm p ia s k o w y c h . O d la n y p r ę t ż e l i w n y p r z e t o c z o n o na
92___________________________________ J a n i n a M a r c in k o w s k a , R o ś o is ła w C h rz a n o w s k i
ś r e d n i c ę 25 mm i p o c i ę t o na k r ą ż k i o g r u b o ś c i 6 m m .-P ró b k ę w ra z z uchw y
tem u m ie s z c z o n o w e l e k t r o l i c i e w c h a r a k t e r z e k a to d y ( r y s . 1 ) . /
przewodnik izolowany miedziany o sło n o z eptdianu___________
^ m iejsce lutowania przewodnika do czoła prółki
powierzchnia przeznaczona d o e/ekłrotdycznego meh/izowania
R y s. 1 . P ró b k a do e l e k t r o l i t y c z n e g o n a k ł a d a n i a p o w ło k i d y s p e r s y j n e j
T a b l i c a 1 S k ła d c h e m ic z n y k ą p i e l i o r a z p a r a m e t r y p r o c e s u
e l e k t r o l i t y c z n e g o n i k l o w a n i a [ 2 , 3 , 4 ]
E l e k t r o l i t
Nazwa s k ł a d n i k a Sym bol chetn.
s t ę ż . s k ł a d , w k ą p i e l i
g / l
s t ę ż . Temp.
°C
pH
G ę s to ś ć k a t o d o wa p r ą du A /dm 2
1 2 4 4 6 7
I S i a r c z a n n ik l a w y C h lo r e k n ik l a w y Kwas b o r n y
N i S04 .7 H 20 N i C12 .7 H 20
h3 bo3
280 55 35
2 0 -2 5 o k . 5 2 -5
I I S i a r c z a n n ik l a w y C h lo r e k n ik l a w y S i a r c z a n sodow y Kwas b o r n y
N iS 0 4 „7H20 N i S l 2 .7 H 20 N a2S04
h3b o3
250 30 20 30
2 0 -2 5 o k . 6 1 -1 0
I I I S i a r c z a n n ik l a w y C h lo r e k n ik l a w y Kwas b o r n y
N iS 0 4 .7 H 2 0 N iC l2 .7 H 20
h3b o3
250 30 30
2 0t25 o k . 2 -3 2 -1 0
IY S i a r c z a n n ik l a w y C h lo r e k n ik la w y Kwas b o r n y
N iS 0 4 .7 H 20 N iC l2 .7 H t 0 HjBOj
170 100 30
2 0 -2 5 o k . 2 -4 3 - 1 0
93
P o w ie r z c h n i ę p r ó b k i p r z e d n a ło ż e n ie m p o w ło k i g a l w a n i c z n e j p o d d a n o wy
k a ń c z a j ą c e j o b r ó b c e s k r a w a n ie m , o d t ł u s z c z a n i u w b e n z e n i e , t r a w i e n i u w 20$
k w a s ie sia rk o w y m o r a z a k t y w a c j i p o l e g a j ą c e j na t r a w i e n i u anodowym w s t ę żonym k w a s ie s ia rk o w y m .
N a n o s z e n ie w a rs tw d o k o n an o p r z y u ż y c i u e l e k t r o l i t ó w ty p u W a t t s a , s t o s u j ą c w a r u n k i p rą d o w e p o d a n e w t a b l i c y 1 . W c z a s i e p r o c e s u e l e k t r o l i t b y ł m ie s z a n y s t r u m i e n i e m s p r ę ż o n e g o p o w i e t r z a .
K w asow ość k ą p i e l i s p r a w d z a n o o k re s o w o p o d c z a s tr w a n i a p r o c e s u . S k ła d n ik ie m k ą p i e l i e l e k t r o l i t y c z n e j , w a ru n k u ją c y m w y tw a r z a n ie t w a r d e j p o w ło k i d y s p e r s y j n e j , b y ł w p ro w a d z a n y k o ru n d A lgO ^ w i l o ś c i 100 b ą d ź 120 g / l e l e k t r o l i t u l u b w ę g l i k k rz e m u S iC , dodaw any w i l o ś c i 100 g / l e l e k t r o l i t u .
K o ru n d w p ro w ad zan o w p o s t a c i p y ł u o f r a k c j i g łó w n e j 6-1Ó m, n a t o m i a s t w ę g l i k k rz e m u w p o s t a c i p r o s z k u o f r a k c j i g łó w n e j 2 0 -1 5 ¿i, m. C zas n a n o s z e n i a p o w ło k i w y n o s i ł od 15 do 120 m in . G ru b o ś ć u z y s k a n y c h p o w ło k w f u n k c j i g ę s t o ś c i p r ą d u o r a z c z a s u t r w a n i a z a b i e g u p r z e d s t a w i a j ą r y s . 2 i 3 .
Na r y s . 2 p r z e d s t a w i o n o wpływ g ę s t o ś c i k a to d o w e j p r ą d u w badanym z a k r e s i e na g r u b o ś ć p o w ło k d y s p e r s y j n y c h , w y tw a rz a n y c h w r ó ż n y c h k ą p i e l a c h do n i k l o w a n i a . N a to m i a s t r y s . 3 c h a r a k t e r y z u j e wpływ c z a s u e l e k t r o l i t y c z n e g o n i k l o w a n i a na g r u b o ś ć p o w ło k d y s p e r s y j n y c h .
Z e l e k t r o l i t u I u z y s k a n o p o w ło k i z ł e j j a k o ś c i - p o ro w a te i g ą b c z a s t e . P o w ło k i d y s p e r s y j n e u z y s k a n e p r z y z a s t o s o w a n i u e l e k t r o l i t ó w I I , I I I i IV w y k a z u ją d o b r ą j a k o ś ć .
R y s . 2 . Wpływ k a to d o w e j g ę s t o ś c i p r ą d u n a g r u b o ś ć p o w ło k i
1 . E l e k t r o l i t I I I » Al 2°3 120 s / 1 ! ■ 3 j' c z a s n a k ł a d a n i a p o w ło k i 30 m in . 2 . E l e k t r o l i t I I » A lg O j 100 g / l j pH = 6} o z a s n a k ł a d a n i a p o w ło k i 15 m in . 3 . E l e k t r o l i t IV« A lg O j 100 g / l j pH = 4} o z a s n a k ł a d a n i a p o w ło k i 30 m in .
94
/
J a n i n a M a r c in k o w s k a , R o ś c is ła w C h rz a n o w s k i
powtoki [min]
R y s . 3 . Wpływ c z a s u n a k ł a d a n i a p o w ło k i n a j e j g r u b o ś ć
1 . E l e k t r o l i t I I I j S iC -1 0 0 g / l j pH = 4} k a to d o w a g ę s t o ś ć p r ą d u 2 k / A m 2 2 . E l e k t r o l i t I I j A lgO ^-lO O g / l j pH = 6 j k a to d o w a g ę s t o ś ć p r ą d u 2 k / A m 2 3 . E l e k t r o l i t IV j pH = 4 | k a to d o w a g ę s t o ś ć p r ą d u 2 A /dm 2
4 . E l e k t r o l i t 111} A lg O j-lO O g / l j pH = 3 ) k a to d o w a g ę s t o ś ć p r ą d u 2 A /dm 2
R y s . 4 . P ow łoka m i l o w a . Pow. 20 0 x
a ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h w tó r n y c h ( S E l ) , b ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h r o z p r o s z o n y c h w s t e c z n i e (TOPO)
M o r f o l o g i ę p o w i e r z c h n i p o w ło k i c z y s t o n i k l o w e j o r a z p o w ło k z a w i e r a j ą c y c h d y s p e r s y j n e c z ą s t k i A lg O j i S iC , u ja w n io n ą na m i k r o s k o p i e s c a n i n g o - wym JXA50A f i r m y JEOL, p r z e d s t a w i a j ą r y s . 4 , 5 , 6 . R y s u n k i 4 , 5 i 6 c h a r a k t e r y z u j ą m i k r o s t r u k t u r ę ( S E l ) , t o p o g r a f i ę (TOPO) i k o m p o z y c ję (COMP) b a d a n y c h p o w ło k . Na r y s . 7 p r z e d s t a w i o n o p o s t a ć w ę g lik a k rz e m u , z a ś na r y s . 8 k o r u n d u .
R y s . 5 . P o w ło k a n ik lo w a z d o d a tk ie m A lg O j, Pow . 200 x
a ) z d j f c i e w e l e k t r o n a c h w tó r n y c h ( S E l ) , w id o c z n e c ie m n e c z ą s t k i A ^ O j w o s n o w ie N i, b ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h r o z p r o s z o n y c h w s t e c z n i e (TO PO), o ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h r o z p r o s z o n y c h w s t e c z n i e (CÓMPO), c ie m n e m i e j s c a
p o k a z u j ą r o z ł o ż e n i e A lgO ^
Rys# 6# P o w ło k a n ik lo w a z d o d a tk ie m SiC # Pow# 200 x
a ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h w tó r n y c h ( S E l ) , b ) z d j ę c i e w e l e k t r o n a c h r o z p r o s z o n y c h w s t e c z n i e (TO PO)f c ) z d j ę c i e r e l e k t r o ń a c h r o z p r o s z o n y c h w s t e c z
n i e (CQMPO)# f a z a c z a r n a s ta n o w i c z ą s t e o z k i SiC
E l e k t r o l i t y c z n e , d y s p e r s y j n e p o w ł o k i . .
31
2 . Podsurnowenie i w n io s k i
W w yniku p rz e p ro w ad z o n y ch b adań s tw ie rd z o n o c a łk o w itą p r z y d a tn o ś ć n i k lo w a n ia e l e k t r o l i t y c z n e g o do n a n o s z e n ia pow łok n ik lo w o -k o ru n d o w y c h lu b n ik lo w o -w ęg lik o k rz em o w y c h na p o w ie r z c h n ie ż e liw a s z a r e g o . O trzy m an ie t a k ic h pow łok o wymaganej j a k o ś c i j e s t m ożliw e d z i ę k i w prow adzeniu do e l e k t r o l i t u c z ą s t e k f a z y tw a r d e j o d o s t a t e c z n e j d y s p e r s j i .
G rubość powłok p r z y stosowanym z a k r e s i e g ę s t o ś c i katodow ych p rą d u p rz e de w szy stk im z w ię k sz a s i e z upływem c z a s u o s a d z a n ia e l e k t r o l i t y c z n e g o .
C z ą s tk i k o ru n d u lu b w ę g lik a krzem u r o z k ł a d a j ą s i e ró w n o m ie rn ie w o s n o - w ie n ik lo w e j na c a ł e j g r u b o ś c i p o w ło k i.
T e c h n o lo g ia d y s p e r s y jn y c h pow łok n ik lo w y c h na ż e l i w i e wymaga b a rd z o sta
r a n n e g o p rz y g o to w a n ia p o w ie rz c h n i od lew u , co s ta n o w i u t r u d n i e n i e m etody i o g r a n ic z a j e j s to s o w a n ie do s p e c j a l n y c h przypadków u s z l a c h e t n i a n i a pow ie
r z c h n i odlewów ż e liw n y c h .
LITERATURA
[1] T om brink H .H .i D is p e rio n s ü b e r z ü g e a l s V e r s c h l a i s s c h u t z s c h i c h t e n a u f G u sstiick e n und G i e s s e r e i - F e r t i g u n g s m i t t e l n , G i e s s e r e i 61/1974» b. 1 2 9 -1 3 4 .
[2] Komendarek W ., K ra je w s k i T . , Marek K .: S o le g a lw a n ic z n e , B iu ro Wydaw
n ic z e "C hem ia", Warszawa 1973.
[3] P ra c a zbiorow a« G alw a n o tec h n ik a d la p ra k ty k ó w , WNT, W arszawa 1963.
[4 ] P ra c a zbiorow a« P o ra d n ik g a lw a n o te c h n ik a , WNT, Warszawa 1973.
¿8 J a n i n a M a r c in k o w s k a , R oiS clslaw C h rz a n o w s k l
3JIEKTP0JIHTHHECKHE HHCnEPCHOHHNE HHKEJIEBHE nOKPUTHH
ha nyryHE
P e 3 b m e
n p e a c T a B J i e H a b o 3 M o s c h o c t b n o A y q e H H H ,n n c n e p c H O H H H x n o K p h iT H it H a q y r y H e r a j i b B a H a q e c K H M M eTOAOM . B B H ^ e M a i e p a a A a a a h A H c n e p c H O H H h ix n o K p H X H fi 6 h u i n p n M e - H e H H H K6JIB O M e A K H M H B K A B q e H H H M H K O p y H A a ( A l g O ^ ) H A H Kapfi H A a K p e M H H H (SiC),
ELECTROLYTIC DISPERSIVE NICKEL PLATES ON CAST IRON
S u m m a r y
T h e re h a s b e e n p r e s e n t e d t h e p o s s i b i l i t y o f o b t a i n i n g d i s p e r s i v e p ie t e s on o a s t i r o n a p p l y i n g t h e g a l v a n i c m e th o d . A n i c k e l p l a t e w i t h sm a l i n c l u s i o n s o f c o ru n d u m (A lg O ^ ) o r s i l i c o n c a r b i d e ( S i C ) h a s b e e n u s e d ai t h e m a t e r i a l f o r d i s p e r s i v e p l a t e s .
