Załóż konto w serwisie
Zaloguj się

Strona główna
Teksty
Video
Firmy
Forum

Wszystkie

Technologie galwaniczne

Procesy galwaniczne
Powłoki galwaniczne
Eksploatacja
Barwienie
Badanie jakości
News

Kompozytowe powłoki galwaniczne

Kompozytowe powłoki galwaniczne

Dlaczego powłoki kompozytowe?

Rozwój wiedzy i techniki powoduje, że staje się konieczne wytwarzanie nowych typów materiałów o wysokich parametrach
technicznych. Klasyczne materiały powłokowe są już niewystarczające przy stale wzrastających potrzebach praktyki przemysłowej i
stąd wynika gwałtowny rozwój różnych materiałów z jednym materiałem konstrukcyjnym i różnymi wtrąceniami nazywanych
materiałami kompozytowymi.

Materiały kompozytowe są najbardziej obiecującą i rozwijającą się grupą materiałów, cieszącą się ogromnym zainteresowaniem w
pracach badawczych i aplikacyjnych. Realizacja celów technologicznych, jakie stają przed współczesnymi projektantami i
konstruktorami nie byłaby możliwa bez rozwoju materiałów zaawansowanych (advanced materials) do których zaliczają się materiały
kompozytowe.

Co to jest materiał kompozytowy?

Materiał kompozytowy (MK) jest zestawem, który jest otrzymywany przez łączenie różnych materiałów w celu uzyskania lepszych
właściwości, niż właściwości materiałów wyjściowych. Materiał kompozytowy jest to system heterogenny, w którym jest związana
wzajemnie faza nośna (osnowa) i faza dyspersyjna (rozproszona). Faza nośna składa się z jednego lub kilku komponentów. Mogą to
być metale, polimery lub ceramika. Faza dyspersyjna to również jeden lub kilka składników, przy czym mogą to być pierwiastki
(metal lub niemetal) lub związki chemiczne, które są rozproszone w osnowie w różnych postaciach ( kulistej lub włóknistej). Między
składnikami MK może dochodzić do procesów chemicznych, dyfuzyjnych, rozpuszczania, wzajemnego mieszania lub tworzenia
nowych faz.

Wybór osnowy na materiał kompozytowy zależy od wyjściowych właściwości od niego oczekiwanych, np. zmniejszenie ciężaru
konstrukcji, sztywność, odpowiednia przewodność cieplna, odpowiednia rozszerzalność cieplna, twardość, odporność na ścieranie,
promieniowanie, podwyższona temperaturę, media chemiczne, korozję, smarowność itp.

Dlaczego kompozytowe powłoki galwaniczne?

W zależności od sposobu otrzymywania mogą to być powłoki chemiczne lub elektrochemiczne. Otrzymywanie kompozytowych
powłok elektrochemicznych (KPE) (composite electrochemical coatings CEC), jest wielokrotnie tańsze niż powłok chemicznych i
dlatego zapotrzebowanie na warstwy osadzane elektrochemicznie stale rośnie.

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

1 z 6

19/03/2012 22:06

Kompozytowe powłoki elektrolityczne (KPE) są powłokami z metaliczną elektrolitycznie wytwarzaną osnową w której są
rozproszone różne (metaliczne lub niemetaliczne) cząstki w postaci dyspersyjnej.

Z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia elektrolityczne powłoki kompozytowe są wygodne z następujących powodów:

można otrzymać powłoki kompozytowe z osnową z wielu metali lub stopów z różnymi cząstkami. Kombinacja osnowy
wyjściowej i cząstek dyspersyjnych pozwala uzyskać dowolną powłokę z żądanymi właściwościami.

a.

grubość powłoki można regulować czasem elektrolizy,

b.

otrzymywanie takich powłok nie wymaga dużych nakładów energii i specjalnego technologicznego oprzyrządowania

c.

otrzymane powłoki mogą podlegać dalszemu ulepszaniu np. wygrzewaniu w celu dalszej poprawy ich właściwości.

d.

Wadą KPE jest trudność ich osadzania na wyrobach o skomplikowanych kształtach.

Wiodącym obszarem zastosowań metalowych materiałów kompozytowych jest przemysł transportowy. Dalszymi strefami możliwości
wdrożeniowych KPE są: oprzyrządowanie wysokotemperaturowe w elektronice, maszyny i urządzenia w rolnictwie, wyposażenie
medyczne oraz wyroby o przeznaczeniu sportowym i rekreacyjnym.

Osnowa metalowa

Osnowa jest jedną z dwóch głównych części materiału kompozytowego. W niej znajdują się zdyspergowane cząstki i osnowa łączy je
w jeden materiał. Przy tworzeniu KPE osnową mogą być wszystkie metale, które można osadzać elektrolitycznie z roztworów lub soli
stopionych. Jako przykład można podać osnowy z pierwiastków: Ni, Cu, Fe, Co, Cr, Ag, Au lub stopów: Fe-Ni, NiCo, Ni-Fe-Cr,
Ni-P. Taką powłokę można otrzymać nakładając ją elektrolitycznie z roztworów wodnych lub soli stopionych.

Faza dyspersyjna

Faza dyspersyjna, która jest drugim składnikiem KPE, zbudowana jest z cząstek dyspersyjnych (CD). Sajfullin zaproponował rozdział
tych cząstek według ich rozmiarów:

Ultramikro CD (d = 1 - 100*10

-9

m) 1-100nm

1.

Mikro CD (d = 0,1-10*10

-6

m) 0,1-10µm

2.

Makro CD (d > 10*10

-6

m) > 10µm.

3.

Podczas osadzania kompozytowych powłok elektrochemicznych używa się zwykle dwóch ostatnich rodzajów cząstek.

Stężenie cząstek dyspersyjnych w roztworze elektrolitu waha się pomiędzy 5 do 100 g/dm³. Trudno osadzające się cząstki trzeba
osadzać nawet przy stężeniu 500 g/dm³.

Można używać CD wytworzone z pierwiastków albo związków chemicznych. Jako pierwiastki używane są najczęściej metale: Cu, Ni,
Co, W, Al, Cr lub niemetale: Si, B, C.

Stosuje się je w postaci proszku. Jako związki chemiczne stosuje się najczęściej borki, krzemki, węgliki, azotki i tlenki a także
polimery np. politetrafluoroetylen (PTFE) czy mikrokapsułki polistyrenowe zawierające jako rdzeń różne dodatki polepszające
jakość powłoki. Możliwe jest również wbudowywanie w osnowę metalową pigmentów, które zmieniają barwę osadzanej warstwy.

Dlaczego osnowa niklowa?

Osnowa niklowa jest często używana do otrzymywania KPE. Z danych literaturowych wynika, że w latach 1968-1983 najwięcej
publikacji naukowych z zakresu powłok kompozytowych dotyczyło powłok Ni-Al

2

O

3

, a najwięcej publikacji technicznych - powłok

Ni-SiC.

Do zalet osnowy niklowej można zaliczyć:

błyszcząca niklowa powłoka galwaniczna ma dobrą jakość: wysoki połysk, doskonałe mikrowygładzanie, dobrą przyczepność,
dużą twardość,

a.

obsługa i kontrola kąpieli jest prosta,

b.

koszt osadzania niklowych powłok elektrochemicznych jest kilkakrotnie mniejszy niż podobnych powłok osadzanych
chemicznie,

c.

wygodą jest też dostępność i duże rozpowszechnienie procesu w przemyśle.

d.

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

2 z 6

19/03/2012 22:06

Kompozytowe powłoki elektrochemiczne z osnową Ni odznaczają się znakomitymi właściwościami jak np., odporność na wysoką
temperaturę i odporność na utlenienie (korozję). Nikiel wytwarza związki z różnymi pierwiastkami, co polepsza właściwości powłoki.
Jako przykład można podać związki niklu z B, Si, Al, Ti. Przy podwyższonych temperaturach tworzą się połączenia typu NixMy,
które są stabilne przy dalszym podwyższaniu temperatury.

Kąpiele do osadzania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych

Niklowe powłoki kompozytowe osadza się galwanicznie z kąpieli

typu Wattsa,
sulfaminianowej,
fluoroboranowej.

Składy typowych kąpieli do niklowania galwanicznego podano w rozdziale „Niklowanie”. Są to kąpiele, które z powodzeniem mogą
być zastosowane do nakładania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych po uzupełnieniu ich składu o wybraną fazę
dyspersyjną.

Składy typowych kąpieli do niklowania galwanicznego podano w rozdziale „Niklowanie”. Są to kąpiele, które z powodzeniem mogą
być zastosowane do nakładania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych po uzupełnieniu ich składu o wybraną fazę
dyspersyjną.

Grubość galwanicznych kompozytowych powłok niklowych może osiągać nawet kilka milimetrów.

Fazy dyspersyjne dla niklowych kompozytowych powłok galwanicznych

Najczęściej stosowanymi fazami dyspersyjnymi dla osnowy niklowej są pierwiastki niemetaliczne

bor - B,
diament - C
krzem - Si

oraz związki chemiczne:

azotki,
tlenki,
węgliki.

Wzrost odporności na korozję powłoki niklowej można osiągnąć poprzez wbudowywanie dyspersji takich jak Cr

2

O

3

, SiC, Si

3

N

4

i

CrO

3

Badania prowadzone w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej wykazały, że można uzyskać nawet 10 – krotny wzrost odporności

na korozję w roztworze NaCl osadzając zamiast powłoki niklowej kompozytowa powłokę Ni – Si

3

N

4

Powłoki z tymi wtrąceniami mogą mieć również dużą odporność na ścieranie i wysoką temperaturę oraz media chemiczne jak
również podwyższoną twardość. Te ostatnie właściwości powłok niklowych można również znacznie podwyższyć dzięki wtrąceniom
diamentu, talku, popiołów, B

2

O

3

, BN, B

4

C,, SiO

2

, Al

2

O

3

, TiO

2

, ZrO

2

. Przykłady wzrostu odporności na ścieranie przedstawiono na

diagramie poniżej. Są to wyniki badań przeprowadzonych w IMP na kulotesterze przy zastosowaniu układu kula – powierzchnia
płaska, nacisku kuli 1,3 N i czasu tarcia 30 min.

Do obszarów zastosowań niklowych powłok kompozytowych o podanych właściwościach należą:

części przekładni i turbin,
implanty stosowane w medycynie,
łożyska,
osprzęt złączeniowy ( śruby i nakrętki pracujące w chemicznie agresywnych środowiskach),
przekładnie ślimakowe,
tarcze hamulcowe,
tłoki.

Powłoki Ni - SiC pracują z dobrym skutkiem w przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym.

W kompozytowych powłokach elektrochemicznych Ni – B powstają po wygrzaniu w podwyższonej temperaturze borki Ni3B, Ni2B i
NiB, które odznaczają się dużą twardością i odpornością termiczną. Temperatura topnienia borków niklu jest od 1478°C (dla Ni3B)

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

3 z 6

19/03/2012 22:06

do 1863°C (dla NiB) a ich twardość HB od 11,7 do 15,5 GPa. Obecność boru w powłoce niklowej obniża dyfuzyjne przemieszczanie
się atomów i wakancji w sieci krystalograficznej, podwyższa odporność na deformację plastyczną i zmniejsza rozmiary krystalitów
podczas elektrokrystalizacji. Rozważa się możliwość zastosowania takich powłok do urządzeń pracujących z warunkach dużej
ś

cieralności, gdyż są one 5 do 6 razy bardziej odporne na ścieranie od stali martenzytycznej. Ich odporność na korozję w

roztworze 3% NaCl jest niewiele mniejsza niż czystego Ni.

Kompozytowe powłoki galwaniczne Ni - Si tworzą połączenia z wytworzeniem krzemków Ni

3

Si, Ni

5

Si

2

, Ni

2

Si, Ni

3

Si

2

, NiSi.

Najważniejszą właściwością tych krzemków jest chemiczna odporność przy wysokich temperaturach, która pozwala zastosować
takie materiały w urządzeniach chemicznych i reaktorach pracujących w takich temperaturach.

Kompozyty niklowe z diamentem jako fazą rozproszoną odznaczają się dużą odpornością na ścieranie, wysoką temp. i media
chemiczne oraz mają dużą twardość.

Cząstki PTFE wbudowane w powłokę niklową powodują znaczne obniżenie współczynnika tarcia a także wzrost odporności na
korozję w porównaniu z niklem galwanicznym bez cząstek dyspersyjnych.

W latach 90-tych pojawiły się doniesienia literaturowe dotyczące osadzania kompozytów niklowych z mikrokapsułkami. Ta
najnowsza grupa powłok kompozytowych stwarza zupełnie nowe możliwości uzyskiwania całkowicie nowych typów materiałów -
metalowych warstw kompozytowych zawierających wbudowaną ciecz. Te warstwy mogą mieć równie dobre a może nawet lepsze
parametry techniczne niż wytwarzane dotąd znane kompozyty z cząstkami nieorganicznymi. Jest to jeszcze tak nowa technika
otrzymywania warstw kompozytowych, że nie można w tej chwili przesądzić na ile jest to technologia przyszłości. Oczywiście chodzi
o stronę ekonomiczną, gdyż zalety takich warstw z mikrokapsułkami są niewątpliwe - podwyższenie odporności na korozję i zużycie
lub wzrost właściwości smarnych warstwy.

Czynniki wpływające na zawartość CD. w powłoce

Cztery parametry istotnie wpływają na współosadzanie cząstek dyspersyjnych w powłokę metalową. Są to:

stężenie cząstek zdyspergowanych w kąpieli;
pH;
gęstość prądu;
przepływ hydrodynamiczny.

Ilość wbudowanych cząstek zależy również od ich typu (czy są to cząstki przewodzące czy nieprzewodzące prąd) i składu kąpieli.

Na podstawie wielu przeprowadzonych i opublikowanych badań można stwierdzić, że osadzanie powłok kompozytowych jest
procesem odtwarzalnym i powtarzalnym pod warunkiem utrzymania stałości: lokalnych gęstości prądu, składu kąpieli i przepływu
cieczy wokół katody.

Autorem publikacji jest:

Serwis galwanizernie.pl

Ostatnio dodane treści:

Usuwanie powłoki galwanicznej z zawieszek.
Utleniacze termiczne i piece przemysłowe.
Hot - dip galvanizing, czyli cynkowanie ogniowe.
Zasady postępowania z środkami trującymi w galwanizerni.
Triumph Plus nowy produkt Heatbath Corporation
Systemy natryskowe
Jak zbudować własną galwanizernię
Międzynarodowe normy jakości
Barwienie mosiądzu
Metalizowanie tworzyw sztucznych
Miedziowanie chemiczne
Niklowanie chemiczne
Srebrzenie chemiczne
Złocenie chemiczne

Levi's® Jeans Online

New collection spring-summer 2012. Best Jeans Brands, Buy Online!

www.jeansstore.com/levis

genplast.pl - Tworzywa

tworzywa sztuczne - baza danych porównaj parametry - Szukaj

www.genplast.pl

cena srebra

Platoforma Do Handlu Online. Bonus! Forex, Indeksami, Ropa, Złoto.

www.Plus500.pl

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

4 z 6

19/03/2012 22:06

Wieszaki galwaniczne
Bezpieczne grzałki zanurzeniowe
Trawienie metali
Odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych
Fizykochemiczne oczyszczanie podłoża
Srebrzenie chemiczne
Powłoki galwaniczne na aluminium
Palladowanie
Osadzanie stopów galwanicznych

Kompozytowe powłoki galwaniczne

Cynowanie
Chromianowanie powłok cynkowych
Trawienie chemiczne stali
Teoretyczne podstawy anodowania aluminium
System sterowania procesami galwanicznymi
Symbole obróbki wstępnej aluminium
Stereotypy trzymają się mocno
Sporządzenie nowej kąpieli do niklowania błyszczącego
Sporządzenie kąpieli do chromowania na bazie CrO3 z katalizatorem mieszanym
Przyczyny plamistości powłok mosiężnych
Pokrywanie galwaniczne reel-to-reel
Oszczędność wody
Mycie i odtłuszczanie
Cynkowanie elektrolityczne i ogniowe
Cynk satynowy
Chropowatość powłok galwanicznych

Autor związany jest z firmą

Polskie Towarzystwo Galwanotechniczne

Polskie Towarzystwo Galwanotechniczne zostało zarejestrowane w Sądzie Wojewódzkim w dniu 15 stycznia 1996 r. w Warszawie.

Głównym celem działalności Towarzystwa jest:

integracja środowiska pracowników naukowych, studentów i doktorantów zajmujących się problemami galwanotechniki,

inspiracja i organizacja konferencji, seminariów, prac badawczych i wdrożeniowych oraz różnych form szkolenia,

promocja i doradztwo w dziedzinie wprowadzania n…

Kontakt

>

galwanizernie.pl

>

Teksty

>

Technologie galwaniczne

> Kompozytowe powłoki galwaniczne

Uczestnictwo

Reklama w galwanizernie.pl
Patronat medialny

Pomoc

Jak się zarejestrować?
Jak zamieszczać treści w serwisie ?
Jak zarejestrować firmę w serwisie?

Działy serwisu

Strona główna
Publikacje
Video
Firmy
Forum

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

5 z 6

19/03/2012 22:06

Mapa strony
Ogłoszenia

Strony internetowe Toruń
Projekt i wykonanie alquis.com

Kompozytowe powłoki galwaniczne | Galwanizernie - chromowanie nikl...

http://www.galwanizernie.pl/articles/29

6 z 6

19/03/2012 22:06