Ανάπτυξη και ιδιότητες της κραματικής επικάλυψης Ni-W

Abstract

Σε υπόστρωμα χαλκού του εμπορίου πραγματοποιήσαμε ηλεκτρολυτικές επικαλύψεις με κράμα νικελίου-βολφραμίου, με διαφορετικά κάθε φορά λουτρά, σε διαφορετικές πειραματικές συνθήκες, όπως πυκνότητα ρεύματος, χρονική διάρκεια, θερμοκρασία. Έτσι δημιουργήσαμε νανοκρυσταλλικά επιστρώματα με διαφορετική, κάθε φορά, σύσταση και διαφορετικές ιδιότητες και τα χαρακτηρίσαμε μεταλλογραφικά, με τη βοήθεια της οπτικής αλλά και της μικροσκοπίας ηλεκτρονικής σάρωσης καθώς και της περιθλασιμετρίας των ακτίνων Χ, ως προς τη μορφολογία και τη δομή τους. Στη συνέχεια, μελετήσαμε τις μηχανικές ιδιότητες των επιστρωμάτων αυτών, όπως την αντοχή τους στην πρόσφυση, με τη μέθοδο της χάραξης, το συντελεστή τριβής ολίσθησης με ανταγωνιστικό υλικό ανοξείδωτο χάλυβα, με τη μέθοδο ακίδας πάνω σε δίσκο. Κατόπιν ελέγξαμε τη συμπεριφορά τους τόσο σε επιταχυνόμενη διάβρωση, με τη μέθοδο της δυναμικής πόλωσης, όσο και σε ελεύθερη διάβρωση, σε διαβρωτικό περιβάλλον διαλύματος άλατος χλωριούχου νατρίου. Τέλος σε επιλεγμένα νανοκρυσταλλικά επιστρώματα κράματος νικελίου- βολφραμίου αλλά και καθαρού νικελίου, για λόγους σύγκρισης, πραγματοποιήσαμε θερμική οξείδωση, στον αέρα, σε διαφορετικές θερμοκρασίες και για διαφορετικές χρονικές διάρκειες. Τα νανοκρυσταλλικά επιστρώματα Ni-W πάνω σε υπόστρωμα χαλκού είχαν πολύ καλή πρόσφυση, μέτρια αντοχή σε διάβρωση, χαμηλό συντελεστή τριβής με ανταγωνιστικό υλικό μαρτενσιτικό χάλυβα αλλά μειωμένη αντοχή στη θερμική οξείδωση στον αέρα σε σχέση με τα αντίστοιχα επιστρώματα καθαρού νικελίου. Από τη μελέτη προέκυψε ότι η προσθήκη βολφραμίου στο καθαρό νικέλιο οδηγεί σε νανοκρυσταλλικά αποθέματα, που, όταν η περιεκτικότητα σε βολφράμιο αυξημένη, εμφανίζουν μικρορωγμές. Είναι πιθανόν στις ρηγματώσεις αυτές να οφείλονται οι μειωμένες αντοχές των επιστρωμάτων στη διάβρωση και τη θερμική οξείδωση.

We have developed electrodeposition of a nickel-tungsten alloy coating on copper, using different baths and experimental conditions, like current density, duration time and temperature. So we have produced nickel-tungsten alloy coatings with various compositions and properties. We have examined these coatings using optical and scanning electron microscopy, X-ray diffractometry and atomic force microscopy, to reveal the structure and the morphology. For some of them we studied the adhesion, using the scratch method, the friction coefficient, with the help of a pin-on-disc apparatus, the corrosion resistance, using the potentiodynamic and free corrosion methods. Also, we have tested some selected nickel-tungsten alloy coatings and pure nickel coatings, for comparison, in thermal oxidation in air, for different temperatures and duration times. The nanocrystalline Ni-W coatings had very good adhesion, good corrosion resistance, low friction coefficient against martensitic stainless steel but resistance in thermal oxidation no better than those of pure nickel coatings.