Ein neues Verfahren zur Abscheidung von Beschichtungen aus Nickellegierungen auf Hochleistungsmaterialien in technischen Anwendungen können umweltschädliche Stoffe ersetzen Chrom Beschichtungen. Die erhaltenen Beschichtungen sind auch sehr korrosionsbeständig und für die Kunststoffwarenindustrie geeignet. Angesichts der ständig steigenden Nachfrage nach Hochleistungsmaterialien in technischen Anwendungen können nanokristalline Beschichtungen den Bedarf an umweltgefährdenden Chrombeschichtungen decken.
Wissenschaftler am Center for Engineered Coatings des International Advanced Research Center for Powder Metallurgy & New Materials (ARCI), einem autonomen Forschungs- und Entwicklungszentrum des Department of Science and Technology (Sommerzeit) haben ein Verfahren im Labormaßstab entwickelt, um neuartige Nanostrukturen abzuscheiden Nickel Legierungsbeschichtungen. Das Verfahren verwendet eine gepulste Stromgalvanik, die bei hoher Produktionskapazität umweltfreundlich ist. Im Gegensatz zu herkömmlichem Gleichstrom, der zum Verchromen verwendet wird. Die Forschungsgruppe wird von Dr. Nitin P. Wasekar am ARCI geleitet. Zum Galvanisieren haben die Wissenschaftler elektrischen Strom in Form von Impulsen von wenigen Millisekunden Dauer verwendet.
Das Verfahren besteht aus einem umweltfreundlichen Elektrolyten, der aus Nickel- und Wolframionen besteht, die die Quelle für die Verstärkung von elementarem Wolfram (W) und Nickel (Ni) sind. Der gepulste Strom wird zwischen den zu beschichtenden Komponenten angelegt, die als Kathode und nicht verbrauchbare Anode wirken.
Chrombeschichtungen wurden in der Kunststoffabfüllindustrie verwendet, um die Lebensdauer von Druckgusskomponenten zu verbessern. Das Verchromen ist jedoch ein toxischer Prozess und die strenge zulässige Expositionsgrenze (PEL) für toxische sechswertige Verbindungen Chrom und alle seine Verbindungen müssen an allen Arbeitsplätzen der Verchromungsindustrie zusammengestellt werden. Ein Verfahren zu finden, um diese Grenze einzuhalten, ist eine Herausforderung für Wissenschaftler.
Wie die Technik funktioniert
Der gepulste Stromeffekt wurde für nanokristalline Beschichtungen verwendet, bei denen eine hohe momentane Stromdichte für eine sehr kurze Dauer zu einer hohen Keimbildungsrate führte. Anders als beim herkömmlichen Gleichstromplattieren waren die Beschichtungen praktisch porositätsfrei, rissfrei mit minimaler Wasserstoffaufnahme. Die Verwendung von gepulstem Strom führte zur Nanokristallisation von Nickel-Wolfram-Legierungsbeschichtungen mit hoher Härte (700-1200 HV) und Verschleißfestigkeit. Die Beschichtungen waren extrem korrosionsbeständig und konnten bis zu 700 Stunden Salzsprühnebel standhalten.
Die Beschichtungen können Temperaturen von bis zu 500 °C ohne thermische Erweichung standhalten und die Lebensdauer der Werkzeugkomponenten um mindestens das Zweifache im Vergleich zu herkömmlicher Verchromung verlängern. Sie wurden erfolgreich auf Druckgusskomponenten angewendet, die in der Kunststoffabfüllindustrie verwendet werden, wobei die Temperaturen an der Formschnittstelle über 280 °C liegen können. Mit zahlreichen Anwendungen in Automobil, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt für diese Beschichtungen ist das Prozess-Know-how bereit für den Transfer als Ersatz für die herkömmliche Verchromung.
Wissenschaftler am Center for Engineered Coatings des International Advanced Research Center for Powder Metallurgy & New Materials (ARCI), einem autonomen Forschungs- und Entwicklungszentrum des Department of Science and Technology (Sommerzeit) haben ein Verfahren im Labormaßstab entwickelt, um neuartige Nanostrukturen abzuscheiden Nickel Legierungsbeschichtungen. Das Verfahren verwendet eine gepulste Stromgalvanik, die bei hoher Produktionskapazität umweltfreundlich ist. Im Gegensatz zu herkömmlichem Gleichstrom, der zum Verchromen verwendet wird. Die Forschungsgruppe wird von Dr. Nitin P. Wasekar am ARCI geleitet. Zum Galvanisieren haben die Wissenschaftler elektrischen Strom in Form von Impulsen von wenigen Millisekunden Dauer verwendet.
Das Verfahren besteht aus einem umweltfreundlichen Elektrolyten, der aus Nickel- und Wolframionen besteht, die die Quelle für die Verstärkung von elementarem Wolfram (W) und Nickel (Ni) sind. Der gepulste Strom wird zwischen den zu beschichtenden Komponenten angelegt, die als Kathode und nicht verbrauchbare Anode wirken.
Chrombeschichtungen wurden in der Kunststoffabfüllindustrie verwendet, um die Lebensdauer von Druckgusskomponenten zu verbessern. Das Verchromen ist jedoch ein toxischer Prozess und die strenge zulässige Expositionsgrenze (PEL) für toxische sechswertige Verbindungen Chrom und alle seine Verbindungen müssen an allen Arbeitsplätzen der Verchromungsindustrie zusammengestellt werden. Ein Verfahren zu finden, um diese Grenze einzuhalten, ist eine Herausforderung für Wissenschaftler.
Wie die Technik funktioniert
Der gepulste Stromeffekt wurde für nanokristalline Beschichtungen verwendet, bei denen eine hohe momentane Stromdichte für eine sehr kurze Dauer zu einer hohen Keimbildungsrate führte. Anders als beim herkömmlichen Gleichstromplattieren waren die Beschichtungen praktisch porositätsfrei, rissfrei mit minimaler Wasserstoffaufnahme. Die Verwendung von gepulstem Strom führte zur Nanokristallisation von Nickel-Wolfram-Legierungsbeschichtungen mit hoher Härte (700-1200 HV) und Verschleißfestigkeit. Die Beschichtungen waren extrem korrosionsbeständig und konnten bis zu 700 Stunden Salzsprühnebel standhalten.
Die Beschichtungen können Temperaturen von bis zu 500 °C ohne thermische Erweichung standhalten und die Lebensdauer der Werkzeugkomponenten um mindestens das Zweifache im Vergleich zu herkömmlicher Verchromung verlängern. Sie wurden erfolgreich auf Druckgusskomponenten angewendet, die in der Kunststoffabfüllindustrie verwendet werden, wobei die Temperaturen an der Formschnittstelle über 280 °C liegen können. Mit zahlreichen Anwendungen in Automobil, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt für diese Beschichtungen ist das Prozess-Know-how bereit für den Transfer als Ersatz für die herkömmliche Verchromung.