Właściwości triboiogiczne warstw Ni/Si3N4

Przedstawiono wyniki badań wpływu struktury warstw kompozytowych Ni/Si3N4 wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej na ich właściwości tribologiczne. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o mikrokrystalicznej osnowie Ni oraz mikrometrycznych wymiarach cząstek ceramicznej fazy dyspersyjnej Si3N4 i warstwy o nanokrystalicznej strukturze osnowy oraz nanometrycznych wymiarach cząstek fazy ceramicznej. W celach porównawczych badano również warstwy tylko niklowe o strukturach mikro- i nanokrystalicznych. Przedstawiono morfologię samej dyspersyjnej fazy ceramicznej oraz wytworzonych warstw. Określono stopień rozwinięcia powierzchni warstw niklowych i kompozytowych. Zmierzono mikrotwardość materiałów badanych warstw. Badania tribologiczne zrealizowano na stanowisku ze smarowanym węzłem ciernym typu trzy wałeczki-stożek. Określono przebieg zużycia ściernego badanych materiałów w funkcji czasu trwania próby tarcia. Przedstawiono morfologię powierzchni badanych materiałów po próbach tribologicznych. Badania warstw Ni oraz warstw kompozytowych Ni/Si3N4 wykazały, że zarówno zwiększenie stopnia rozdrobnienia struktury materiału osnowy, jak i zmniejszenie wielkości cząstek dyspersyjnej fazy ceramicznej zmniejsza wielokrotnie ich zużycie ścierne.

---

The influence of the structure of Ni/Si3N4 composite layers produced by the electrochemical method on their tribological properties are presented. Investigations concern the composite layers with microcrystalline nickel matrix and micro-sized Si3N4 disperse phase, as well as composite layers with nanocrystalline nickel matrix and nano-sized Si3N4 disperse phase. For comparison purposes also microcrystalline and nanocrystalline nickel layers have been investigated. Morphologies of the phase composition of Si3N4 powders are performed (Fig. 1). Results of morphological and surface forms examinations of the nickel and composite layers are shown in Figures 2 and 3, and in Figures 5 and 6, respectively. Distributions of SisNd phase particles in nickel matrix are presented in Figure 4. The roughness of the nickel and composite layers are also studied (Fig. 7). Results of examinations of the hardness of the Ni and Ni/Si3N4 layers are reported (Table 1). The course of wear tests as time functions of duration of attempt of the Ni and Ni/Si3N4 layers are presented in Figure 8. The morphologies of nickel an composite layers and their counter samples after wear tests are shown in Figure 9. Increases of the micro-hardness of nanocrystalline composite layers Ni/Si3N4 with the nano-sized SisN4 disperse ceramic phase in comparision with microcrystalline composite layers are identified. In conclusion, it has been checked also that the SisNd disperse phase involved into nanocrystalline as well as microcrystalline Ni surface layers importantly decreases their abrasion wear.