Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การชุบเคลือบด้วยไฟฟ้าของโลหะผสมนิกเกิลทังสเตนแบบหลายชั้นที่สลับส่วนประกอบทางเคมีบนเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 430

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ELECTRODEPOSITION OF COMPOSITION-MODULATED MULTILAYER Ni-W ALLOY COATINGS ON 430 STAINLESS STEEL

Year (A.D.)

2013

Document Type

Thesis

First Advisor

ยุทธนันท์ บุญยงมณีรัตน์

Second Advisor

ปัญญวัชร์ วังยาว

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมโลหการ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2013.1193

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาสมบัติเชิงกลของชั้นเคลือบแบบหลายชั้นของโลหะผสมนิกเกิลทังสเตนผลึกนาโน (nanocrystalline Ni-W) ที่มีการสลับส่วนประกอบทางเคมีโดยวิธีการชุบไฟฟ้า โดยการควบคุมกระแส reverse pulse ในรูปแบบสัญญาณที่ได้กำหนดไว้ก่อนหน้า ทำการชุบเคลือบในระบบอ่างชุบเดี่ยวที่มี nickel sulfate hexahydrate และ sodium tungstate dihydrate เป็นแหล่งของโลหะ ส่วนประกอบทางเคมี ขนาดเกรน ตลอดจนความหนาของชั้นเคลือบย่อยในการชุบไฟฟ้าแบบหลายชั้นที่มีการสลับส่วนประกอบทางเคมีของโลหะผสมนิกเกิลทังสเตนสามารถที่จะออกแบบได้ โครงสร้างที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดและอุปกรณ์วิเคราะห์ธาตุเชิงพลังงานแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างแบบหลายชั้นตามที่ได้มีการออกแบบไว้ ผลของค่าความแข็งผิวของชั้นเคลือบแบบหลายชั้นที่มีความหนาของชั้นเคลือบย่อยในระดับนาโนแสดงให้เห็นถึงความแข็งผิวที่เพิ่มขึ้น 31 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับค่าความแข็งผิวที่ได้จากกฎการผสมของชั้นเคลือบเดี่ยวที่นำมาสลับ นอกจากนี้การศึกษาการสึกหรอโดยเทคนิค ball-on-disc และโครงสร้างภายหลังการสึกหรอแสดงให้เห็นถึงความต้านทานการสึกหรอและสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้รับอิทธิพลมาจากส่วนประกอบทางเคมีและความหนาของชั้นเคลือบย่อย การลดลงของความหนาชั้นเคลือบย่อยส่งผลให้ความต้านทานการสึกหรอและสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมีค่าเพิ่มขึ้นจากงานวิจัยนี้ทำให้ทราบว่าชั้นเคลือบแบบหลายชั้นที่มีการสลับส่วนประกอบทางเคมีของวัสดุนิกเกิลทังสเตนที่มีความหนาชั้นเคลือบย่อยในระดับนาโนเมตรสามารถช่วยลดปริมาณการใช้ธาตุทังสเตนได้ 37 เปอร์เซ็นต์ และยังสามารถคงสมบัติด้านความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ให้อยู่ในระดับเดียวกับชั้นเคลือบโลหะผสมที่มีปริมาณทังสเตนสูง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The present studies investigate the mechanical properties of composition-modulated multilayer coating (CMMC) of Ni-W as fabricated by electrodeposition. By regulating the pulse waveforms of the applied pre-define current profiles | using a single electrolytic bath containing nickel sulfate hexahydrate and sodium tungstate dihydrate as metal sources, the chemical composition, grain size, and the individual layer thickness of the electrodeposited Ni-W CMMC can be tailored. The scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy analysis reveal that multilayer coatings are obtained as designed. The micro-hardness assessment shows important evidence in that the Ni-W CMMC with nanometer-thick layer exhibits improvement of hardness by 31% over those of the rule of mixture of homogenous Ni-W alloy counterparts. Furthermore, the ball-on-disc test and the subsequent microstructural analysis indicates that the wear resistance and friction coefficient of Ni-W CMMC are influenced by the composition and the thickness of the individual alternating layer. The decrement of interlayer’s size monotoically increase wear resistance and friction coefficient. From this work, it has been found that the Ni-W CMMC with nanometer-thick layer can reduce the amount of elemental tungsten as much as 37% and maintain hardness and wear resistance as comparable with high tungsten alloys.

Link to Full Text

Share

COinS