Виготовлення товстого двошарового хромового покриття без мікротріщин для відновлення виробів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258728

Ключові слова:

електроосадження твердого хрому, відновлення, макротріщина, двошарове хромовепокриття, хромовуглецевепокриття

Анотація

Процесвідновлення штока гідроциліндрастаєскладнимзавданням у промисловомусекторі, щовиробляєважкеобладнання. Цепов'язано з тим, щовідновленікомпонентиможутьматитаку ж якість, як і новікомпоненти за нижчоївартості.

Електроосадження твердого хрому є відомим методом отриманнязахисногопокриття для штока циліндра, щонадаєйомусприятливихвластивостейзносо- і корозійноїстійкості. Під час відновлювальнихробіт спочаткуслідвидалитистарехромовепокриття штока циліндра перед нанесенням нового. Упроцесівидалення часто незначнознімаєтьсяосновний метал і для збереженняйого початкового діаметраслід нанести свіжийбільштовстий шар хрому. Основна проблема полягає в тому, щопісляпроцесувипалу при 200 °C на товстомушарі хрому можливеутвореннямакротріщин. Отже, вивченнявластивостейтовстихтатвердихсвіжоосаджених і свіжообпалениххромовихпокриттів є новизноюданогодослідження.

У роботі методом електроосадженнябулоотриманотовсте і твердехромовепокриття на плоскійпідкладці з вуглецевоїсталі. При щільності струму осадженнябільше 40 А/дм2післявипалу при 200 °C протягомгодини на звичайномуодношаровому хромовому покриттіз'являютьсямакротріщини. Для двошарового хромового покриття, щоскладається з двохшарівCr, максимальна товщинанапиленнясклала 261,0×8,5 мкм, і спостерігалосяутвореннямакротріщин. Тим часом, обпаленедвошарове хромовепокриття, щоскладається з полірованого шару Cr-C і шару Cr, маєщільністьмікротріщин 337×8 тріщин/см і твердість 924,8×22,2 HV0.3 без утвореннямакротріщин. Аналіз ЕПМАпідтвердивнаявністьвуглецевогоелемента в шаріCr-C, і передбачається, щоцепов'язаноіз суміснимосадженнямвуглецю з добавок мурашиноїкислоти.

Спонсор дослідження

  • This research is fully funded by Komatsu Indonesia company. The experiment facilities were supported by Material Technology Center (MTC) Section, Komatsu Indonesia.

Біографії авторів

Taufiqullah Taufiqullah, Bandung Institute of Technology

Master of Engineering

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Adhi Setyo Nugroho, Bandung Institute of Technology

Master of Science

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Raden Dadan Ramdan, Bandung Institute of Technology

Doctor of Engineering

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Firmansyah Sasmita, Bandung Institute of Technology

Master of Science, Senior Professional Engineer

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Siti Rodotun, Bandung Institute of Technology

Bachelor of Engineering

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Aditianto Ramelan, Bandung Institute of Technology

Doctor of Philosophy

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Посилання

  1. Nnorom, I. C., Osibanjo, O. (2010). Overview of prospects in adopting remanufacturing of end-of-life electronic products in the developing countries. International Journal of Innovation, Management and Technology, 1 (3), 328. Available at: https://www.researchgate.net/publication/280803728_Overview_of_Prospects_in_Adopting_Remanufacturing_of_End-of-Life_Electronic_Products_in_the_Developing_Countries
  2. Yang, Z. (2011). Alternatives to hard chromium plating on piston rods. Karlstads Universitet. Available at: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:452803/FULLTEXT01.pdf
  3. Dennis, J. K., Such, T. E. (1993). Nickel and chromium plating. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1533/9781845698638
  4. Araujo, L. S., de Almeida, L. H., dos Santos, D. S. (2019). Hydrogen embrittlement of a hard chromium plated cylinder assembly. Engineering Failure Analysis, 103, 259–265. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.04.052
  5. Podgornik, B., Massler, O., Kafexhiu, F., Sedlacek, M. (2018). Crack density and tribological performance of hard-chrome coatings. Tribology International, 121, 333–340. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.01.055
  6. Ploypech, S., Metzner, M., dos Santos, C. B., Jearanaisilawong, P., Boonyongmaneerat, Y. (2019). Effects of Crack Density on Wettability and Mechanical Properties of Hard Chrome Coatings. Transactions of the Indian Institute of Metals, 72 (4), 929–934. doi: https://doi.org/10.1007/s12666-018-01553-4
  7. Nguyen, V. P., Dang, T. N., Le, C. C. (2019). Effect of Residual Stress and Microcracks in Chrome Plating Layer to Fatigue Strength of Axle-Shaped Machine Parts. Applied Mechanics and Materials, 889, 10–16. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.889.10
  8. Augusto F. Santos, B., E. D. Serenário, M., L. M. F. Pinto, D., A. Simões, T., M. S. Malafaia, A., H. S. Bueno, A. (2019). Evaluation of Micro-Crack Incidence and their Influence on the Corrosion Resistance of Steel Coated with Different Chromium Thicknesses. Revista Virtual de Química, 11 (1), 264–274. doi: https://doi.org/10.21577/1984-6835.20190019
  9. Sato, K., Sugio, K., Choi, Y., Sasaki, G., Setiawan, A. R., Ramelan, A. (2019). Fabrication of Cr based electrodeposited composite film using nano ZrO2 particles on aluminum substrate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 547 (1), 012027. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/547/1/012027
  10. Sheu, H.-H., Lin, M.-H., Jian, S.-Y., Hong, T.-Y., Hou, K.-H., Ger, M.-D. (2018). Improve the mechanical properties and wear resistance of Cr-C thin films by adding Al2O3 particles. Surface and Coatings Technology, 350, 1036–1044. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.069
  11. Liang, A., Zhang, J. (2012). Why the decorative chromium coating electrodeposited from trivalent chromium electrolyte containing formic acid is darker. Surface and Coatings Technology, 206 (17), 3614–3618. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.02.053
  12. Kurzydlowski, K. J., Ralph, B. (1995). The quantitative description of the microstructure of materials. CRC Press, 432.
  13. Do Nascimento, M. P., Voorwald, H. J. C. (2008). The significance and determination by image analysis of microcrack density in hard chromium plating. Plating and Surface Finishing, 95 (4), 36–42.
  14. Gabe, D. (1997). The role of hydrogen in metal electrodeposition processes. Journal of Applied Electrochemistry, 27 (8), 908–915. doi: https://doi.org/10.1023/a:1018497401365
  15. Kasper, C. (1935). Mechanism of chromium deposition from the chromic acid bath. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 14 (6), 693. doi: https://doi.org/10.6028/jres.014.043
  16. Snavely, C. A. (1947). A Theory for the Mechanism of Chromium Plating; A Theory for the Physical Characteristics of Chromium Plate. Transactions of The Electrochemical Society, 92 (1), 537. doi: https://doi.org/10.1149/1.3071841
  17. Such, T. E., Partington, M. (1964). The Relation between Cracking and Internal Stress in Microcracked Chromium Deposits. Transactions of the IMF, 42 (1), 68–76. doi: https://doi.org/10.1080/00202967.1964.11869912
  18. Protsenko, V. S., Gordiienko, V. O., Danilov, F. I. (2012). Unusual "chemical" mechanism of carbon co-deposition in Cr-C alloy electrodeposition process from trivalent chromium bath. Electrochemistry Communications, 17, 85–87. doi: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2012.02.013
  19. Hoshino, S., Laitinen, H. A., Hoflund, G. B. (1986). The Electrodeposition and Properties of Amorphous Chromium Films Prepared from Chromic Acid Solutions. Journal of The Electrochemical Society, 133 (4), 681–685. doi: https://doi.org/10.1149/1.2108653
  20. Hoflund, G. B., Asbury, D. A., Babb, S. J., Grogan, A. L., Laitinen, H. A., Hoshino, S. (1986). A surface study of amorphous chromium films electrodeposited from chromic acid solutions. Part I. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 4 (1), 26–30. doi: https://doi.org/10.1116/1.573493
  21. Mandich, N. V., Snyder, D. L. (2011). Electrodeposition of Chromium. Modern Electroplating, 205–248. doi: https://doi.org/10.1002/9780470602638.ch7
  22. Callister, W. D., Rethwisch, D. G. (2018). Materials science and engineering: an introduction. Wiley, 992.
  23. Brenner, A., Burkhead, P., Jennings, C. (1948). Physical properties of electrodeposited chromium. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 40 (1), 31. doi: https://doi.org/10.6028/jres.040.022
  24. Robertson, I. M., Sofronis, P., Nagao, A., Martin, M. L., Wang, S., Gross, D. W., Nygren, K. E. (2015). Hydrogen Embrittlement Understood. Metallurgical and Materials Transactions A, 46 (6), 2323–2341. doi: https://doi.org/10.1007/s11661-015-2836-1
  25. Senadheera, T. D. (2013). Accurate Measurement of Hydrogen in Steel. University of Calgary. doi: https://doi.org/10.11575/PRISM/24654
  26. Pressouyre, G. M. (1980). Trap theory of Hydrogen embrittlement. Acta Metallurgica, 28 (7), 895–911. doi: https://doi.org/10.1016/0001-6160(80)90106-6
  27. Xu, L., Pi, L., Dou, Y., Cui, Y., Mao, X., Lin, A. et. al. (2020). Electroplating of Thick Hard Chromium Coating from a Trivalent Chromium Bath Containing a Ternary Complexing Agent: A Methodological and Mechanistic Study. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 8 (41), 15540–15549. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c04529
  28. Duriagina, Z. A., Romanyshyn, M. R., Kulyk, V. V., Kovbasiuk, T. M., Trostianchyn, A. M., Lemishka, I. A. (2020). The character of the structure formation of model alloys of the Fe-Cr-(Zr, Zr-B) system synthesized by powder metallurgy. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2 (100), 49–57. doi: https://doi.org/10.5604/01.3001.0014.3344
  29. Duriagina, Z., Kulyk, V., Kovbasiuk, T., Vasyliv, B., Kostryzhev, A. (2021). Synthesis of Functional Surface Layers on Stainless Steels by Laser Alloying. Metals, 11 (3), 434. doi: https://doi.org/10.3390/met11030434

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Taufiqullah, T., Nugroho, A. S., Ramdan, R. D., Sasmita, F., Rodotun, S., & Ramelan, A. (2022). Виготовлення товстого двошарового хромового покриття без мікротріщин для відновлення виробів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (117), 42–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258728

Номер

Том 3 № 12 (117) (2022): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Taufiqullah Taufiqullah, Adhi Setyo Nugroho, Raden Dadan Ramdan, Firmansyah Sasmita, Siti Rodotun, Aditianto Ramelan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.