Nanokompositer kan ersätta miljöfarlig ytbehandling av metallkomponenter
Elektroplätering med nanokompositer kan bli en framtida teknik för att åstadkomma slitstarka ytor på metallkomponenter. En ny doktorsavhandling av Santiago Piñate vid Tekniska Högskolan, Jönköping University, innebär att tekniken tar ett steg i riktning mot att kunna industrialiseras.
– Den här tekniken har god potential att bli ett bättre och mer miljöanpassat alternativ till de beläggningar av hårdkrom som länge varit vanliga, säger Santiago Piñate.
Foton tagna med ett svepelektronmikroskop. Övre bilderna: ytbeläggningar av rent nickel. Undre bilderna: ytbeläggningar av nickel med partiklar av kiselkarbid (svartfärgade).
En hållfast yta är en viktig egenskap hos många produkter, som till exempel motorkomponenter och skärverktyg för hårda material. Traditionellt har beläggningar baserade på sexvärt krom varit vanliga för att ge produkter en slitstark yta. På senare tid har dock EU begränsat användningen av sexvärt krom, då det är miljöfarligt och utgör en risk för människors hälsa. Europeiska företag behöver därför hitta bra alternativ till krombeläggningar.
– Jag har i min avhandling studerat processen för elektroplätering med nanokompositer, vilket skulle kunna ersätta kromanvändningen. Elektroplätering används redan idag för att producera ytbeläggningar av kompositer i stor skala, men då med mikropartiklar istället för nanopartiklar. Genom att arbeta med nanopartiklar kan vi potentiellt få fram mer hållfasta beläggningar, förklarar Santiago Piñate, doktorand vid Tekniska Högskolan och författare till den nya avhandlingen.
Avhandlingen ger en komplett bild av elektropläteringsprocessen för ytbeläggningar med nanokompositer – från förståelse och kontroll av startparametrar till slutliga materialegenskaper och hur alla faktorer hänger samman med varandra.
– Innan vi kan säga om den här tekniken är ett lämpligt substitut för krombeläggningarna behöver vi förstå och kunna kontrollera processen. Jag har därför undersökt interaktionen mellan nanopartiklar, vilka fungerar som armering i materialet, och olika förutsättningar för processen. Jag har också studerat hur nanopartiklarna förändrar kristalliseringen av metallen samt hur olika aspekter påverkar materialets egenskaper, säger Santiago Piñate.
Den nya kunskap som genererats i Santiago Piñates forskning är värdefull bland annat för företag som använder olika processer för ytbehandling. Särskilt viktig är den för de företag som redan idag använder sig av mikrokompositer för att åstadkomma slitstarka ytor och som vill öka hållfastheten ytterligare.
– Jag hoppas att min forskning väcker intresse för nanokompositbeläggningar, eftersom den visar att det är möjligt att kontrollera processen. En ökad förståelse för hur vi kan kontrollera processen för tillverkning av nanokompositer gör det möjligt att hitta bättre och mer miljöanpassade alternativ för att skapa hållfasta ytskikt, säger Santiago Piñate.
Santiago Piñate försvarade framgångsrikt sin avhandling ”Control of Particles Codeposition and Strengthening Mechanisms in Nickel Based Nanocomposite Coatings” den 31 maj. Opponent var Mari Lundström, docent vid Aalto-universitetet i Finland.
Doktorsavhandlingen var en del av forskningsprojektet FunDisco. Läs om FunDisco här:
Om du vill veta mer om Santiago Piñates forskning är du välkommen att kontakta honom via e-post: santiago.pinate@ju.se
