Forskning om funktionella beläggningar på JTH

Idag utgör Jönköpings Tekniska Högskola en betydande resurs när det gäller forskning inom elektrolytisk ytbehandling. Avdelning för Material och tillverkning har två professorer inom området och har utrusning för att både framställa och utvärdera olika ytbehandlingsmetoder.

Tekniska Högskolan i Jönköping har sitt ursprung i den tidigare Ingenjörshögskolan. Från 2006 har Peter Leisner varit adjungerad professor på Högskolan och sedan 2019 arbetar han heltid som professor och avdelningsledare för Material och tillverkning. På avdelningen arbetar också Caterina Zanella som i slutet av förra året installerades som professor i ytteknik. Både Caterina och Peter har doktorerat inom elektrolytisk ytbehandling.

– Man kan nog säga att vi är den tyngsta forskningsenheten inom elektrolytisk ytbehandling i Norden, säger Peter och skrattar när Ytforum besöker Högskolan.

Avdelningen för material och tillverkning har fokus på gjutna material och då kommer ytbehandling in som en viktig komponent. Inom ytbehandling leder Caterina en grupp med tre doktorander och en forskare som idag driver projekt som till exempel ytbehandling av 3D-printade objekt, dispersionsbeläggningar och skyddande beläggningar med hjälp av elektrolys.

– Vi driver ofta projekt i nära samarbete med industrin för att det bidrar till relevanta resultat men också för att sprida ny kunskap snabbare, säger Caterina.

PULSPLÄTERING FÖR BÄTTRE MAKROSPRIDNING Ett exempel på projekt är försilvring av filterhus av gjuten aluminium. De har en komplicerad geometri och för att klara minimikravet på skikttjocklek på alla kravytor blir det ofta för mycket silver på utstickande partier. Detta blir extra påtagligt på tunnväggiga delar av detaljen. Undersökningarna, som gjordes i

ett silverbad utan tillsatser, visade att spridningen av skikttjocklek kan styras med hjälp av pulsplätering med polvändning.

Högaktuellt är förstås alternativ till hårdförkromning. Även om man knappast kan hitta ett generellt substitut för alla olika tilllämpningar är det möjligt att komma långt med olika typer av dispersionsbeläggningar. Det är skikt där partiklar av exempelvis kiselkarbid bakas in i själva metallskiktet. Redan idag används denna teknik industriellt.

– Vi tittar bland annat på att använda mindre storlek på partiklarna än det som är vanligt idag. Ett problem är då att få dem jämt fördelade i suspensionen. Ultraljud ser ut att kunna vara en framkomlig väg, berättar Caterina.

Ytbehandlingstest. För att få jämn temperatur på elektrolyten har en dubbelmantlad glasbägare specialtillverkats där vätska med rätt temperatur pumpas igenom.

Att använda mindre storlek på partiklarna medför att man kan arbeta med tunnare skikt, vilket kan vara en fördel i vissa applikationer.

Ytbehandlingsgruppen har tillgång till ett välutrustat kemilabb. För att kunna ta fram prover på ett reproducerbart sätt används olika specialbyggda celler. Ett exempel är en dubbelmantlad glasbägare. Genom att pumpa vatten av rätt temperatur i dubbelväggen erhålls en mycket jämnare temperatur i elektrolyten än om man värmer på platta eller använder doppvärmare. Även agitation och andra parametrar styrs på kontrollerade sätt.

– Vi tycker det är viktigt att forskarna ska kunna hantverket med att ta fram sina egna prover och sedan utvärdera resultaten, betonar Caterina.

MODERN LABBUTRUSTNING För utvärdering av skikt används olika metoder. Snabb och enkel mätning av skikttjocklek görs med hjälp av röntgenutrustning av samma typ som finns hos många ytbehandlare. Desto mer arbete är det om man ska studera och mäta på ett tvärsnitt i mikroskop. Det krävs noggrann provberedning för att få säkra resultat. Svepelektronmikroskop är lite av ett standardverktyg. Ett av högskolans instrument har förutom de vanliga funktionerna som att studera ytor och bestämma sammansättning även en rad andra funktioner. Ett exempel på en funktion är att man kan avverka lite i taget av ett tvärsnitt och studera skiktet. Tar man bilder av varje snitt går det att ta fram tredimensionella bilder av skiktet. Det finns också en tillsats som gör det möjligt att studera hur material beter sig under belastning, exempelvis kan man studera på vilket sätt en ytbehandling påverkar drag- och utmattningshållfastheten på substratet. En annan utrustning, Atomic

Instrumentet Atomic force microscope kan förses med en liten cell för elektrolytisk ytbehandling som gör det möjligt att mäta potentialen i enskilda punkter på ytan.

force microscope, följer ytan med en fin nål. Det gör att man kan studera topografin i detalj och mäta potentialen i enskilda punkter på ytan. Det finns även en liten cell som gör det möjligt att ytbelägga ett prov under tiden som man mäter potentialen i enskilda små punkter.

MER UTBILDNING PLANERAS Idag utgör utbildning en relativt liten del av ytbehandlingsgruppens arbete. Det finns flera ytbehandlingskurser i högskolans program för Industriell Produktframtagning och andra liknande program. Man medverkar också i YH-utbildningar i länet och det görs uppdragsutbildning till olika företag. Planerna är att öka utbildningsverksamheten. Det finns ett stort behov av både längre och kortare utbildningar. Det gäller yrkesverksamma i olika roller men kanske också som inslag i andra utbildningsanordnares program.

– Jag skulle gärna se en längre ytbehandlingsutbildning som också gav någon form av examen. Det är knappast troligt att det blir ett helt program men vi får se vad vi kan få till, berättar Peter.

Det finns även andra aktörer som jobbar med utbildning inom ytbehandling. Ett exempel är satsningen Certifierad Ytbehandlare som är ett samarbete mellan Proton Technology och SYF.

– Vi har en bra dialog med Proton Technology och vi ser oss inte som en konkurrent utan snarare ett komplement till det som de gör, anser Peter.

Under de senaste månaderna har den ordinarie utbildningen på högskolan primärt skett på distans, något som har gett nya erfarenheter.

– Vi har haft planer på att utveckla vår förmåga att driva distansutbildning. Men coronpandemin har gjort att vi har fått öka tempot betydligt. På kort tid har vi kraftigt förstärkt vår kompetens inom distansundervisning. Under mer normala former hade det säkert tagit ett eller två år att implementera det vi nu fått göra på ett par veckor, säger Caterina.

Peter Leisner och Caterina Zanella framför ett av Högskolans svepelektronmikroskop.

Peter Leisner

Peter doktorerade 1992 inom elektrokemisk ytbehandling vid Danmarks Tekniska Universitet. Fem år senare flyttade han till Sverige och ansvarade för en grupp på forskningsinstitutet Acreo. Från 2006 delade han sin tid mellan en professur på Ingenjörshögskolan i Jönköping och som chef för elektronikenheten på SP (numera RISE) i Borås. Sedan 2019 arbetar Peter heltid på Jönköpings Tekniska Högskola som avdelningschef för Material och tillverkning. Han är också ordförande för European Academy of Surface Technology och föreningen Tunga fordon.

Tekniska Högskolan

Tekniska Högskolan är en av fyra fackhögskolor inom stiftelsehögskolan Jönköpings Universitet. Universitetet har cirka 12 000 studenter varav cirka 2 400 är internationella. År 1988 startade de första ingenjörsutbildningarna. Den delen av verksamheten fick namnet Ingenjörshögskolan. År 2007 ombildades Ingenjörshögskolan till Tekniska Högskolan i Jönköping, JTH. Ett långsiktigt samarbete med Chalmers och KTH inleds. Tre år senare får tekniska Högskolan rätt att ge licentiat- och doktorsexamen inom flera tekniska områden. JTH har för närvarande sex avdelningar varav Material och tillverkning är en. JTH driver också ett civilingenjörsprogram inom industriell produktframtagning.

Caterina Zanella

Caterina doktorerade vid universitetet i Trento, Italien 2010. År 2014 erhöll hon ett Marie Curie/VINNMER-stipendium vilket medförde ett 20 månaders utbyte mellan SP i Borås och universitetet i Trento. Hon arbetade då bland annat med forskningsprojekt om smarta beläggningar. Sedan 2015 har Caterina arbetat på Högskolan i Jönköping med korrosion och ytteknik. Först som docent och från slutet av förra året som professor i ytteknik.