Microcrystalline and nanocrystalline nickel layers reinforced by Al2O3 particles

• Autorzy: Kucharska B. , Sobiecki J. R.

Warianty tytułu

PL

Mikrokrystaliczne i nanokrystaliczne warstwy niklowe wzmacniane cząstkami Al2O3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nickel coatings produced by plating processes are mainly used for decorative purposes and as a material that protects the substrate from corrosion. The incorporation of a reinforcing phase of alumina in a ductile nickel matrix allows for improved tribological and corrosion properties. The aim of this study was to investigate the effect of the process parameters on the structure of Ni/Al2O3 composite layers produced by the electrochemical method. The study included composite layers of a microcrystalline and nanocrystalline Ni matrix and micrometric and nanometric particle size disperse phases of Al2O3. The layers were deposited in a Watts bath modified by a nickel grain growth inhibitor, at a current density of 5 A/dm2. In order to ensure uniform co-embedding of the disperse phase particles with the nickel matrix and to produce a stable suspension, a cationic surfactant was also used. The completed studies have shown that addition of the nickel grain growth inhibitor significantly affects the reduction of the nickel crystallite size. The particle size of alumina affects its content and distribution in the Ni/Al2O3 composite layer. Both, the grain size of the nickel, as well as the amount and type of built-in phase affect the microhardness of the examined nickel and composite layers.

PL

Powłoki niklowe wytwarzane w procesach galwanicznych stosowane są głównie w celach dekoracyjnych oraz jako materiał chroniący podłoże przed korozją. Wprowadzenie w plastyczną osnowę niklową fazy zbrojącej w postaci tlenku glinu pozwala na uzyskanie lepszych właściwości tribologicznych i korozyjnych. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu parametrów procesu na strukturę warstw kompozytowych Ni/Al2O3 wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o mikrokrystalicznej i nanokrystalicznej osnowie Ni oraz mikrometrycznych i nanometrycznych wymiarach cząstek faz dyspersyjnych Al2O3. Warstwy osadzano w kąpieli Wattsa modyfikowanej zawartością inhibitora wzrostu ziaren niklu przy gęstości prądu 5 A/dm2. Aby zapewnić równomierne współosadzanie cząstek faz dyspersyjnych z osnową Ni oraz wytworzenie trwałej zawiesiny, stosowano również kationowy związek powierzchniowo czynny. Zrealizowane badania wykazały, że dodatek inhibitora wzrostu ziaren niklu wpływa znacząco na zmniejszenie wielkości krystalitów niklu. Wielkość cząstek tlenku glinu wpływa na jego zawartość i rozmieszczenie w warstwie kompozytowej Ni/Al2O3. Zarówno wielkość ziaren niklu, jak również ilość i rodzaj wbudowanej fazy mają wpływ na mikrotwardość badanych warstw niklowych i kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

nickel coating; Al2O3 particles; electrochemical method; microhardness

PL

powłoka niklowa; cząstki Al2O3; metoda elektrochemiczna; mikrotwardość

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 232--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kucharska B.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Sobiecki J. R.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Srivastava M., William Grips V.K., Rajam K.S., Influence of SiC, Si3N4 and Al2O3 particles on the structure and properties of electrodeposited Ni, Materials Letters 2008, 62, 3487-3489.
• [2] Kucharska B., Trzaska M., The structure of nanocomposite layers with Ni matrix and disperse phase Si3N4 and PTFE, Composites Theory and Practice 2012, 3, 165-170.
• [3] Szczygieł B., Elektrochemiczne powłoki kompozytowe: otrzymywanie, właściwości, zastosowanie, Ochrona przed Korozją 2009, 11, 443-446.
• [4] Wang H., Yao S., Matsumura S., Electrochemical preparation and characterization of Ni/SiC gradient deposite, Journal of Materials Processing Technology 2004, 145, 299-302.
• [5] Szeptycka B., Gajewska A., Badanie wpływu związków organicznych i cząstek dyspersyjnych na kinetykę elektroosadzania hybrydowych warstw kompozytowych Ni-SiC-fluoropolimer, Kompozyty 2003, 6, 23-29.
• [6] Bełtowska-Lehman E., Góral A., Indyka P., Electrodeposition and characterization of Ni/Al2O3 nanocomposite coatings, Archives of Metallurgy and Materials 2011, 56, 919-931.
• [7] Góral A., Bełtowska-Lehman E., Indyka P., Structure characterization of Ni/Al2O3 composite coatings prepared by electrodeposition, Solid State Phenomena 2010, 163, 64-67.
• [8] Ghatak H.R., Iron complexated lignin from electrolysis of wheat straw soda black liquor and its characterization, Industrial Crops and Products 2013, 43, 738-744.
• [9] Saha R.K., Haq I.U., Khan T.I., Glenesk L.B., Development of wear resistant nanodispersed composite coating by electrodeposition, Key Engineering Materials 2010, 442, 187-194.