Microcrystalline and nanocrystalline nickel layers reinforced by Al2O3 particles

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.

---

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.