Warstwy Ni-P z proszkami ceramicznymi jako faza dyspersyjna

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i niektórych właściwości niklowych warstw kompozytowych z fazą dyspersyjną w postaci proszków ceramicznych otrzymanych metodą zol-żel. Wykorzystane zostały dwa rodzaje proszków: nanometryczny węglik tytanu oraz wielofazowa mieszanina węglików i borków, w skład której wchodziły min. TiB2, B4C i TiC, także o rozmiarach nanometrycznych. Warstwy wytwarzane były metodą redukcji chemicznej na stali St3S. W celach porównawczych na tym samym podłożu wytworzona została także warstwa Ni-P. Osadzanie warstw przeprowadzano z wykorzystaniem zasadowej kąpieli do niklowania chemicznego z dodatkiem 1 g/dm3, 5 g/dm3 i 10 g/dm3 ceramicznej fazy dyspersyjnej. Na podstawie przyrostu masy określona została szybkość narastania warstw pozwalająca ocenić efektywność procesu bezprądowego osadzania. Topografia otrzymanych warstw oraz struktura warstw na przekroju charakteryzowane były z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką EDS. Wykonana została komputerowa analiza obrazu pozwalająca określić zawartość fazy ceramicznej w warstwie. Charakterystyka morfologii powierzchni warstw wykonana została z użyciem profilometru optycznego. Określone zostały także parametry chropowatości oraz mikrotwardość. Stwierdzono, że obecność proszku TiC w kąpieli zwiększa szybkość procesu osadzania warstw, natomiast proszek wielofazowy spowalnia ten proces oraz jest on mniej efektywny pod względem ilości wbudowanej w warstwę fazy ceramicznej. Stwierdzono także, że warstwy kompozytowe charakteryzowały się znacznie większą chropowatością powierzchni oraz wyższą mikrotwardością w porównaniu do warstwy Ni-P.

---

The paper presents the results of studies of the structure and some properties of composite nickel layers with the dispersion phase as ceramic powders obtained by the sol-gel method. Two types of powders were used: nanometric titanium carbide and mixture of carbides and borides, which contained e.g. TiB2, B4C and TiC, also of a nanometric size. The layers were deposited by chemical reduction on St3S steel. For comparison, on the same substrate, Ni-phosphorus coatings were obtained. The coatings were deposited from alkaline bath. The electroless deposition processes were performed with different contents of ceramic powders: 1 g/dm3, 5 g/dm3 and 10 g/dm3. Basing on the mass increase, a rate of layer rise was determined, which allowed the effectiveness of the process to be evaluated. The topography of the obtained layers and their cross-sectional structure were characterized by using scanning electron microscopy with EDS attachment. Computer image analysis was applied to determine the content of the dispersed ceramic phase in the composite material. Characteristics of the surface morphology of the layers was performed by using an optical profilometer. The roughness and microhardness values were determined. It was found that the presence of TiC powder in the bath increases the speed of the deposition process while multiphase powders slows the process, and it is less efficient in terms of the ceramic phase content built in the layer. It was also found that the composite layers showed much higher surface roughness and higher microhardness than the Ni-P layer.