d. Chất ổn định
1.3.5 Sự tác động lẫn nhau giữa hạt và dung dịch
Sự kiểm tra lớp phủ EN composit đã cho thấy sự phân bố đồng nhất của các hạt trong lớp phủ trong đó có một số các hạt lộ ra phía ngoài bề mặt của composit. Điều này cũng đã được thấy khi quan sát ảnh SEM bề mặt lớp phủ composit EN có chứa các hạt kim cương đa tinh thể kích thước 4 μm. Các hạt này lộ ra phía ngoài bề mặt nhưng không có định hướng cụ thể hay sắp xếp theo một trật từ nào.
Feldstein đã nghiên cứu sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các hạt với các dung dịch mạ hoá học chứa các hạt đó. Xem các hình 1.16 và hình 1.17. Sự ảnh hưởng lẫn nhau này được thấy qua độ dày lớp phủ có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mạ và kết quả là độ nhám được chỉnh theo.
Ở hình 1.16, trong tất cả các trường hợp thì độ nhám ban đầu tăng lên, sau đó đến hiện tượng độ nhám đạt mức san bằng.
Còn ở hình 1.17, thì các lớp phủ EN composit có chứa các hạt nhôm oxit và silicon carbide có hành vi khác với lớp phủ EN chứa các hạt kim cương cấu trúc đa tinh thể, chúng có độ nhám giảm dần theo thời gian phủ.
Như vậy bằng các phép đo độ nhám khi thay đổi độ dày lớp phủ EN, đã chứng tỏ được rằng có sự tác động qua lại giữa các hạt và dung dịch mạ chứa các hạt đó.
Nguyên nhân của hành vi khác nhau như đã thấy ở trên có thể được giải thích như sau:
Đối với lớp phủ EN có chứa các hạt kim cương cấu trúc đa tinh thể thì: một số hạt có khả năng tạo ra những vị trí có tính xúc tác tự nhiên (tính xúc tác tự nhiên ở đây là chúng có xu hướng tạo ra những vị trí có tính kim loại). Mức độ xúc tác như thế nào phụ thuộc vào thành phần bản chất dung dịch mạ (Ni-P hay Ni-B) và các điều kiện mạ. Điều này có thể được thấy qua hình 16 độ nhám thay đổi theo từng loại dung dịch A,B,C. Độ nhám chúng phân thành hai giai đoạn:
- Giai đoạn đầu độ nhám tăng lên vì ở những vị trí các hạt kim cương có tính xúc tác thì mạ hoá học sẽ diễn ra ở đó, kết quả ở những chỗ đó được mạ và lớp phủ dày lên trong khi ở những vị trí không có tính xúc tác lại không được mạ thành những chỗ lõm xuống. Kết quả độ nhám tăng lên.
- Giai đoạn hai: độ nhám lúc này đạt đến cân bằng vì việc mạ lúc này diễn ra có tính chọn lọc. Cụ thể là sự điền vào có tính chọn lọc (selective “fill-in”). Sự điền vào này chỉ diễn ra tại những chỗ các hạt kim cương lộ ra ngoài thực sự không có tính xúc tác và trơ. Do vậy lớp phủ ở những chỗ này dầy lên dần và gần đạt tới những vị trí đã được phủ trước đó. Kết quả độ nhám không tăng và bắt đầu san bằng.
Đối với lớp phủ có chứa các hạt nhôm oxit và silicon carbide thì đối lập lại, chúng không có khả năng tạo ra những vị trí xúc tác như các hạt kim cương ở trên. Độ nhám bề mặt liên tục được làm thấp xuống. Sự điền đầy ở đây cũng không có tính chọn lọc nữa. Sự điền đầy lúc này giống như việc tạo ra một lớp kết tủa thứ hai lên bề mặt.
Có một số dung dịch mạ hoá học dùng cho việc đồng kết tủa các hạt để tạo lớp phủ EN composit. Loại dung dịch mạ tiêu biểu dùng cho các hạt có tính chống mài mòn đặc biệt đối với các hạt silicon carbide như sau:
Nickel sulphate 0.08 M/l Sodium hypophotphit 0.23 M/l Ion lactic 0.30 M/l Ion propionic 0.03 M/l Ion chì 1 ppm pH 4-6
Phần 2
THỰC NGHIỆM Giới thiệu chung
Đồ án nghiên cứu lớp phủ EN composit với loại hạt đồng kết tủa là nhôm oxit. Hiện nay, lớp phủ EN được chia thành hai loại chính: lớp phủ composit chứa các hạt có tính bôi trơn và lớp phủ composit có chứa các loại hạt chống mài mòn. Sự đồng kết tủa các loại hạt như WC, SiC, Al2O3, B4C, SiO2 và kim cương có thể làm tăng độ cứng và sự chống mài mòn của lớp phủ Ni-P. Loại hạt, hình dáng, kích thước hạt là một trong những yếu tố làm ảnh hưởng đến các tính chất của lớp phủ như độ cứng, độ nhám và tính chống mài mòn. Hiện nay còn ít thông tin về ảnh hưởng của hàm lượng nhôm lên độ cứng, hình thái bề mặt và tính chất chống ăn mòn, mài mòn của lớp phủ composit Ni-P-Al2O3. Trong nghiên cứu này, sự hình thành của lớp phủ Ni-P-Al2O3
bằng quá trình mạ hoá học và ảnh hưởng của hàm lượng nhôm lên tốc độ kết tủa, hình thái, tính chống ăn mòn, mài mòn và độ cứng được nghiên cứu.