- 1 -
MỞ ĐẦU
Lớp mạ hóa học niken hóa học (electroless nickel- EN) rất được quan tâm
trong kỹ thuật do hợp kim NiP thu được có nhiều tính chất đáng lưu ý như: độ cứng,
độ bền cơ cao, hệ số ma sát thấp, khả năng chịu ăn mòn tốt. Lớp mạ này đã được
ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt trong những ngành công nghệ
cao như cơ khí chính xác, điện tử, viễn thông, ôtô, hàng không [1-6]… Trong
khoảng hơn 10 năm trở lại đây, sự phát triển khoa học kỹ thuật đòi hỏi phải tạo ra
các hệ vật liệu có các tính chất cơ tính, hóa tính, từ tính… ưu việt hơn. Một trong
những xu hướng được quan tâm nhiều là sử dụng các hệ vật liệu compozit của NiP
để nâng cao tính năng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Màng compozit NiP-hạt phân tán
cũng là một trong những hệ vật liệu tiềm năng và được nghiên cứu rộng rãi tại các
nước phát triển. Cho tới nay đã có rất nhiều hệ compozit khác nhau của NiP được
nghiên cứu như NiP/hạt cứng (SiC, Al2O
3
, BN, WC…) nhằm tăng độ cứng, NiP-
PTFE tăng độ ma sát, tăng khả năng chịu ăn mòn… Cùng với các nghiên cứu ứng
dụng trong công nghiệp, các vấn đề lý thuyết về cơ chế kết tủa màng compozit,
tương tác giữa hạt phân tán và NiP cũng như ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ
cũng được quan tâm nghiên cứu nhằm đưa ra những thông tin tốt nhất phục vụ hoàn
thiện công nghệ [1,2,7-12].
Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu lớp mạ niken hoá học compozit
NiP-Al
2
O
3
cụ thể là: Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al

2
O
3
.
Từ kết quả thu được sẽ tìm ra các điều kiện công nghệ tối ưu chế tạo màng
compozit, đồng thời làm sáng tỏ cơ chế ảnh hưởng của các thông số này tới cấu trúc
và tính chất của màng.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 3 -
Chương I: TỔNG QUAN
1.1 LÝ THUYẾT MẠ HOÁ HỌC
1.1.1 Cơ chế phản ứng mạ hoá học
Thuyết thế hỗn hợp
Khi quá trình mạ hoá học xảy ra, ion phức kim loại ML
m
n+
sẽ khử thành
nguyên tử kim loại M, đồng thời chất khử R bị oxi hoá thành dạng O
n+
. Các phản
ứng này có bản chất giống như phản ứng điện hoá. Nó gồm các phản ứng catot và
anot riêng biệt xảy ra đồng thời trên cùng một bề mặt nền:

trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 4 -
Theo cách hiểu này thì phản ứng tổng được xem là một tổ hợp đơn giản của
hai phản ứng riêng phần được xác định một cách độc lập. Thực ra quá trình mạ hoá
học xảy ra phức tạp hơn nhiều so với cơ chế trình bày ở trên do các phản ứng riêng
phần không xảy ra một cách độc lập mà còn tương tác và phụ thuộc lẫn nhau, ngoài
ra còn có các phản ứng phụ xảy ra đồng thời. Do đó, các đường riêng phần trên sẽ
biến dạng và trở nên phức tạp hơn nhiều so với đường ghép đơn giản từ hai phản
ứng độc lập như trên hình 1.1. Mặc dù vẫn còn những hạn chế trên, thuyết thế hỗn
hợp vẫn là công cụ tốt trong việc nghiên cứu quá trình mạ hoá học.
Cơ chế tổng quát
Nhìn chung, quá trình mạ hoá học xảy ra rất phức tạp, đa dạng vì nó còn phụ
thuộc vào đặc điểm của từng hệ mạ và từng loại chất khử khác nhau. Tuy nhiên,
chúng vẫn có một số điểm chung là:
- Quá trình mạ hoá học luôn kèm theo hiện tượng thoát khí hydro.
- Các kim loại có khả năng mạ hoá học được đều có khả năng xúc tác quá trình
nhận- tách hyđro.
- Các chất làm ngộ độc phản ứng nhận - tách hydro như thioure (TU),
mercaptobenzotiazol (MBT)… có khả năng làm ổn định dung dịch mạ hoá
học.
- Các phản ứng kết tủa hoá học thường được kích hoạt khi tăng pH.
Từ các đặc điểm đó, người ta xây dựng thành một cơ chế tổng quát chung
cho mọi quá trình mạ hoá học như sau [1]:
Quá trình anot
Tách hydro : RH
→

M (1.8)
Thoỏt hydro : 2H
2
O + 2e

H
2
+ 2OH (1.9)
Trong ú: RH l cht kh, chỳng hp ph lờn b mt kim loi m, phõn ly
thnh gc R v nguyờn t hydro theo phn ng (1.4), e l in t cn thit kh
ion kim loi thnh kim loi, c R (1.5) v H (1.7) cung cp, H
2
- khớ hydro
thoỏt ra do cỏc nguyờn t hydro hp ph kt hp li (1.6) v do phn ng (1.9).
Sn phm ca cht kh sau phn ng (nh P t hypophotphit, B t dimetylamin
boran) tham gia vo thnh phn lp m.
1.1.2. Tc quỏ trỡnh m hoỏ hc [1,2]
Tốc độ của phản ứng mạ hóa học, ví dụ trong một trờng hợp cụ thể mạ đồng
hóa học (1.10) có thể đợc viết nh sau
Cu
2+
+ 2HCHO + 4OH
-
= Cu +H
2
+ 2HCOO
-
+ 2H
2
O (1.10)

2
O
3
- 6 -
- E từ độ nghiêng đờng logv 1/T
1.1.3 Cỏc yu t nh hng n phn ng m hoỏ hc [1,2]
Nhiệt độ : Nhiệt độ có ảnh hởng mạnh đến tốc độ mạ hoá học, rõ nhất là trờng
hợp mạ niken hoá học trong dung dịch axít. Khi nhiệt độ cha vợt quá 70
0
C quá
trình kết tủa niken cha xảy ra, nhng khi nhiệt độ lên trên 70
0
C lập tức tốc độ mạ
tăng vọt và đạt giá trị 20 àm/h tại 92
0
C, còn trên 92
0
C dung dịch sẽ không bền
vững nữa, lúc ấy kim loại kết tủa cả lên đồ gá, thậm chí trong toàn khối dung
dịch.
pH dung dịch : pH dung dịch có ảnh hởng đến hiệu số điện thế giữa các phản ứng
anốt và catốt, mà điện thế này lại ảnh hởng mạnh đến tốc độ mạ. Cụ thể khi pH
tăng, tốc độ mạ tăng. Tuy nhiên khi pH tăng quá cao sẽ xuất hiện kết tủa trong
toàn khối dung dịch nguyên nhân là tại pH cao xuất hiện các hạt rắn trong dung
dịch (nh niken photphit, đồng oxít ). Các hạt này sẽ trở thành các trung tâm
hoạt động, dẫn đến các phản ứng tạo bột kim loại trong dung dịch, kết quả là
toàn bộ ion kim loại trong khối dung dịch đồng loạt bị khử thành bột kim loại.
Chất tạo phức : Việc chọn ligan tạo phức và nồng độ của nó cũng rất quan trọng,
do khi chúng tạo phức rất bền với ion kim loại mạ thì rất có thể sẽ không đủ ion
kim loại tự do để khử thành lớp mạ. Ví vụ EDTA thờng cho phức có hằng số bền

2
PO
2
: Au > Ni > Pd > Co > Pt
HCHO :Cu > Au > Ag > Pd >Ni > Co
NaBH
4
: Ni > Co > Pd > Pt > Au > Ag > Cu
DMAB : Ni > Co > Pd > Au > Pt > Ag
NH
2
NH
2
: Co > Ni > Pt > Pd > Cu > Ag > Au
Kết quả này gợi ý cho việc chọn chất khử phù hợp với kim loại mạ và chọn
chất hoạt hoá xúc tác cho nền không có tính xúc tác.
Hỡnh 1.2. in th phn ng kh hyro trờn cỏc xỳc tỏc kim loi khỏc nhau
trong trng hp cht kh l NaH
2
PO
2
, HCHO, NaBH
4
,

DMAB, NH
2
NH
2
[1,5].

Để khắc phục hiện tượng pH không ổn định trong quá trình mạ, nói chung
cần sử dụng chất đệm trong dung dịch mạ. Với các phản ứng tổng diễn ra như
(1.17) và (1.18), các cơ chế khác nhau đã được đề xuất. Dưới đây giới thiệu một số
cơ chế tiêu biểu nhất:
a) Cơ chế Gutzeit: Theo cơ chế này, trên bề mặt xúc tác Ni sẽ hình thành ion
metaphotphit (PO
2
) và nguyên tử H theo phản ứng (1.14). Nguyên tử H này hấp phụ
lên trên bề mặt và thành tác nhân khử cực mạnh, khử ion Ni thành Ni kim loại
(phản ứng (1.15)) và đồng thời ion PO
2
-
phản ứng với nước tạo ra ion octophotphit
(HPO
3
)
2-
(phản ứng (1.16)).
(H
2
PO
2
)
-
+ Ni (xúc tác)
→
PO
2
-
+ 2H (xúc tác) (1.14)

xúc tác
bề mặt
xúc tác
- 9 -
NiCl
2
+ 2H (xt)
→
Ni
0
+ 2H
+
(1.15)
(PO
2
)
-
+ HOH
→
(HPO
3
)
2-
+ H
+
(1.16)
Có thể thấy rằng bề mặt Ni mới sinh ra từ phương trình (1.15) được tạo ra
liên tục và là chất xúc tác để khử hydro (phương trình (1.14)), do vậy phản ứng diễn
ra là tự xúc tác. Quá trình này hoàn toàn giống với quá trình khử hyđro trên bề mặt
Pd kim loại, do vậy một khi nguyên tử Ni đầu tiên hình thành trên bề mặt Pd, các

H + H
→
H
2
↑
(1.18)
b) Cơ chế Brenner: Giải thích cơ chế của Brenner khác với Gutzeit ở một điểm
chính. Ông cho rằng: sự hoạt động của hydro ảnh hưởng đến sự hoạt động của Ni
chứ không phải khử hoá học ion Ni
2+
thành Ni kim loại. Quá trình khử Ni gồm 2
giai đoạn:
1- Phân huỷ có tính xúc tác của ion hypophosphit (H
2
PO
2
)
-
giải phóng H.
2- Ion Ni
2+
được hoạt hóa từ năng lượng giải phóng ion hydro và nhờ năng
lượng này Ni
2+
phản ứng với ion H
2
PO
2
-
tạo ra Ni kim loại.

Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 10 -
H
-
+ H
+

→
H
2
(1.20)
H
-
+ Ni
2+
→
H
+
+ Ni (1.21)
1.2.2 Cấu trúc lớp mạ NiP
Lớp mạ NiP có cấu trúc thay đổi từ bán vô định hình sang vô định hình hoàn
toàn tùy thuộc vào hàm lượng P có trong thành phần hợp kim. Theo giản đồ pha,

2
O
3
- 12 -
Bảng 1.1. Các tính chất vật lý của lớp phủ EN
Thành phần hợp kim
Khối lượng riêng
(g/cm
3
)
Điện trở suất
(μohm.cm)
Hệ số giãn nở
nhiệt
(μm/m/
o
K)
1-3 %P
0.1-2 %B
5-7 %P
4-5 %B
8-9 %P
5 %B
>10 %P
7 %B
8.6
-
8.3
8.5
8.1

- 13 -
Hình 1.5. Ảnh hưởng của thành phần hợp kim
đến khối lượng riêng của các lớp phủ Ni-P và Ni-B
Có thể thấy thấy về cơ bản khối lượng riêng giảm tuyến tính khi tăng hàm
lượng P trong lớp phủ Ni-P (hoặc lớp phủ Ni-B). Nguyên nhân là do số lượng các
nguyên tử P tăng lên trong không gian giữa các nguyên tử Ni.
Mặt khác cũng cần lưu ý là khối lượng riêng của lớp phủ Ni cấu trúc tinh thể
thường lớn hơn của lớp phủ Ni hoá học cấu trúc vô định hình. Ví dụ: lớp phủ Ni hoá
học vô định hình chứa 12%P có khối lượng riêng là 7.9g/cm
3
, trong khi đó lớp mạ
Ni cấu trúc tinh thể có khối lượng riêng là 8.1 g/cm
3
. Nguyên nhân là do không gian
giữa các hạt tăng lên đáng kể khi xuất hiện biên giới hạt, mà cấu trúc tinh thể lại
chứa đáng kể số lượng hạt cũng như đường biên giới các hạt.
• Điện trở suất ( ρ )
Điện trở suất của lớp phủ mạ Ni hóa học cao hơn của lớp mạ Ni điện hoá
khoảng 8 μΩ.cm, nguyên nhân do sự có mặt các nguyên tố hợp kim như P, B gây ra
cấu trúc vô định hình có độ dẫn điện kém hơn cấu trúc tinh thể. Xử lý nhiệt sẽ làm
diễn ra quá trình kết tinh pha vô định hình và tạo ra các tinh thể dạng Ni
x
P
y
trong
nền vô định hình, do đó làm giảm điện trở suất của lớp mạ. Các nghiên cứu cho
thấy điện trở suất giảm rất nhanh trong giải nhiệt độ diễn ra quá trình kết tinh.
• Hệ số giãn nở nhiệt
Khi xử lý nhiệt, quá trình kết tinh diễn ra và hình thành các pha kim loại,
đồng thời diễn ra sự thay đổi hệ số giãn nở nhiệt.

cần hạn chế hiện tượng ăn mòn lỗ của loại thép này.
Các yếu tố quan trọng quyết định đến tính chất ăn mòn của lớp phủ niken hóa
học là thành phần cấu trúc, tính chất, chiều dày lớp mạ và đặc điểm bề mặt nền.
• Cấu trúc: Lớp mạ có cấu trúc thớ sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn lớp
phủ. Điều này đã được chứng minh qua các thử nghiệm phun muối và đo
điện trở phân cực. Cấu trúc thớ xuất hiện có thể do sự có mặt chất ổn định
như 2-mercaptobenzothiazole trong dung dịch. Cấu trúc đa lớp cũng có
khả năng chống ăn mòn tốt do cấu trúc này được tạo ra bởi sự thay đổi
hàm lượng P theo độ dày. Vì vậy nó sẽ tạo ra lớp phủ giống như lớp phủ
Ni kép. Lớp phủ này khi đó gồm 2 lớp: lớp có hàm lượng P thấp hơn ở
trên đóng vai trò như lớp hy sinh, lớp có hàm lượng P cao hơn ở dưới sẽ
được bảo vệ.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 15 -
• Tính chất lớp mạ (thành phần, độ xốp, ứng suất nội) ảnh hưởng lớn đến
khả năng chịu ăn mòn. Các tính chất này thường được quyết định bởi pH,
cách thức sử dụng và thành phần dung dịch mạ. Ví dụ: Ứng suất nội cũng
làm lớp phủ EN tăng tính ăn mòn vì nó làm tăng sự chênh lệch điện thế,
do đó mà điện thế ăn mòn thấp đi và dòng ăn mòn cao hơn. Các ứng suất
này xuất hiện có thể do nguyên nhân biến đổi của dung dịch do quá trình
tích tụ các ion orthophotphit và ion sunphat sau một vài chu kỳ sử dụng.
Nhìn chung, lớp phủ niken hóa học có độ xốp thấp hơn cũng như có độ

1.2.3.4 Các tính chất cơ của lớp phủ niken hóa học
Các tính chất cơ của lớp phủ niken hóa học thay đổi theo hàm lượng P trong
hợp kim (xem bảng 1.2). Có thể thấy rằng lớp phủ niken hóa học tương đối cứng,
nhưng có độ giòn cao. Độ dẻo lớp phủ thấp do cấu trúc vô định hình của hợp kim
NiP.
Bảng 1.2. Các tính chất cơ của lớp phủ NiP
Thành phần hợp
kim
(% P)
Mô đun đàn hồi Ứng suất căng Độ giãn
dài
%
HK
100
GPa Msi MPa Ksi
1 đến 3
5 đến 7
7 đến 9
10 đến 12
50-60
62-66
50-60
50-70
7.1-7.4
8.9-9.4
7.1-8.6
7.1
150-200
420-700
800-1100

rằng ứng suất nứt của lớp phủ niken hóa học hàm lượng P thấp thường thấp hơn so
với của lớp phủ thành phần P cao (độ vô định hình cao). Các thí nghiệm của
Graham, Lindsay và Road đo cơ tính của lớp phủ niken hóa học trong dung dịch
kiềm cho thấy ứng suất nứt thay đổi rất nhanh khi hàm lượng P thay đổi từ 5-7%.
Đối với lớp phủ EN chứa >7% P, ứng suất nứt khoảng 650 – 850 MPa, trong khi lớp
phủ EN 5% P có ứng suất nứt khoảng 350 – 500 Mpa.
Ứng suất nứt có thể được cải thiện bằng xử lý nhiệt bề mặt. Sau khi xử lý
nhiệt ở 200
o
C và thời gian 15 phút, ứng suất nứt của lớp phủ niken hóa học tăng từ
450 Mpa lên 550MPa. Kết quả xử lý nhiệt tới 750
o
C trong 2 giờ cho thấy: với lớp
phủ niken hóa học có hàm lượng P thấp ứng suất nứt tăng đáng kể; trong khi đó nó
lại lại giảm đối với lớp phủ niken hóa học có hàm lượng P cao. Cụ thể là ứng suất
nứt với lớp phủ EN 5% P tăng lên khoảng 800 MPa, trong khi với hàm lượng P 9%
giảm khoảng 250 MPa.
• Độ dẻo
Nhìn chung độ dẻo của lớp phủ niken hóa học thấp: độ giãn dài của lớp phủ
niken hóa học thường nhỏ hơn hoặc bằng 1 %.
• Độ cứng
Độ cứng ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng chịu mài mòn nhưng nó không có
mối liên hệ trực tiếp với độ bền vật liệu. Độ cứng lớp phủ EN NiP nằm trong
khoảng 500 đến 600 kg/mm
2
khi đo bằng phương pháp Knoop hay Vickers. Có một
số dung dịch mạ đặc biệt có thể tạo ra lớp phủ niken hóa học có độ cứng cao hơn.
Nói chung, độ cứng giảm dần khi tăng hàm lượng P.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2

2
/ L, lớn hơn 800 lần so
với mạ niken hoá học thông thường.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 19 -
Cấu trúc, thành phần hạt rắn, tính chất lớp mạ compozit kết tủa phụ thuộc
vào nhiều yếu tố khác nhau như: tính trơ xúc tác của các hạt, điện tích các hạt, thành
phần dung dịch mạ hoá học, độ hoạt động, khả năng phản ứng của dung dịch mạ, sự
tương thích của các hạt vào lớp phủ hoá học, sự phân bố các hạt, kích thước hạt và
tính chất hạt.
Trong các lớp phủ compozit, các hạt có thể được chọn lựa trong dải kích
thước từ 0,1 μm đến 10 μm, và có thể đạt tối đa 40% thể tích hạt trong lớp phủ hoá
học. Tuy nhiên, phần lớn trong thực tế thương mại, phần trăm thể tích các hạt đồng
kết tủa là 18 đến 25%.
Có rất nhiều loại hạt khác nhau có thể đồng kết tủa, nhưng lớp mạ compozit
hoá học thương mại hiện hiện nay thường sử dụng kim cương, SiC, Al
2
O
3
, SiO
2
,

định tốc độ phân tán pha rắn của vào màng compozit. Quá trình gắn bám hạt rắn lên
bề mặt lớp mạ có thể nhờ trọng lực, va chạm hoặc hấp phụ. Phần đóng góp của các
lực này vào quá trình gắn bám thường phụ thuộc mạnh vào tính chất của pha phân
tán (mật độ, lượng chất và hình dạng pha), đặc điểm của bể mạ (tỷ trọng, chất hoạt
động bề mặt…) và đặc điểm bề mặt kim loiaj (tính chất hóa học, độ nhám…).
Trong giai đoạn thứ ba, lớp mạ NiP phát triển và lấp các hạt phân tán. Sau
khi hạt phân tán đã được hấp phụ trên bề mặt kim loại, chúng sẽ được lớp mạ NiP
chôn lấp đẻ tạo thành lớp compozit. Trong quá trình này, tốc độ kết tủa phụ thuộc
vào thành phần dung dịch mạ và các thông số khác, quan trọng nhất là nhiệt độ và
cường độ thoát khí hyđrô.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 21 -
Hình 1.6. Cơ chế hình thành lớp mạ compozit
1.3.3 Ảnh hưởng của các yếu tố tới quá trình hình thành màng compozit [1,7,8]
1.3.3.1 Ảnh hưởng của thành phần dung dịch
Thành phần dung dịch ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ, thành phần P và cấu
trúc lớp kết tủa của hợp kim NiP. Mặt khác, khi tốc độ mạ tăng và tốc độ hấp phụ
hạt rắn lên bề mặt lớp mạ vẫn giữ nguyên sẽ dẫn đến kết quả hàm lượng hạt rắn
trong lớp compozit giảm đi.
1.3.3.2 Ảnh hưởng của điện thế zeta trên hạt rắn
Điện thế zeta
Khi có một lực (cơ học, thủy động hoặc từ trường) tác động vào dung dịch

năng phân bố hạt rắn trong màng compozit.
Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt Al
2
O
3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 23 -
1.3.3.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch
pH dung dịch mạ hóa học NiP ảnh hưởng rất mạnh tới tốc độ mạ, thành phần
lớp mạ cũng như cấu trúc lớp mạ. Mặt khác, pH lại có ảnh hưởng rất lớn tới điện
thế zeta của hạt rắn. Một số loại hạt có điện thế zeta lớn khi pH thấp (ví dụ như các
loại hạt không dẫn điện Al
2
O
3
, SiO
2
, SiC…), trong khi các loại hạt dẫn điện
(graphit, W ) lại thích hợp với các dung dịch mạ pH thấp. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp pH ảnh hưởng rất ít tới hàm lượng hạt phân tán trong màng.
1.3.3.4 Ảnh hưởng của loại hạt phân tán
Loại hạt và kích thước hạt phân tán ảnh hưởng rất phức tạp tới thành phần,
phân bố hạt rắn trong màng. Nhìn chung, hạt càng bé và có dạng càng gần hình cầu
sẽ cho phân bố càng tốt và hàm lượng càng cao. Tuy nhiên, các hạt nên trong
khoảng kích thước 0,1 đến 10 µm nhằm tránh hiện tượng kết tụ các hạt với nhau.
1.3.3.5 Tương tác của hạt với dung dịch mạ

3
trong dung dịch tới cấu trúc và tính
chất lớp mạ hoá học compozit NiP-Al
2
O
3
- 25 -
Như vậy phép đo độ nhám khi thay đổi độ dày lớp phủ niken hóa học đã
chứng tỏ được rằng có sự tương tác qua lại giữa các hạt và dung dịch mạ chứa các
hạt đó. Các kết quả như đã trình bày ở trên có thể được giải thích như sau: với lớp
phủ niken hóa học có chứa các hạt kim cương cấu trúc đa tinh thể, do các hạt kim
cương có tính xúc tác tự nhiên nên phản ứng mạ hóa học được kích thích xảy ra trên
các hạt này. Mức độ xúc tác phụ thuộc vào thành phần, bản chất dung dịch mạ và
các điều kiện mạ. Điều này có thể được thấy qua hình 1.18, độ nhám thay đổi theo
từng loại dung dịch A,B,C. Sự thay đổi độ nhám có thể chia thành hai giai đoạn:
- Giai đoạn đầu độ nhám tăng lên do các phản ứng mạ hóa học có thể xảy ra
tại những vị trí các hạt kim cương có tính xúc tác. Kết quả ở những vị trí này sẽ
được mạ và lớp phủ dày lên trong khi ở những vị trí không có tính xúc tác phản ứng
mạ sẽ bị giảm tốc độ. Kết quả độ nhám tăng lên.
- Trong giai đoạn hai, độ nhám lúc này đạt đến cân bằng do quá trình mạ lúc
này diễn ra có tính chọn lọc. Cụ thể là tại phần hạt nhô lên thường không có tính
xúc tác và trơ, tại đó phản ứng mạ hóa học không diễn ra được. Do vậy lớp phủ ở
những vị trí khác dầy lên dần dẫn đến kết bề mặt bị san bằng và quả độ nhám không
tăng nữa.
Đối với lớp phủ có chứa các hạt Al
2
O
3
và SiC, quá trình xảy ra lại hoàn toàn
trái ngược: chúng không có khả năng tạo ra những vị trí xúc tác như các hạt kim