Fabrication and synthesis of electroless nickel-phosphorus coatings reinforced by incorporated chromium carbide-nickel-chrome particles

Étude du renforcement de revêtements chimiques Ni-P par incorporation de particules de carbure de chrome-Ni-Cr

Department of Material Science and Engineering, Isfahan University of Technology, Iran
e-mail: a.sherkat@ma.iut.ac.ir

Received: 2 February 2011
Accepted: 9 June 2011

Abstract

An investigation was conductedtoinspectthewearandfabrication of chromium carbide-nickel-chrome particles incorporated into the nickel phosphorus. St37 steel was selected to be the base and a comparison between the base and coating properties was made. The optimized parameters regarding efficiently coating the second phase particles, such as deposition rate and particle distribution in the surface and cross-section, were determined. The best heat treatment cycle for obtaining maximum hardness and wear resistance was heating the samples for one hour at 400 °C in a furnace and cooling them all to room temperature. Evaluation and inspection of the final coated samples was conducted by X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy equipped with an EDAX analyzer and microhardness tester. Composite coatings containing 22% chromium carbide nickel-chrome as the second phase showed the highest wear resistance on a low Carbon steel base, in comparison with other electroless composite coatings and electroless Ni-P, and after heat treatment for one hour at 400 °C, these coatings with 40 µm average thickness had microhardness of nearly 1000 Vickers.

Résumé

Les investigations ont été conduites pour étudier le processus de renforcement des revêtements chimiques Ni-P par des particules de carbure de chrome-Ni-Cr et l’effet de cette seconde phase sur la dureté et la résistance à l’usure du revêtement. Un acier st37 a été sélectionné comme substrat; une comparaison des propriétés du substrat et du revêtement a été réalisée. On a déterminé les paramètres optimaux pour une incorporation efficace de la seconde phase de particules, tels que la vitesse de dépôt et la distribution des particules en surface et dans l’épaisseur du dépôt. Le cycle de traitement thermique permettant d’obtenir le maximum de dureté et de résistance à l’usure consiste en un chauffage et maintien à 400 °C pendant une heure, suivi d’un refroidissement à l’ambiante. Les échantillons finaux revêtus ont été analysés par diffraction X dans un microscope électronique à balayage équipé d’une sonde EDAX et d’un appareil de micro-dureté. Sur un substrat d’acier à bas carbone, le revêtement composite comportant 22 % de seconde phase composée de particules de carbure de chrome-Ni-Cr a montré la meilleure résistance à l’usure, par rapport à d’autres revêtements composites ou par rapport au revêtement chimique Ni-P seul. Après un traitement thermique d’une heure à 400 °C, la micro-dureté de ce revêtement, d’une épaisseur de 40 µm, était de l’ordre de 1000 Vickers.