Co-deposition of diamond nanoparticles in nickel-peosphorous electroless coatings

Electrodeposited hard chromium coatings are common in many industrial fields due to its performances, like hardness and appearance; however, Cr (VI) is dangerous for human health and for the environment. Additionally, the non-uniform thickness of the coating is one of the main disadvantages of electrodeposition. The main purpose of the work is to obtain composite Nickel-Phosphorous coatings with diamonds nanoparticles, in order to increase the hardness and wear resistance of Ni-P. Moreover, the electroless process allows high conform deposits. The aim of the maximum amount of particle incorporation into the deposit was pursued by changing the concentration of diamond into the bath, diluting of Ni-P solution, adding ultrasounds agitation and using different additives. The growth rate of the deposits and the dispersion of the particles were examined by Optical Microscopy and images were software analyzed. Additionally, a more detailed investigation was performed using SEM and EDS in section. The microstructure was evaluated by XRD. Finally, the hardness and wear resistance of the deposits were determined by Vickers hardness and block-on-ring wear tests. The effect of the heat treatment was determined as well, and the best procedure was implemented to get the highest hardness.

I depositi in cromo duro sono comuni in molti ambiti industriali grazie alle loro ottime proprietà, come la durezza e la finitura; il Cr(VI), però, è pericoloso per la salute dell’uomo e dell’ambiente. Inoltre, la non uniformità dei depositi è uno dei più grandi svantaggi dell’elettrodeposizione. Lo scopo primario di questo lavoro è quello di ottenere rivestimenti compositi in nichel-fosforo con nanoparticelle di diamante, al fine di aumentare la durezza e la resistenza all’abrasione del NiP. In più, il processo autocatalitico permette di ottenere depositi altamente conformi. Per massimizzare la percentuale di nanoparticelle nel composito, è stata modificata la concentrazione di nanoparticelle nel bagno, la soluzione di NiP è stata diluita, sono stati usati ultrasuoni e sono stati aggiunti diversi additivi. Il tasso di crescita dei depositi e la quantità di particelle nel deposito sono stati determinati tramite microscopia ottica e le immagini sono state analizzate tramite software. Inoltre, una più precisa osservazione è stata fatta tramite microscopia SEM ed EDS in sezione. La microstruttura è stata valutata tramite XRD. Infine, la durezza e la resistenza all’abrasione dei depositi sono state determinate tramite durometro Vickers e tribometro di tipo Block-on-Ring. Anche l’effetto del trattamento termico è stato studiato e le migliori condizioni di deposizione e post trattamento sono state usate per ottenere la più alta durezza del deposito.