Electrodeposition of NiP composite coatings with SiC nanoparticles for anti-wear applications

Electrodeposition of Nickel-Phosphorous (NiP) coatings are a good candidate to substitute the use of hard Chromium, that is soon going to be banned due to the toxicity of Cr(VI) presence during electroplating. The high performances of Chromium can be matched by NiP using hard carbide nanoparticles to obtain a composite coating. This thesis presents the electrodeposition of NiP composite coatings with silicon carbide (SiC) nanoparticles for anti-wear applications. The main purpose of this work is to investigate the effect of pulse plating conditions on the deposit properties and particles incorporation. Various duty cycle and frequency values were chosen in order to investigate the effect of these parameters. Nanoparticles of Silicon Carbide (SiC 100 nm) were used as codeposited particles, with the aim of increase hardness and wear resistance. Moreover, different conditions containing increase in particle size, additives addition and sonication during electroplating were carried out and analysed to reveal the effect of these parameters on particles incorporation. Several characterization methods were performed to analyse the composition (EDS), morphology (SEM), particle distribution (Optical Microscopy and SEM), and hardness (Vickers indenter) of the samples.

I depositi in nichel fosforo (NiP) da elettrodeposizione sono considerati ottimi candidati per sostituire i depositi in cromo duro, che verrà presto vietato a causa della tossicità del Cr(VI) presente durante le fasi di elettrodeposizione. Le ottime proprietà del cromo duro possono essere comparate con quelle del NiP usando nanoparticelle dure in carburo al fine di ottenere un deposito composito. In questa tesi si presenta l'elettrodeposizione di depositi compositi in NiP con nanoparticelle in carburo di silicio (SiC) per applicazioni antierosive. Lo scopo principale di questo lavoro è quello di investigare l'effetto della corrente pulsata sulle proprietà del deposito e sull'incorporazione delle particelle. Diversi valori di ciclo di lavoro e frequenza sono stati scelti per investigare l'effetto di questi parametri. Nanoparticelle in SiC (100 nm) sono state impiegate come particelle per la codeposizione, con lo scopo di incrementare la durezza e la resistenza all'erosione. Inoltre sono state implementate diverse condizioni operative quali una differente dimensione delle particelle, l'aggiunta di additivi e l'applicazione di ultrasuoni durante l'elettrodeposizione; l'analisi ha rivelato l'effetto di questi parametri sull'incorporamento di particelle. Vari metodi di caratterizzazione sono stati usati per analizzare la composizione (EDS), la morfologia (SEM), la distribuzione di particelle (microscopio ottico e SEM) e la durezza (durometro Vickers) dei depositi ottenuti.