Electrodeposition of iron-phosphorous alloys from chloride-free baths

This thesis presents the electrodeposition of iron phosphorous alloys from chloride free baths. In this study, Fe-P electrodeposition are carried out by using different solutions formulations. All the electrodeposition solution baths consist of Iron (II) Sulfate as Iron source and Sodium Hypophosphite as Phosphorous source. Averagely 500 nm size Boron Carbide (B4C) nanoparticles are included in order to achieve the composite coating. Thereby, hardness and wear resistance properties are aimed to improve for the deposited layer. The depositions were examined in terms of solution composition and distribution of particles was specified. Coated samples were characterized by XRD, SEM, EDX, Hardness Vickers and Tribological test. In addition, samples were heat treated at 500oC for one hour in an inert nitrogen atmosphere in order to improve the mechanical properties of the coatings. Consequently, the compact and homogeneous coating was achieved. Tribological and hardness analyses demonstrated that this kind of coatings can be used in functional applications such as anti-wear.

Il presente lavoro consiste nell’ottimizzazione e nella caratterizzazione di leghe FeP e FeP composito tramite elettrodeposizione da bagni elettrochimici senza cloruri. Tutte le soluzioni utilizzate in questo lavoro includono Ferro (II) Solfato come fonte di ioni ferro e Sodio Ipofosfito come fonte di fosforo. Nel caso di rivestimenti compositi aventi matrice FeP, particelle di carburo di boro (B4C) con dimensione media di 500 nm sono stati utilizzate: le nanoparticelle sono state selezionate al fine di incrementare le caratteristiche meccaniche quali durezza e resistenza ad usura, del rivestimento composito. Le condizioni di elettrodeposizione sono state valutate per differenti elettroliti. Una volta ottimizzate le condizioni e selezionata la matrice con le migliori performance, il bagno composito è stato ottimizzato. I campioni ottenuti sono stati caratterizzati tramite XRD, SEM, EDX, Vickers e test tribologici sia come elettrodeposti sia a seguito di trattamento termico condotto per 1 h a 500°C in atmosfera controllata.Il trattamento termico è stato effettuato al fine di migliorare le performance meccaniche dei rivestimenti metallici ottenuti, sia di sola matrice sia del rivestimento composito. L’ottimizzazione delle condizioni di lavoro e di post trattamento dei campioni ha consentito di ottenere rivestimenti metallici compositi con distribuzione omogenea delle particelle. Le analisi tribologiche e meccaniche dimostrano che questo tipo di rivestimenti metallici possono essere utilizzati in applicazioni di tipo funzionale.