Electrodeposition of iron-phosphorous composite coatings with diamond and boron carbide submicron particles

This thesis cites the electrodeposition of Iron Phosphorus composite coatings with Diamond and Boron carbide sub-micron particles. This work comprises of electrodeposition of Fe-P from a single solution with various additives and sub-micron particles. The Electrodeposition solution bath consists of Iron (II) Sulphate as the primary donor of Iron ions and Sodium Hypophosphite as the donor of Phosphorus Ions required for the co-deposition. Evolution of hydrogen at the cathode caused pitting on the surface of the coating. So, to reduce the pitting various additives were added to the solution to optimize it without changing the electrochemical characteristics of the solution. Also, a pH study was done in order to study the effect of pH changes on the surface finish of the coating. Diamond submicron particles with a mean size of 700-1000 nm were added to the matrix in order to enhance the mechanical properties of the coating. A solution with a mixture of Diamond and Boron Carbide sub-micron particles was formed in order to infuse the properties of both the sub-micron particles and the properties were compared with coatings of single sub-micron particle. The Solution was electrochemically characterized by Cyclic Voltammetry tests and Linear scan Voltammetry was done to evaluate the corrosion resistance of the coating. The mechanical characterization of the coatings was done through a series of tests and evaluated by using XRF, SEM, XRD, Optical Microscopy and Vickers Hardness test. The mechanical characteristics of the coatings after heat treatment were studied by annealing them in a Tubular Furnace. The heat-treated coatings were the compared with the normal coatings for changes in properties. Conclusively a smooth and uniform coating devoid of pitting with a mixture of sub-micron particles namely Diamond and Boron Carbide was obtained.

Questa tesi cita l'elettrodeposizione di rivestimenti compositi di ferro fosforo con particelle sub-microniche di carburo di boro e diamante. Questo lavoro comprende l'elettrodeposizione di Fe-P da un'unica soluzione con vari additivi e particelle sub-micron. Il bagno della soluzione di elettrodeposizione è costituito da solfato di ferro (II) come principale donatore di ioni ferro e ipofosfito di sodio come donatore di ioni fosforo necessari per la co-deposizione. L'evoluzione dell'idrogeno nel catodo ha causato la corrosione sulla superficie del rivestimento. Pertanto, per ridurre la corrosione, alla soluzione sono stati aggiunti vari additivi per ottimizzarla senza modificare le caratteristiche elettrochimiche della soluzione. Inoltre, è stato condotto uno studio del pH per studiare l'effetto delle variazioni del pH sulla finitura superficiale del rivestimento. Particelle di diamante submicronico con una dimensione media di 700-1000 nm sono state aggiunte alla matrice per migliorare le proprietà meccaniche del rivestimento. È stata formata una soluzione con una miscela di particelle di sub-micron di carburo di boro e di diamante al fine di infondere le proprietà di entrambe le particelle di sub-micron e le proprietà sono state confrontate con i rivestimenti di singole particelle di sub-micron. La soluzione è stata caratterizzata elettrochimicamente dai test di voltammetria ciclica e la voltammetria a scansione lineare è stata effettuata per valutare la resistenza alla corrosione del rivestimento. La caratterizzazione meccanica dei rivestimenti è stata effettuata attraverso una serie di test e valutata utilizzando XRF, SEM, XRD, microscopia ottica e test di durezza Vickers. Le caratteristiche meccaniche dei rivestimenti dopo il trattamento termico sono state studiate mediante ricottura in una fornace tubolare. I rivestimenti trattati termicamente sono stati confrontati con i rivestimenti normali per i cambiamenti nelle proprietà. In conclusione, è stato ottenuto un rivestimento liscio e uniforme privo di vaiolatura con una miscela di particelle submicroniche, vale a dire diamante e carburo di boro.