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Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 22285 (2016) Citer cet article

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Le revêtement électrolytique en chrome dur est largement utilisé comme revêtement résistant à l'usure pour prolonger la durée de vie des composants mécaniques. Cependant, le processus de galvanoplastie génère des ions chrome hexavalents qui sont connus comme cancérigènes. Par conséquent, des efforts majeurs sont déployés dans l’industrie de la galvanoplastie pour remplacer le revêtement en chrome dur. Les revêtements composites ont été identifiés comme matériaux appropriés pour remplacer les revêtements de chrome dur, tandis que les revêtements de dépôt préparés à l'aide de techniques de co-dépôt traditionnelles ont une teneur en particules relativement faible, mais la teneur en particules incorporées dans un revêtement peut affecter fondamentalement ses propriétés. Dans le présent travail, des revêtements composites Ni-W/diamant ont été préparés par co-électrodéposition de sédiments à partir d'un bain de placage Ni-W contenant des particules de diamant en suspension. Cette étude indique que des teneurs plus élevées en diamant pourraient être co-déposées et distribuées uniformément dans la matrice de l'alliage Ni-W. La dureté maximale des revêtements composites Ni-W/diamant est de 2 249 ± 23 Hv en raison de la teneur en diamant la plus élevée de 64 % en poids. La dureté pourrait être encore améliorée jusqu'à 2647 ± 25 Hv avec un traitement thermique à 873 K pendant 1 h dans du gaz Ar, ce qui est comparable aux revêtements de chrome dur. De plus, l’ajout de particules de diamant pourrait améliorer considérablement la résistance à l’usure des revêtements.

Le placage composite est une technique impliquant la co-électrodéposition de particules inertes avec un métal/alliage afin de favoriser les propriétés de dureté, d'usure et de corrosion des revêtements, qui a une grande application dans les industries. Les revêtements composites sont préparés par co-électrodéposition de particules de seconde phase dans une matrice métal/alliage, qui présentent d'excellentes propriétés de dureté, de pouvoir lubrifiant et d'usure supérieures1,2,3,4,5. La teneur en particules incorporées dans un revêtement peut affecter fondamentalement ses propriétés. Alors que les revêtements de dépôt fabriqués à l'aide de techniques de co-dépôt traditionnelles ont une teneur en particules relativement faible6, l'utilisation de méthodes de galvanoplastie composites à faible coût continue de se développer et relève le défi majeur consistant à atteindre des niveaux élevés de particules co-déposées. D’autre part, la dureté des revêtements composites est contrôlée non seulement par la teneur en particules incorporées, mais également par la dureté de la matrice7. Ogihara et al.7 ont rapporté que la dureté des revêtements Ni-B/diamant était de 1 940 Hv. La dureté du revêtement composite est passée de 1940 Hv à 2494 Hv par traitement thermique à 673 K pendant 1 h dans l'air, comparable aux revêtements de chrome dur et aux revêtements durs préparés par voie sèche. Par exemple, la dureté du revêtement de chrome dur est de 850 à 1 100 Hv8, et la dureté des revêtements de TiN déposés par pulvérisation sèche ou par pulvérisation au plasma supersonique est de 2 000 à 2 700 Hv. De plus, Ogihara et al.9 ont également préparé les revêtements composites durs Ni-B/diamant (micro-dureté 1248 Hv) par électrodéposition en une étape. La dureté des revêtements composites a été encore améliorée jusqu'à 2 310 Hv par des traitements thermiques, comparables au revêtement électrolytique en chrome dur, aux revêtements TiN préparés par voie sèche et aux revêtements composites Ni-B/diamant préparés par voie humide en deux étapes.

Des alliages Ni-W électrodéposés ont été récemment développés comme candidats pour remplacer les revêtements de chrome dur hexavalent dangereux pour l'environnement. La dureté des Ni-W peut atteindre jusqu'à 700 Hv en contrôlant la taille de leurs grains dans le régime nanocristallin10. De plus, la dureté des revêtements Ni-W peut être améliorée de 700 Hv à 1 050 Hv par traitement thermique11. Selon ces résultats, il est suggéré que les alliages Ni-W pourraient être de bons candidats comme matrice pour les revêtements composites en diamant. Hou et al.12 et Wang et al.12 ont préparé avec succès les revêtements composites Ni-W/diamant par électrodéposition. La microdureté a atteint un maximum (1205 Hv) après recuit à 600 °C en raison de la précipitation de la phase Ni4W. Zhang et al.13 ont également préparé des revêtements composites Ni-W/diamant en utilisant l'électrodéposition par courant pulsé. La dureté maximale des revêtements tels que déposés était de 988 Hv. La dureté du Ni-W/diamant ne peut cependant pas être comparée à celle des revêtements composites Ni-B/diamant, ce qui pourrait être dû à la teneur relativement faible en particules de diamant dans les dépôts. Par conséquent, dans la présente étude, nous rapportons un processus simple de co-électrodéposition de sédiments (SCD) en une étape pour préparer des revêtements composites durs Ni-W/diamant.