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Scientific Reports volume 6, Artigo número: 22285 (2016) Citar este artigo

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O revestimento de cromo duro galvanizado é amplamente utilizado como revestimento resistente ao desgaste para prolongar a vida útil dos componentes mecânicos. No entanto, o processo de galvanoplastia gera íon cromo hexavalente que é conhecido como cancerígeno. Conseqüentemente, há um grande esforço em toda a indústria de galvanoplastia para substituir o revestimento de cromo duro. O revestimento compósito foi identificado como material adequado para substituição do revestimento de cromo duro, enquanto o revestimento de deposição preparado usando técnicas tradicionais de codeposição tem um teor de partículas relativamente baixo, mas o conteúdo de partículas incorporadas em um revestimento pode afetar fundamentalmente suas propriedades. No presente trabalho, revestimentos compósitos Ni-W/diamante foram preparados por co-eletrodeposição de sedimentos a partir de banho de revestimento Ni-W, contendo partículas de diamante em suspensão. Este estudo indica que maiores teores de diamante poderiam ser codepositados com sucesso e distribuídos uniformemente na matriz da liga Ni-W. A dureza máxima dos revestimentos compósitos Ni-W/diamante é de 2249 ± 23 Hv devido ao maior teor de diamante de 64% em peso. A dureza pode ser aumentada ainda mais até 2.647 ± 25 Hv com tratamento térmico a 873 K por 1 h em gás Ar, que é comparável aos revestimentos de cromo duro. Além disso, a adição de partículas de diamante poderia aumentar significativamente a resistência ao desgaste dos revestimentos.

O revestimento compósito é uma técnica que envolve a coeletrodeposição de partículas inertes com metal/liga com o objetivo de promover as propriedades de dureza, desgaste e corrosão dos revestimentos, que tem grande aplicação nas indústrias. Os revestimentos compósitos são preparados por co-eletrodeposição de partículas de segunda fase em uma matriz de metal/liga, que apresentam excelentes propriedades de maior dureza, lubrificação e desgaste1,2,3,4,5. O conteúdo de partículas incorporadas num revestimento pode afectar fundamentalmente as suas propriedades. Embora os revestimentos de deposição fabricados usando técnicas tradicionais de codeposição tenham um teor de partículas relativamente baixo6, o uso de métodos de galvanoplastia composta de baixo custo continua a se expandir e aborda o principal desafio de alcançar altos níveis de partículas codepositadas. Por outro lado, a dureza dos revestimentos compósitos é controlada não apenas pelo conteúdo de partículas incorporadas, mas também pela dureza da matriz7. Ogihara et al.7 relataram que a dureza dos revestimentos de Ni-B/diamante era de 1940 Hv. A dureza do revestimento compósito aumentou de 1940 Hv para 2494 Hv por tratamento térmico a 673 K durante 1 h ao ar, comparável aos revestimentos de cromo duro e aos revestimentos duros preparados por processos a seco. Por exemplo, a dureza do revestimento de cromo duro é 850–1100 Hv8, e a dureza dos revestimentos TiN depositados por pulverização catódica a seco ou pulverização de plasma supersônico é 2000–2700 Hv. Além disso, Ogihara et al.9 também prepararam os revestimentos compósitos duros de Ni-B/diamante (microdureza 1248 Hv) por eletrodeposição em uma etapa. A dureza dos revestimentos compósitos foi ainda melhorada até 2310 Hv por tratamentos térmicos, comparável ao revestimento de cromo duro galvanizado, revestimentos de TiN preparados por processo seco e revestimentos compósitos de Ni-B/diamante preparados por processo úmido em duas etapas.

Ligas Ni-W eletrodepositadas foram recentemente desenvolvidas como candidatas para substituir os revestimentos de cromo duro hexavalente ambientalmente perigosos. A dureza do Ni-W pode atingir até 700 Hv controlando seu tamanho de grão no regime nanocristalino . Além disso, a dureza dos revestimentos Ni-W pode ser aumentada de 700 Hv para 1050 Hv por tratamento térmico11. De acordo com estes resultados, sugere-se que as ligas Ni-W possam ser boas candidatas a matriz para revestimentos compósitos de diamante. Hou et al.12 e Wang et al.12 prepararam com sucesso os revestimentos compósitos Ni-W/diamante por eletrodeposição. A microdureza atingiu um máximo (1205 Hv) após recozimento a 600 °C devido à precipitação da fase Ni4W. Zhang et al.13 também prepararam revestimentos compósitos Ni-W/diamante usando eletrodeposição por corrente pulsada. A dureza máxima dos revestimentos depositados foi de 988 Hv. A dureza do Ni-W/diamante, no entanto, não pode ser comparada à dos revestimentos compósitos Ni-B/diamante, o que pode ser causado pelo teor relativamente baixo de partículas de diamante nos depósitos. Consequentemente, no presente estudo, relatamos um processo simples de co-eletrodeposição de sedimentos (SCD) de uma etapa para a preparação de revestimentos compósitos duros de Ni-W/diamante.