Characteristics and properties of Cu/nano-SiC and Cu/nano-SiC/graphite hybrid composite coatings produced by pulse electrodeposition technique

ABSTRACT

In this study, Cu/SiC and Cu/SiC/graphite nano-composite coatings were prepared by using pulse current electrodeposition technique. The effects of pulse parameters and graphite particles concentration of the bath on co-deposition of these particles were investigated. Morphology, composition, structure, microhardness, tribological behaviour and corrosion properties of Cu/SiC/graphite coatings were studied and compared to those of the substrate and Cu/SiC films. The results revealed that the optimum current density, pulse frequency and duty cycle for obtaining the highest graphite content within the coatings were 12 A dm⁻², 15 Hz and 5%, respectively. According to X-ray diffraction results, all the coatings had face-centred cubic structure, but with different preferred orientations. While Cu/SiC coatings had higher hardness and corrosion resistance than the Cu/SiC/graphite hybrid composites, the lowest wear rate was obtained at Cu/6.8vol.-% SiC/6.7vol.-% graphite hybrid composite film.

RÉSUMÉ

Dans cette étude, on a préparé des revêtements nano-composites de Cu/SiC et de Cu/SiC/graphite en utilisant la technique d’électrodéposition à courant pulsé (PC). On a examiné l’effet des paramètres pulsés et de la concentration de particules de graphite du bain sur la co-déposition de ces particules. On a étudié la morphologie, la composition, la structure, la microdureté, le comportement tribologique et les propriétés de corrosion des revêtements de Cu/SiC/graphite et on les a comparés aux propriétés du substrat et des films de Cu/SiC. Les résultats ont révélé que la densité de courant optimale, la fréquence d’impulsion et le cycle de service pour l’obtention de la teneur la plus élevée en graphite dans les revêtements étaient de 12 A dm^-2, 15 Hz et 5%, respectivement. D’après les résultats de la diffraction des rayons x (XRD), tous les revêtements avaient une structure cubique à faces centrées (FCC), mais avec des orientations préférentielles variées. Alors que les revêtements de Cu/SiC avaient une dureté plus élevée et une plus haute résistance à la corrosion que les composites hybrides de Cu/SiC/graphite, on a obtenu le plus faible taux d’usure avec le film composite hybride de Cu/6.8% en vol. SiC/6.7% en vol. graphite.

KEYWORDS:

• Pulse electrodeposition
• hybrid composite
• Cu/SiC/graphite
• Cu/SiC
• tribology
• corrosion

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Notes on contributors

S. M. Mirsaeedghazi is a M.Sc. students at University of Tehran.

S. R. Allahkaram is a Professor at University of Tehran.

S. Mahdavi is an assistant professor at Sahand University of Technology.

A. Varmazyar is a M.Sc. students at University of Tehran.