Functionally graded nickel–tungsten coating: electrodeposition, corrosion and wear behaviour

Abstract

Nickel–tungsten functionally graded (FG) coatings were developed by pulse electrodeposition. To make a FG structure, pulse parameters were selected in eight layers with the tungsten content increasing along the thickness. The gradual increase in tungsten content to the surface will increase wear resistance and reduce the risk of cracking at the substrate. To investigate the microstructure and cross-section of Ni–W coating scanning electron microscope and to measure the chemical composition of the coating the energy dispersive spectroscopy analysis was used. Electrochemical and pin-on-disk wear tests were performed to investigate corrosion resistance and wear behaviour of the coating, respectively. Results showed that with reduction of duty cycle or increasing of frequency along this eight-layer structure, the tungsten content increased upward the surface. Results showed the superior wear resistance of the coating as compared to that of pure nickel. Moreover, the coefficient of friction decreased from 0.74 to 0.49 by an increase in the sliding distance.

On a développé par dépôt électrolytique pulsé des revêtements de nickel et tungstène classés par fonction (FG). Afin de fabriquer une structure classée par fonction, on a choisi les paramètres de pulsation dans huit couches, avec la teneur en tungstène augmentant avec l’épaisseur. L’augmentation graduelle de la teneur en tungstène vers la surface va augmenter la résistance à l’usure et va réduire le risque de fissure près du substrat. On a utilisé la microscopie électronique à balayage pour examiner la microstructure et la coupe transversale du revêtement de Ni et W, et l’analyse spectroscopique à dispersif d’énergie pour mesurer sa composition chimique. On a effectué des essais électrochimiques et d’usures par pointe-sur-disque afin d’examiner la résistance à la corrosion et le comportement à l’usure du revêtement, respectivement. Les résultats ont montré qu’avec la réduction du cycle ou avec l’augmentation de la fréquence tout au long de cette structure à huit couches, la teneur en tungstène augmentait vers la surface. Les résultats ont également montré la résistance supérieure à l’usure du revêtement par rapport à celle du nickel pur. De plus, le coefficient de friction diminuait de 0.74 à 0.49 avec une augmentation de la distance de glissement.

Keywords:

• Electrodeposition
• Functionally graded
• Ni–W
• Pulse parameters