Characteristics of Nanocrystalline Compound Layer of Electroplated Hard Chromium Coatings After Pulsed Plasma Electrolytic Nitrocarburizing

Abstract

Electrolytic Plasma nitrocarburizing was carried out on the hard chromium coating deposited in SM45C mild carbon steel substrate by electroplating in two different times and voltages. The electroplated samples were connected cathodically to a high-current pulsed power supply and biased with a negative voltage of 400 V. The treatment times were 5 and 60 minutes. A 5-μm thick layer was formed on the surface of Cr coating with microhardness of about 950- 1200 HV0.1. The microstructure of the treated layers depends strongly on the treatment time length. The corrosion properties of the treated layers depend on microstructure and can be improved, especially if a thin and dense complex layer is produced at the surface.

A review of producing hard coatings by means of duplex treatments using an electroplated coating-thermochemical treatment combination

“…Este tipo de tratamiento transforma química y microestructuralmente el recubrimiento electrolítico de cromo por difusión de átomos de nitrógeno y carbono en su superficie. Se ha estudiado el efecto de la nitrocarburización por plasma realizada con mezclas de N 2 /H 2 /CH 4 y NH 3 /CH 4 (Wang et al, 2005) como gases precursores de carbono y nitrógeno, sobre la microestructura y propiedades en recubrimientos de cromo electroplateado (Menthe y Rie, 1999;Wang et al, 2005;Hedaiat Mofidi et al, 2008). Desde el punto de vista estructural se obtienen capas de nitruros de cromo tipo Cr x N a partir de disociación de amoniaco (NH 3 ) y metano -CH 4 - (Wang et al, 2005) o de N 2 (Menthe y Rie, 1999).…”

“…Se forma, además, una capa interna de carburos de cromo en la interfaz sustrato-recubrimiento la cual, al igual que en el proceso combinado con nitruración, se asocia a descarburización del acero seguida de difusión al recubrimiento de cromo y formación de compuestos tipo Cr x C y (Wang et al, 2005). La microestructura final depende de la temperatura y el tiempo de proceso (Menthe y Rie, 1999).Dentro de las ventajas asociadas a la aplicación de este proceso combinado se encuentra un incremento elevado en los valores de dureza hasta 1.450 HV (Nam et al, 2004) o 2.200 HK (Menthe y Rie, 1999;Rie, 1999), superiores a los obtenidos con el proceso de nitruración, así como el sellado de microgrietas propias del proceso de recubrimiento electrolítico con incremento en la resistencia a la corrosión (Menthe y Rie, 1999;Rie, 1999;Wang et al, 2005) debido a los altos valores del espesor de capa (Hedaiat Mofidi et al, 2008). Se presenta también una disminución en la tasa de desgaste asociada a la presencia de carburos de cromo en el sistema y en la nitruración.…”

“…This treatment develops chemical and microstructural transformation of electrolytic chrome coatings by the diffusion of nitrogen and carbon atoms on its surface. The effect of plasma nitrocarburising on microstructure and electroplated chromium coatings properties involving mixtures of N 2 /H 2 /CH 4 and NH 3 /CH 4 (Wang et al, 2005) as carbon and nitrogen precursor gases have been studied (Menthe and Rie, 1999;Wang et al, 2005;Hedaiat Mofidi et al, 2008). From a structural point of view, layers of Cr x N type chromium nitrides are obtained from dissociation of ammonia (NH 3 ) and methane (CH 4 ) (Wang et al, 2005) or N 2 (Menthe and Rie, 1999).…”

“…The final microstructure depends on temperature and processing time (Menthe and Rie, 1999). Among the advantages associated with the application of this combined process is a great increase in hardness values, such as 1,450 HV (Nam et al, 2004) and 2,200 HK (Menthe and Rie, 1999;Rie, 1999), higher than those obtained with nitriding, as well as sealing microcracks typical of any electrolytic process, with a consequent increase in corrosion resistance (Menthe and Rie, 1999;Rie, 1999;Wang et al, 2005 ) due to the high values of layer thickness (Hedaiat Mofidi et al, 2008). It is also shows a decrease in wear rate associated with the presence of chromium carbides in the system as well as in nitriding.…”