Evaluation of the Tribological Properties of Nickel-Phosphorus Coating

Revestimentos de níquel-fósforo são amplamente utilizados na indústria automotiva, de microeletrônica, entre outras, por apresentar alta dureza e propriedades de resistência ao desgaste. Como o atrito é um fator crítico associado ao bom funcionamento de montagens mecânicas o presente trabalho tem como objetivo estudar as propriedades tribológicas do revestimento de Ni-P, com diferentes tratamentos térmicos. Para a avaliação do coeficiente de atrito e dos mecanismos de desgaste, amostras de aço revestidas de Ni-P foram atritadas contra esferas de zircônia através de ensaios do tipo esfera-sobre-disco em tribômetro, com parâmetros definidos de força, 50 N, velocidade, 0,1 m/s e duração do ensaio de 1000s. Os mecanismos de desgaste foram analisados através de microscopia óptica e a verificação de rompimento do filme de Ni-P através de MEV/EDS. As amostras estudadas foram caracterizadas como: revestida com Ni-P sem tratamento térmico e revestidas com tratamento térmico de 300, 450 e 550ºC/1h. Dentre todas as análises realizadas percebeu-se que o tratamento térmico a 450 e 550ºC/1h proporciona um aumento de dureza das amostras, como também uma diminuição do coeficiente de atrito. O mecanismo de desgaste predominante nos ensaios foi o abrasivo, que esteve presente em todas as amostras testadas. Os resultados apontaram que, para a amostra revestida e tratada termicamente a 550ºC, não houve rompimento do filme de Ni-P, se mostrando mais resistente que a amostra sem tratamento térmico. Todos os dados obtidos puderam ser comparados com literaturas anteriores.Nickel-Phosphorus coatings are widely used in the automotive, microelectronics and other industries, because they have high hardness and wear resistance properties. As the friction is a critical factor associated to the good functioning of mechanical assemblies, the present work has the objective of studying the tribological properties of the Ni-P coating, with different thermal treatments. For the evaluation of the friction coefficient and the wear mechanisms, Ni-P coated steel samples were rubbed against zirconia spheres by means of ball-on-disc tests with defined parameters of force, 50 N, speed, 0.1 m/s and duration of the test of 1000s. The mechanisms of wear were analyzed by optical microscopy and the verification of Ni-P film rupture through MEV/EDS. The samples studied were characterized as: Ni-P coated without heat treatment and coated with heat treatments of 300, 450 and 550ºC/1h. Among all the analyzes, it was noticed that the thermal treatment at 450 and 550ºC/1h provide an increase in the hardness of the samples, as well as a decrease in the coefficient of friction. The predominant wear mechanism observed in the tests was abrasion, which was present in all samples tested. The results indicated that, for the sample coated and thermally treated at 550ºC, there was no rupture of the Ni-P film. All the data obtained were compared with previous literatures