CC BY
3Chemical Journal of Kazakhstan
Volume 4, Number 80(2022), 120-130 https://doi.org/10.51580/2022-3/2710-1185.100
УДК 31.15.33
OBTAINING A COPPER-MOLYBDENUM (VI) OXIDE COMPOSITE COATING WITH CATHODIC POLARIZATION
A. Bayeshov, M. Turlybekova*, A.Sh. Tazhibayeva, A. Bayeshova, A Zharmenov
National Center on Complex Processing ofMineral Raw Materials of the Republic of Kazakhstan
E-mail: m. t. 89@mail. ru
Abstract. Introduction. The processes of the formation of electrochemical composite coatings with the corrosion-resistant properties are of interest for various branches of engineering and industry. The basic principle of obtaining such coatings is the deposition of metal on the surface of the cathode together with dispersed particles of various substances from the electrolyte-suspension. The dispersed particles, which make up the coating change many of its surface properties. The goal: obtaining a composite electrochemical coating by introducing molybdenum (VI) oxide into a copper matrix. Objects. The deposition of the coating has been carried out by electrolysis in the aqueous sulfuric acid solutions, containing copper (II) ions and molybdenum (VI) oxide as a dispersed phase. The cathode has been a titanium plate, the anode has been a copper plate. The elemental composition of the resulting coating has been determined, using the energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy in the INCA Energy 450 energy-dispersive microanalysis system installed in a scanning electron microscope. The proportion of molybdenum (VI) oxide, included in the coating composition, has been determined by the difference in the current output in the main electrolyzer and in a coulometer, sequentially connected to the electrochemical circuit. Results. During electrolysis, copper (II) ions are reduced at the cathode, elemental copper is deposited together with molybdenum (VI) oxide, and a coating is formed. The influence of the concentration of copper ions in the range of 5-50 g/l, molybdenum (VI) oxide - 520 g/l, current density 50-300 A/m2 has been studied. It has been found that with an increase in the concentration of the MoO3particles in the solution, the content of this component in the coating increases. An increase in the concentration of molybdenum (VI) oxide to 10 g/l contributes to an increase in its share in the composition of the coating up to 1.2%. Conclusion. As a result of cathodic polarization, a composite electrochemical coating "copper-molybdenum oxide" is formed on the surface of the titanium cathode, the composition of which is identified by the elemental analysis. It is shown that the coating with the inclusion of molybdenum(VI) oxide has greater corrosion resistance in the 3% sodium chloride solution as compared with the copper coating.
Keywords: composite coating, electroplating, copper, molybdenum trioxide, corrosion, electrolysis, electrode, cathodic polarization
Bayeshov Abduali Doctor of Chemical Science, Professor, Academician of the National
Academy of Sciences of the Republic Kazakhstan,
_e-mail: bayeshov@ymail. ru,_
Turlybekova Makpal Master, Research Associate, e-mail: m. t. 89@mail. ru
Tazhibayeva Aigerim Master, PhD,e-mail: [email protected]
Citation: A. Bayeshov, M. Turlybekova, A.Sh. Tazhibayeva, A. Bayeshova, A. Zharmenov. Obtaining a copper-molybdenum (vi) oxide composite coating with cathodic polarization. Chem.J. Kaz., 2022, 4(80), 120-130. (In Kaz.). DOI: https://doi.org/10.51580/2022-3/2710-1185.100
Bayeshova Azhar Doctor of Technical Sciences, Professor,
e-mail: azhar [email protected]
Zharmenov Abdurassul Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of the
National Academy of Sciences of the Republic Kazakhstan,
e-mail: [email protected]
МЫС-МОЛИБДЕН (VI) ОКСИД1 КОМПОЗИЦИЯЛЫ КАПТАМАСЫН катодты ПОЛЯРИЗАЦИЯЛАУ АРЦЫЛЫ АЛУ
А. Баешое, М.Н. Турлыбекоеа', А.Ш. Тажибаееа, А. К. Баешоеа, А. А. Жарменое
Казацстан Республикасыныц минералдыц шитзатты кешендi цайта вцдеу жвнiндегi улттыц орталыгы., Алматы, Казацстан E-mail: m. t. 89@mail. ru
Туйшдеме. Kipicne. Коррозияга тeзiмдi Karaerrepi бар электрохимиялык композициялык каптамаларды алу эpтYpлi техника мен eндipiс салаларында кызытушылык тудыруда. Мундай каптамаларды алудыц нeгiзгi принциш - катодта металдармен бipгe электролит-суспензия курамындагы эpтYpлi мeлшepдeгi заттардыц дисперст бeлшeктepiн кондыру. Каптама курамына енген дисперст белшектер оныц кептеген беттж кaсиeттepiн eзгepтeдi. Ж^мыс мацсаты: молибден (VI) оксидш мыс матрицасына енпзу аркылы композициялык электрохимиялык каптама алу. ddicmep. Каптаманы алу пpоцeсi курамында мыс (II) иондары мен дисперст фаза peтiндe молибден (VI) оксидi бар сулы куюрткышкылды epiтiндiлepдe электролиз эдгамен ЖYpгiзiлдi. Титан пластинасы - катод, ал мыс анод ретшде кызмет eттi. Алынтан каптаманыц элементтж курамы скaнepлeушi электронды микроскопта орнатылтан INCA Energy 450 энергия- дисперсиялык микроанализ ЖYЙeсiндe энергия-дисперсиялык peнтгeндiк флуоресценциялык спектроскопияны пайдалана отырып аныкталды. Каптамалардьщ коррозияга тeзiмдiлiгiн аныктаута арналтан тэж1рибелер химиялык eцдeу аркылы ЖYpгiзiлдi. Каптаманыц курамына кipeтiн молибден (VI) оксидшщ Yлeсi нeгiзгi элeктpолизepдeгi жэне электрохимиялык ^збекке тiзбeктeй косылтан кулономeтpдeгi ток шытымыныц айырмашылыты бойынша аныкталды. Нэтижелер жэне талцылау. Электролиз барысында катодта мыс (II) иондарыныц тотыксыздануы ЖYpeдi, элeмeнттi мыс молибден (VI) оксидiмeн бipгe электрод бeтiнe конып, каптама TYзiлeдi. Мыс (II) иондарыныц - 5-50 г/л, Молибден оксидшщ 5-20 г/л аралыктаты концентрациясыныц, ток тытыздытыныц (50300 А/м2) эсepi зерттелдг Еpiтiндiдeгi MoO3 бeлшeктepiнiц концентрациясыныц жотарылауымен каптамадаты оныц мeлшepi артатындыты шрсе^лд^ Молибден (VI) оксидiнiц концентрациясын 10 г/л дешн жотарылату оныц каптама курамындаты Yлeсiн 1,2% - та дешн арттырута ыкпал eтeдi. Тужырым. Катодты поляризация нэтижесшде титан катодыныц бeтiндe "мыс-молибден (VI) оксидГ композициялык электрохимиялык каптамасы TYзiлдi, оныц курамы элементтж анализ аркылы аныкталды. Молибден (VI) оксидi косылтан каптаманыц мыс каптамасымен салыстыртанда 3% натрий хлоpидi epiтiндiсiндe коррозияга тeзiмдiлiгi жотары екендт кepсeтiлдi. Электролиз пapaмeтpлepiн eзгepтe отырып, белгш 6íp касиеттерге ие болатын композициялык каптамаларды алу MYMкiндiгi айкындалды.
Кiлт сездер: композициялык каптама, гальванотехника, мыс, молибден триоксид^ коррозия, электролиз, электрод, катодты поляризация
Баешое Абдуали химия гылымдарыныц докторы, профессор,
KP ¥ГА aKadeMusi
Турлыбекова Макпал Нышангалиевна Магистр, гылъми цызметкер
Тажибаееа Айгерим Шотаевна Магистр, PhD
Баешоеа Ажар Коспановна техника г^гл^гмдарыныц докторы, профессор
Жарменое Абдурасул Алдашевич техника г^гл^гмдарыныц докторы, профессор,
KP ¥FA aкaдeмuгi
1. Юркпе
БYгiнгi гальванотехника саласындагы ете мацызды салалардыц бiрi электрохимиялыщ композициялы^ ^аптамаларды (ЭК^) алу багытында жYргiзiлiп жащан ж^мыстар болып табылады [1-6]. ЭК^ алудыц негiзгi принциш - катодта металдармен бiрге электролит-суспензия ^рамындагы эртYрлi мелшердегi заттардыц дисперсп белшектерiн ^ондыру. ^аптама ^рамына енген дисперсп белшектер оныц кептеген бетпк ^асиеттерш езгертедi. Олар ^аттылыгы, коррозияга ^арсылыгы, шыдамдылыгы жэне б^лардан бас^а антифрикциялыщ, магниттiк, каталиттiк жэне де бас^а ^асиеттерге ие болады. Сол себепт композициялы^ электрохимиялыщ ^аптамалар машина жасау, прибор жасау, химия ецщрютервде кещнен ^олданыс тауып келедi.
БYгiнгi кYнге дейiн ЭК^ алудыц эртYрлi эдiстерi ^олданылып келедi. Эдетте араластырылып отырылган электролитке эртYрлi ^осылыстардыц (А12О3, ТЮ2^п02^Ю2 жэне т.б) майда ^нта^тарын ^осып, металл тYрiндегi электродтардыц бетш композициялы ^аптамалармен ^аптауга болатындыгы эдебиеттерде керсетiлген. Кейiнгi кезде ^¥рамында наноелшемдi белшектер бар композициялы ^аптама алу багытында да зерттеулер жYргiзiлуде [7-13].
Fылыми эдебиеттерде келтiрiлген деректер бойынша композициялы^ электрохимиялыщ ^аптамалардыц катод бе^нде тYзiлуi мынадай механизм ар^ылы юке асатындыгы керсетiлген. ЭК^ тYзiлу процешнде келесi сатылар орын алады: дисперсп белшектердщ катод бетiне жеткiзiлуi, сол сэтте катодтыц разрядталып белiнiп жат^ан металмен бYркелуi. Эрине, ете майда дисперсп белшектердщ катод бетiне жетуi электролиттi араластыру ар^ылы, броунды ^озгалыс немесе гравитациялыщ кYштер нэтижесiнде, одан бас^а адсорбция негiзiнде де юке асуы мYмкiн деген пiкiрлер бар [14-15].
Каптамалардыц алуан тYрлiлiгiне ^арамастан мыс ^аптамалары элi кYнге дешн кещнен ^олданылады. Алайда мыс ылгалмен, кемiр^ыш^ылды жэне ^юрт^ыш^ылды ^осылыстармен оцай эрекеттеседi, оксидтi ^абатпен ^апталып, ^цпрттенедь Сондыщтан мыс ^аптамалары негiзiнен ^органыш-декоративтi жэне функционалды жабын ретвде дэнекерлеудi жа^сарту, электр еткiзгiш ^абаттарды К¥ру, азоттану кезiндегi болат белшектердi жергiлiктi ^оргау Yшiн жэне гальванопластикада ^олданылады. Гальваникалыщ мыс ^аптамаларыныц кещнен ^олданылатынын ескере отырып, оларды алу процесвде эртYрлi дисперстi ^оспаларды пайдалану заманауи гальванотехниканыц басты ма^саттарыныц бiрi болып отыр.
Осы ма^сатта жYргiзiлген зерттеу ж^мысында [13] мыс негiзiндегi электрохимиялыщ композициялы^ ^аптамаларды алу кезшде ^нта^ты наноалмаздарды ^осу олардыц адгезиясын нашарлатпастан жабын дэндершщ елшемдерiн арттыруга мYмкiндiк берiп, ^аптаманыц микро^аттылыщ жэне тозуга тезiмдiлiк ^асиеттерш жогарылататынын керсеткен. Ал, кемiртектi нанотYтiкшелердi мыстыц композициялы^
^аптамаларын алуда ^олдану металдьщ ток бойынша шыгымына, мыс ^аптамасыныц ^асиеттерше жэне электролиттщ эртYрлi ^асиеттерше эсер ететiндiгi ^арастырылган [14]. ¥нта^ты квмiртектi нанотYтiкшелер ^атысында алынган ЭКК металдыц адгезиясын жогарылатуга оц эсер ететшдш кврсетiлген.
Мыс матрицасына Al-Cu-Fe жYЙелi квазикристалын енгiзу аркылы алынган композициялык ^аптамалар Yйкелетiн металл ж^птардыц тYЙiсетiн жылжымалы беттершщ тозуын твмендетуге мYмкiндiк беретiндiгi аныщталган [15]. Алынган композициялык материал берiктiгi мен Yйкелiс коэффициентi т^ргысынан ПА БрОХ пен БрО5Ц5С5, БрО12 маркалы ^ола ^ймаларынан жогары болатындыгы бай^алган.
Мыс ^аптамаларыныц физика-химиялыщ ^асиеттерш жа^сарту ма^сатында жYргiзiлетiн зерттеу ж^мыстары взектi мэселе болып табылады.
Молибден (VI) триоксидi внеркэсште кещнен ^олданыс тауып келедi. Ол непзшен болат жэне бас^а да коррозияга твзiмдi ^орытпаларга ^оспа ре^нде ^олданылады. Сондай-а^, внеркэсiпте катализатор, пигмент, шыны, керамика жэне эмаль компонент^ полиэфир шайырлары жэне химиялыщ реагент ретвде молибден внiмдерiн вндiруде ^олданылады [16]. Молибден оксидшщ мундай rçасиеттерi мыс ^аптамасына коррозияга жэне ыстывда твзiмдi ^асиеттер бередi деп есептелшедь
Эдеби деректердi талдау [17] мыс пен металл оксидтерi негiзiндегi композициялык ^аптамалардыц тYзiлуiне эртYрлi параметрлердщ эсер ететшш кврсетедi. Олар мыс электролитшщ ^¥рамы, дисперстi фазаныц концентрациясы, электролиз уа^ыты, араластыру жылдамдыгы, электролит температурасы жэне т.б. Сол себептi ^сынылып отырган зерттеу ж^мысыныц ма^саты - катодты поляризациялау аркылы ^¥рамында ^са^ дисперстi M0O3 бвлшектерi бар мыс композициялык жабындардыц тYзiлуiн зерттеу.
2. Зерттеу эдiстерi
Зерттеулер электролиз эдюмен жYргiзiлдi. Катодты поляризациялау кезiнде мыс-молибден (VI) оксид композициялык электрохимиялык жабындардыц тYзiлуiне негiзгi электрохимиялык параметрлердщ эсерi зерттелдi. К¥рамында 40 г/л мыс иондары бар мыс сульфатыныц (CuS04 • БН2О) 100 г/л кYкiрт ^ыш^ылындагы (H2S04) ерiтiндiсi ^олданылды. Каптаманы алуга катод ретiнде титан электроды жэне мыс аноды ^олданылды. Электродтарды т¥ра^ты токпен поляризациялау Yшiн MATRIX APS-3005D маркалы ток тYзеткiшi мен IKA RCT basic магниттi араластыргышы ^олданылды. Т¥ра^ты токпен катодты поляризациялау аркылы электролиз жYргiзуге арналган ^ондыргы 1-суретте кврсетiлген.
Сурет 1 - Электролиз аркылы каптамалардьщ ty3^íh зерттеуге арналган кондыргыныц принципиалды схемасы: 1- электролизер; 2- кулонометр; 3- мыс электродтары; 4- титан электроды; 5- магнита араластыргыш; 6- ток кезц 7-амперметр
Мыс сульфатыныц концентрациясыныц электролиз нэтижесше эсерш зерттеу барысында дисперст фаза молибден (VI) оксидшщ концентрациясы туракты етш 10 г/л алынды. Тэжрибе б1р б1р1мен т1збектей жалганган электрохимиялык уяшыктарда журпзшдь Олардыц б1р1 - катодтык ток бойынша шыгымы 100% болатын мыс кулонометр1, екшшю1 - курамында унтакталган дисперст M0O3, куюрткышкылды мыс ертцщс бар жэне мыс жэне титан электродтары орналастырылган электролизер. Каптаманыц б1ркелкшгш камтамасыз ету жэне дисперст молибден оксидшщ ертнд1 келем1 бойынша б1ркалыпты таралган куйде устау ушш магнитт араластыргыш колданылды. ^аптаманы алу процес 200 А/м2 ток тыгыздыгында журпзшдь Эрб1р эксперимента журпзу ушш курамында молибден (VI) оксид1 унтактары бар жаца электролит дайындалды. Алынган каптамалар б1рдей жагдайда кеппрпш шкафта кеппршдь Электролиз аякталганнан кешн аналитикалык таразыларда ЭК^ массасы аныкталды, ЭК^ массасы мен кулонометр катодыныц массасы арасындагы айырмашылык бойынша мыс каптамасындагы молибден (VI) оксидшщ мелшер1 есептелш, содан кешн молибден (VI) оксидшщ каптама курамына ену пайызы есептелдь
¥нтакты молибден (VI) оксидшщ мыс матрицасына енпзу бойынша тэж1рибелер журпзшдь Ол ушш мыс сульфатыныц электролитше эр турл1 мелшердеп молибден (VI) оксидшщ усак дисперст унтагы косылды.
Непзп зерттеулерде араластыру жылдамдыгы туракты 300 айн/мин болды. Сондай-ак, катодты поляризациялау кез1нде мыстыц композициялык каптамасыныц массасы аныкталып отырылды.
Мыс-молибден (VI) оксид каптамасыныц элементпк курамы JSM 6610 LV (JEOL, Жапония) сканерлеуш1 электронды микроскопта орнатылган INCA Energy 450 энергия-дисперсиялык микроанализ жуйес1нде энергия-
дисперсиялыщ рентгендiк флуоресценциялыщ спектроскопияны пайдалана отырып аныщталды (аныщтау ^ателш ± 0.01%), микрофотографиялар тYсiрiлдi.
3. Зерттеу нэтижелерi мен талкылануы
Мыс (II) иондарыныц концентрациясыныц тYзiлетiн композициялыщ ^аптаманыц массасына эсерiн зерттеу 5-50 г/л аралыщта жYргiзiлдi. Зерттеу нэтижелерi мыс (II) иондарыныц концентрациясы арт^ан сайын ^аптаманыц ^урамына енген молибден (VI) оксидшщ мвлшерi твмендейтiндiгiн кврсетп. Мысалы, мыс (II) иондарыныц концентрациясы 5 г/л кезiнде алынган ^аптаманыц ^урамына 2.4% М0О3 енсе, концентрацияны 10 есе жогарылат^анда, ягни концентрация 50 г/л болганда мыс матрицасына 0.29% дисперстi молибден (VI) оксидi енгенi бащалды (сурет 3). Дегенмен, 2.4% молибден (VI) оксидшнщ мыс матрицасына ^онуын толывданды композициялыщ ^аптама алынды деп атауга келмейдi. Себебi мыс (II) иондарыныц аз концентрациясында, курамында молибден (VI) оксидi бар композициялыщ ^аптама борпылда^ тYрiнде тYзiледi.
Сурет 3 - Курамында молибден (VI) оксид1 (Мо03) бар ЭКК туз1лушщ ток бойынша шыгымына мыс (II) иондары концентрациясыныц эсер1: Н^04 - 100 г/л; Мо03- 10 г/л; i=200 А/м2; т=1 час; t=25°C
Катодты ток тыгыздыгыныц 50-300 А/м2 аралыгында жYргiзiлген зерттеулер, ток тыгыздыгыныц артуымен мыс матрицасына енетш молибден (VI) оксидiнiц мвлшерi аздап артатынын кврсеттi (4-сурет).
ш, % А
2,5 ■
0,0
-т-«-1-1-1—=—>
10 20 30 ДО 50 Си (II), г/л
Сурет 4 - Молибден (VI) оксидшщ (Мо03) катысында каптаманьщ ток бойынша шыгымына катодты ток тыгыздыгыныц эсерi: H2SO4 - 100 г/л; Си(11) - 40 г/л; Мо03 - 10 г/л; т=1час; t=25°C.
Тэж1рибе нэтижелер1 керсеткендей, ертндщеп М0О3 белшектершщ концентрациясыныц жогарылауымен мыс каптамасыныц к¥рамындагы осы компоненттщ мелшер1 артады (5-сурет). Ертндщеп М0О3 концентрациясы 1,0 г/л-ге тец болганда, оныц катодты каптамадагы мелшер1 0.9%, ал 5.0 г/л-де - 1.12%, 10 г/л-де - 1.42% болатыны аныкталды. Ал дисперсп белшектщ концентрациясы 20 г/л кезшде оныц каптама к¥рамындагы Yлесi темендеп, 1.11%к;¥рады.
[II, О/о ж
1,5
Сурет 5 - Курамында мыс жэне молибден оксидi бар каптаманыщузшуше молибден (VI) оксидшщ концентрациясыныц эсер^ H2SO4 - 100 г/л; Си(11) - 40 г/л; i=200 А/м2; т=1час; t=25°C
Мыс-молибден оксид каптамасыныц к¥рамына енетш дисперсп белшектщ (М0О3) оптималды концентрациясы зерттеу барысында 10 г/л болып аныкталды. Оныц мелшер1 15 г/л-ден жогары болганда, молибден (VI) оксидшщ б1раз белт ер1т1нд1 келем1 бойынша б1ркалыпты таралмай, олардыц б1раз белш ертндшщ тYбiне шегш, «жрмыссыз» кYЙде жатты. Компонентщ каптама к¥рамындагы Yлесiн арттырмады, ете жогары
концентрацияда, керiсiнше, коюланган дисперсп белшектер мыс катоды бетiн пассивациялык кYЙге тYсiредi.
Бiрнеше тэж1рибелер нэтижесшде кYкiрт кышкылды мыс (II) ертндюшде катодта компакты композициялык каптамалар алынды, микрофотографиялар тYсiрiлген (6-сурет).
Сурет 6 - Курамында молибден (VI) оксид1 бар композициялык мыс каптамасы бетшщ микрофотографиялары: Си(11) - 40 г/л; Н^04 - 100 г/л; Мо03- 10 г/л; i=200 А/м2; т=1час; t=25°C
Микрофотографиялардан алынган каптаманыц бетшщ будырлыгын байкауга болады. Бул молибден оксидi мыс матрицасына дисперстi тYЙiршiк тYрiнде енетiнiн керсетедi, ягни, катодта дисперсп белшектер мыспен каптала отырып композициялык электрохимиялык каптама тYзедi.
Элементпк анализ тэтижелерi бойынша катод бетшде тYзiлген композициялык каптаманыц курамындагы молибден (VI) оксидi мелшерi 1.2% тец екендт керсетiлдi (кесте 1).
Кесте 1 - Курамында дисперст молибден (VI) оксид1 бар композициялык мырыш жабыныныц элементпк курамы: Си(П) - 40 г/л; Н^04 - 100 г/л; Мо03- 10 г/л; i=200 А/м2; т=1час; t=25°C.
Спектр О А1 81 8 Си Мо Барлыты
Спектр 1 0.8 0.14 0.10 0.09 98.32 0.47 100.00
Спектр 2 0.88 0.08 0.07 0.05 98.21 0.72 100.00
Спектр 3 0.67 0.11 0.11 0.07 99.04 0.00 100.00
Орташа 0.81 0.11 0.09 0.07 98.52 0.40 100.00
Мыс-молибден оксидi каптамасын химиялык коррозияга 3% натрий хлоридi (NaQ) ерiтiндiсiнде сынау жумыстырыныц нэтижесi аталган каптаманыц молибден (VI) оксидшшз алынган мыс каптамасынан коррозияга тезiмдiлiгi жогары екендiгiн керсеттi (кесте 2).
Кесте 2 - Мыс жэне мыс - MoO3 каптамаларын натрий хлоридшщ 3% ертндюше батыртанга дешн жэне одан кейiнгi массаларыныц айырмашылыты.
Дш, г т, тэулж
3 6 9 12
Cu-MoO3 0.0309 0.0312 0.0328 0.0332
Cu 0.0311 0.0342 0.0357 0.0364
Бул молибден (VI) оксидшщ мыс каптамасыньщ курамындагы мелшер1 1.5% болганда алынган мэл1меттер. Егер каптамадагы молибден (VI) оксидшщ Yлесiн арттырса, коррозияга тез1м1д1л1г1 будан да жогары каптама алуга болатынын болжауга болады.
4. Корытынды
Корытындылай келе, катодты поляризациялау кезiнде к¥рамында дисперстi молибден (VI) оксидi бар мыс негiзiндегi композициялык электрохимиялык каптамалардыц тYзiлуi зерттелдi. Курамында молибден (VI) оксидi композициялык мыс каптамасын алуга эртYрлi параметрлердщ эсерi аныкталды. Элементтiк анализ нэтижесi мыс матрицасына 1.2% дейiн молибден (VI) оксидi енгiзуге болатындыгын керсеттi. Осылайша, электролиз параметрлерiн езгерте отырып, белгш бiр касиеттерге ие болатын композициялык каптамаларды алу мYмкiндiгi айкындалды. Алынган мыс-молибден (VI) оксид композициялык каптамасыныц коррозияга тезiмдiлiгi карапайым мыс каптамасына караганда жогарырак екендiгi аныкталды.
Каржыландыру. Бул жумыс КР ИИДМ индустриялык даму комитет каржыландыратын BR09458955 "Сирек жэне сирек жер элементтер1 непзшде жогары пайдалану касиеттер1 бар жаца композициялык материалдар жасау" гылыми-техникалык багдарламасы шецбершде орындалды.
Алгыс. Д.В.Сокольский атындагы ИТКЭ мекемесшщ Физикалык зерттеу эдютер1 лабораториясыныц басшысы А.Р. Бродский мырзага жэне эл-Фараби атындагы Каз¥Ужанындагы Талдаудыц физика-химиялык эдютер1 орталыгыныц Электрохимиялык енд1рютер лабораториясыныц мецгерушга Ф.И. Мальчик мырзата керсеплген кемек ушш алгыс б1лд1рем1з.
Мудделер кактыгысы. Авторлар бул макалада езара мудделер кактыгысыныц жоктыгын мэл1мдейдг
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ - ОКСИД МОЛИБДЕНА (VI) ПРИ КАТОДНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ
А. Баешое, М.Н. Турлыбекоеа', АШ. Тажибаееа, А. К. Баешоеа, А. А Жарменое
Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан, Алматы, Казахстан E-mail: m. t. 89@mail. ru
Резюме. Введение. Процессы формирования электрохимических композиционных покрытий, обладающих коррозионностойкими свойствами, представляют интерес для различных отраслей техники и промышленности. Основной принцип получения таких покрытий заключается в осаждении на поверхности катода металла совместно с дисперсными частицами различных
веществ из электролита-суспензии. Дисперсные частицы, входящие в состав покрытия, изменяют многие его поверхностные свойства. Цель работы: получение композиционного электрохимического покрытия путем введения оксида молибдена (VI) в медную матрицу. Методология. Процесс осаждения покрытия проводили методом электролиза в водных сернокислых растворах, содержащих ионы меди (II) и оксид молибдена (VI) в качестве дисперсной фазы. Катодом служила титановая пластина, анодом - медная. Элементный состав полученного покрытия определяли с помощью спектроскопии энергодисперсионной рентгеновской флуоресценции в системе энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 450, установленной в сканирующем электронном микроскопе. Эксперименты, посвященные определению коррозионной стойкости покрытий, проводили путем химической обработки. Долю оксида молибдена (VI), включенного в состав покрытия, определяли по разнице выхода по току в основном электролизере и в кулонометре, последовательно включенном в электрохимическую цеп. Результаты и обсуждение: в ходе электролиза протекает восстановление ионов меди (II) на катоде, элементная медь осаждается совместно с оксидом молибдена (VI), формируется покрытие. Изучены влияние концентрации ионов меди (II) 5-50 г/л, оксида молибдена в пределах 5-20 г/л, плотности тока 50300 А/м2. Установлено, что с увеличением концентрации частиц MoO3 в растворе увеличивается содержание данного компонента в покрытии. Увеличение концентрации оксида молибдена (VI) до 10 г/л способствует повышению его доли в составе покрытия до 1,2%. Заключение. В результате катодной поляризации на поверхности титанового катода формируется композиционное электрохимическое покрытие «медь-оксид молибдена», состав которого идентифицирован элементным анализом. Показано, что покрытие с включением оксида молибдена (VI) обладает большей коррозионной стойкостью в 3% растворе хлорида натрия по сравнению с медным покрытием. При изменений параметров электролиза показана возможность формирования композиционных покрытий, обладающих определенными свойствами.
Ключевые слова: композиционное покрытие, гальванотехника, медь, триоксид молибдена, коррозия, электролиз, электрод, катодная поляризация
Баешое Абдуали доктор химических наук, профессор, академик НАН РК
Турлыбекова Макпал Нышангалиевна магистр, научный сотрудник
Тажибаееа Айгерим Шотаевна магистр, PhD
Баешова Ажар Коспановна доктор технических наук, профессор
Жарменов Абдурасул Алдашевич доктор технических наук, профессор, академик НАН РК
References
1. C.T.J. Low, F.C. Walsh, Electroplated multifunctional and nanostructured coatings, Multifunctional Materials for Tribological Applications, Pan Stanford, 2014,CH. 7, pp. 227-258;
https://dx.doi.org/10.1179/0020296715Z.000000000252
2. F.C.Walsh, Modern developments in electrodes for electrochemical technology and the role of surface finishing, Trans IMF, 97 (2019) 28-42; D0I:10.1080/00202967.2019.1551277
3. M. Musiani, Electrodeposition of composites: an expanding subject in electrochemical materials science. Electrochim Acta, 45 (2000) 3397-3402; https://doi.org/10.1016/S0013-4686%2800%2900438-2
4. J.L.Stojak, J. Fransaer, J.B.Talbot, Review of electrodeposition, Advances in Electrochemical Science and Engineering, Vol 7 (2001) 193-223, Wiley-VCH Verlag, Weinheim; https://doi.org/10.1002/3527600264.CH4
5. A. Hovestad, L.J.J. Jannsen, Electrodeposition of metal matrix composites by co-deposition of suspended particles, Modern Aspects of Electrochemistry, No 38 (2005) 475-486; https://doi.org/10.1007/0-387-25838-8_6
6. F.C. Walsh, C. Ponce de Leon, A review of the electrodeposition of metal matrix composite coatings by inclusion of particles in a metal layer: an established and diversifying coatings technology, Trans IMF, 92 (2014) 83-98; https://doi.org/10.1179/0020296713Z.000000000161
7. C.T.J. Low, R.G.A Wills, F.C. Walsh, Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit, Surface & Coatings Technology, 201 (2006) 371-383; https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2005.11.123
8. N. Mataji, P.A.I. Popoola, Tribological and corrosion performance of electrodeposited nickel composite coatings, Electrodeposition of Composite Materials, CH. 10, Intech, 2016;http://dx.doi.org/10.5772/62170
9. K. Helle, F.C. Walsh, Electrodeposition of dispersion composite coatings based upon polymer and ceramic particles in a metal matrix, Trans. IMF, 75 (1997) 53-58; https://doi.org/10.1080/00202967.1997.11871143
10. C. Kerr, F.C. Walsh, J. Archer, The electrodeposition of composite coatings based on metal matrix-included particle deposits, Trans. IMF, 78 (2000) 171-178; https://doi.org/10.1080/00202967.2000.11871333
11. C.T.J. Low, F.C. Walsh, Self-lubricating metal composite coatings by electrodeposition or electroless deposition, Encyclopedia of Advanced Tribology, Springer, (2011); http://dx.doi.org/10.1007/978-0-3 87-92897-5_1242
12. Y.H. Ahmad, A.M.A. Mohammed, Electrodeposition of nanostructured nickel-ceramic composite coatings: a review, Int. J. Electrochem. Sci., 9 (2014) 1942-196313; http://hdl.handle.net/10576/4270
13. I.R.Volkova, A.I.Lyamkin. Vliyanie nanoalmazov s modificirovannoj ionami medi poverhnost'yu na svojstva mednyh kompozicionnyh gal'vanicheskih pokrytij. Yuzhno-sibirskij nauchnyj vestnik, №4 (28), s. 19-23. https://doi.org/10.25699/SSSB.2019.28.46339
14. A.A. Vasil'eva, Yu.V.Zharnovnikova, I.V.Evreinova. poluchenie kompozicionnyh mednyh pokrytij modificirovannyh odnostennymi uglerodnymi nanotrubkami. Izvestiya SP6GTI(TU), № 43, 2018. https://doi.org/10.15217/issn1998984-9.2018.43
15. D.V.Grashchenkov, I.Yu.Efimochkin, S.B.Lomov i dr. Kompozicionnyj material na osnove medi. Vserossijskij institut aviacionnyh materialov, 2010. https://viam.ru/sites/default/files/scipub/2010/2010-205321 .pdf
16. http://www.chinatungsten.com/Russian/Molybdenum/Molybdenum-Trioxide.html
17. V.A.Muhin, T.V.Antonova, M.V.Muhina, V.V.Knyazeva. poluchenie komozicionnogo pokrytiya med'-dioksid titana na alyuminii. Vestnik Omskogo universiteta. 2009, №4, s.120-124, https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-kompozitsionnogo-pokrytiya-med-dioksid-titana-na-alyuminii/viewer
