Научная статья на тему 'Особенности и кинетические закономерности электроосаждения композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия из хлоридного электролита'

Особенности и кинетические закономерности электроосаждения композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия из хлоридного электролита Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
295
81
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ / СПЛАВ НИКЕЛЬ КОБАЛЬТ / ЛЕГИРУЮЩАЯ ДОБАВКА / КОМПОЗИЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ / НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТ-ОКСИД АЛЮМИНИЯ / ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ / ELECTRODEPOSITION / NICKEL-COBALT ALLOY / ALLOYING ADDITIVE / COMPOSITE ELECTROLYTIC COATINGS / NICKEL-COBALT-ALUMINIUM OXIDE / POTENTIODYNAMIC DEPENDENCES

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Овчинникова Ксения Владимировна, Дегтярь Людмила Андреевна, Кучеренко Светлана Викторовна, Жукова Ирина Юрьевна

Представлены результаты исследований кинетических закономерностей осаждения композиционного электролитического покрытия (КЭП) с помощью потенциодинамического метода в зависимости от концентрации и размера частиц дисперсной фазы Al2O3 и условий электролиза температуры, скорости перемешивания и рН электролита. Установлено, что на формирование из хлоридного электролита коррозионнои износостойкого КЭП Ni-Co-Al2O3 на основе сплава Ni-Co оказывает влияние легирующая добавка Al2O3. Увеличение дисперсности добавки, повышение температуры электролита до 60 оС, перемешивание и снижение рН электролита до 1 способствуют ускорению процесса электроосаждения КЭП Ni-Co-Al2O3 и расширению диапазона рабочих плотностей тока.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Овчинникова Ксения Владимировна, Дегтярь Людмила Андреевна, Кучеренко Светлана Викторовна, Жукова Ирина Юрьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES AND KINETIC PATTERNS OF ELECTRODEPOSITION OF COMPOSITE ELECTROLYTIC COATING OF NICKEL-COBALT- ALUMINIUM OXIDE FROM CHLORIDE ELECTROLYTE

The paper presents the results of research of the kinetic patterns of deposition of a composite electrolytic coating (CEC) using the potentiodynamic method depending on the concentration and particle size of the dispersed Al2O3 phase and electrolysis conditions temperature, mixing speed and pH of the electrolyte. It has been established that the formation of a corrosion-resistant and wear-resistant CEC Ni-Co-Al2O3 based on Ni-Co alloy from the chloride electrolyte is influenced by the alloying additive Al2O3. Increasing the dispersion of the additive, raising the electrolyte temperature to 60 ° C, mixing and reduction the pH of the electrolyte to 1 accelerate the process of electroplating the CEС Ni-Co-Al2O3 and extend the range of operating current densities.

Текст научной работы на тему «Особенности и кинетические закономерности электроосаждения композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия из хлоридного электролита»

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

УДК 621.7/9 DOI: 10.17213/0321-2653-2019-3-50-56

ОСОБЕННОСТИ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТ-ОКСИД АЛЮМИНИЯ ИЗ ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА

© 2019 г. К.В. Овчинникова1, Л.А. Дегтярь2'3, С.В. Кучеренко2, И.Ю. Жукова2

1Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия, 2Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия, 3Донской государственный аграрный университет, п. Персиановский, Россия

FEATURES AND KINETIC PATTERNS OF ELECTRODEPOSITION OF COMPOSITE ELECTROLYTIC COATING OF NICKEL-COBALT-ALUMINIUM OXIDE FROM CHLORIDE ELECTROLYTE

K.V. Ovchinnikova1, L.A. Degtyar2'3, S.V. Kucherenko2,1.Yu. Zhukova2

1Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia, 2Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia, 3Don State Agrarian University, Persianovsky, Russia

Овчинникова Ксения Владимировна - ассистент, кафедра «Химические технологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: murzenko1405@yandex.ru.

Дегтярь Людмила Андреевна - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Химические технологии нефтегазового комплекса», Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону; кафедра «Естественнонаучные дисциплины», Донской государственный аграрный университет, п. Персиановский, Россия. E-mail: degtiar@yandex.ru

Кучеренко Светлана Викторовна - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Химические технологии нефтегазового комплекса», Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия. E-mail: kuh-sv82@mail.ru

Жукова Ирина Юрьевна - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Химические технологии нефтегазового комплекса», Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия. E-mail: iyuzh@mail.ru

Ovchinnikova Kseniya Vladimirovna - Assistant, Department «Chemical Technologies», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: murzenko 1405@yandex.ru

Degtyar Lyudmila Andreevna - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department «Chemical Technologies of Oil and Gas Complex», Don State Technical University, Rostov-on-Don; Department «Natural science disciplines», Don State Agrarian University, Persianovsky, Russia. E-mail: degtiar@yandex.ru

Kucherenko Svetlana Viktorovna - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department «Chemical Technologies of Oil and Gas Complex», Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia. E-mail: kuh-sv82@mail.ru

Zhukova Irina Yurievna - Doctor of Technical Science, Professor, Head of Department «Chemical Technologies of Oil and Gas Complex», Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia. E-mail: iyuzh@mail.ru

Представлены результаты исследований кинетических закономерностей осаждения композиционного электролитического покрытия (КЭП) с помощью потенциодинамического метода в зависимости от концентрации и размера частиц дисперсной фазы Л1203 и условий электролиза - температуры, скорости перемешивания и рН электролита. Установлено, что на формирование из хлоридного электролита коррозионно- и износостойкого КЭП М-Со-А1203 на основе сплава Ы-Со оказывает влияние легирующая добавка Л1203. Увеличение дисперсности добавки, повышение температуры электролита до 60 оС, перемешивание и снижение рН электролита до 1 способствуют ускорению процесса электроосаждения КЭП М-Со-А1203 и расширению диапазона рабочих плотностей тока.

Ключевые слова: электроосаждение; сплав никель - кобальт; легирующая добавка; композиционные электролитические покрытия; никель-кобальт-оксид алюминия; потенциодинамические зависимости.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

The paper presents the results of research of the kinetic patterns of deposition of a composite electrolytic coating (CEC) using the potentiodynamic method depending on the concentration and particle size of the dispersed Al2O3 phase and electrolysis conditions - temperature, mixing speed and pH of the electrolyte. It has been established that the formation of a corrosion-resistant and wear-resistant CEC Ni-Co-Al2O3 based on NiCo alloy from the chloride electrolyte is influenced by the alloying additive Al2O3. Increasing the dispersion of the additive, raising the electrolyte temperature to 60 ° C, mixing and reduction the pH of the electrolyte to 1 accelerate the process of electroplating the CEC Ni-Co-Al2O3 and extend the range of operating current densities.

Keywords: electrodeposition; nickel-cobalt alloy; alloying

aluminium oxide; potentiodynamic dependences.

Введение

Основной задачей современного гальванического производства является разработка энерго- и ресурсосберегающих, экологически приемлемых и высокопроизводительных технологий [1]. Растущее стремление к отказу от использования хромовых, кадмиевых покрытий явилось одной из основных причин, которая стимулировала разработку процессов получения экологически безопасных гальванических покрытий для защиты стальных изделий от коррозии. Наиболее широко используемым в промышленности защитным покрытием является никель. Эксплуатационные свойства никелевых покрытий можно значительно улучшить, применяя легирующие добавки [2 - 6]. Легирование металлами и неметаллическими элементами ведет к получению новых сплавов различного функционального назначения и одновременно способствует решению вопросов экологии, экономичности и технологичности процессов их получения. Для решения задачи ресурсосбережения перспективными являются электролиты, содержащие коллоидные соединения электроосаждаемых металлов [7]. Совершенствование технологии электрохимического получения композиционных электролитических покрытий (КЭП) из электролитов-коллоидов прямым образом связано с исследованием и развитием теории электродных процессов. Принцип создания КЭП состоит в соосажде-нии дисперсных частиц легирующих добавок и катионов металлов из электропроводящих растворов-суспензий. Именно присутствие в покрытии легирующих дисперсных частиц придает ему особые эксплуатационные свойства. Важной научно-технической задачей является поиск возможности управлять физико-механическими свойствами КЭП за счет совместного осаждения дисперсных частиц легирующих добавок с никелем и/или различными сплавами на его основе [8, 9]. Внесение таких легирующих добавок изменяет механизм электроосаждения КЭП.

additive; composite electrolytic coatings; nickel-cobalt-

Было предложено в известный сплав никель-кобальт (Ni-Co), отличающийся высокой микротвердостью, вводить легирующую добавку - оксид алюминия для получения износостойкого КЭП никель - кобальт - оксид алюминия (Ni-Co-AhO3) [10]. В связи с этим представляло интерес изучение особенностей и кинетических закономерностей электроосаждения КЭП состава Ni-Co-Al2O3.

Материалы и методы

Электролиты готовили из химических реактивов фирмы <Aldrich» (чистота не менее 99 %) на дистиллированной воде. При необходимости перемешивания электролита использовали механическую мешалку с контролем оборотов.

Поляризационные измерения осуществляли с помощью потенциостата <Elins P-8nano» в потенциодинамическом режиме при скорости изменения потенциала 1 мВ/с. Исследования проводили в термостатируемой трехэлектродной электрохимической ячейке ЯСЭ-2 при температуре 20 и 60 оС (с погрешностью ± 0,5 оС). При снятии катодных поляризационных кривых рабочим электродом служила плоская никелевая (марки НПА 1) пластина с рабочей поверхностью 0,01 дм2. Нерабочую поверхность изолировали эпоксидным компаундом. Вспомогательный электрод - никель, электрод сравнения - хлорсе-ребрянный (ХСЭ). Все потенциалы приведены относительно ХСЭ. Перед измерениями рабочий электрод обезжиривали венской известью, затем активировали в 25 %-м растворе соляной кислоты, промывали дистиллированной водой, помещали в электрохимическую ячейку и выдерживали до достижения постоянного значения стационарного потенциала.

Поляризационные измерения в каждом электролите проводили не менее трёх раз. Фиксировали изменение величины потенциала катода в хлоридном электролите для нанесения сплава Ni-Co и КЭП Ni-Co-AhO3. Результаты исследований статистически обрабатывали и сравнивали. Величину доверительной вероятности принимали равной 0,95.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

Результаты и обсуждение

Ранее был разработан хлоридный электролит никелирования следующего состава, г/л: МСЬ-бШО - 250, СОС12-7Н20 - 10, Н3ВО3 - 35, сахарин - 1,5, АЬОз - 20 [11]. Электролит разрабатывался и применялся для нанесения КЭП №-Со-АЬОз с целью замены токсичных электролитов хромирования, способных выдерживать высокие тепловые, механические, контактные нагрузки, агрессивные среды и т.д. [10]. Разработанные на основе №-Со-АЬОз КЭП в зависимости от условий эксплуатации были рекомендованы взамен хромовых покрытий, как коррозионно- и износостойкие покрытия, способные увеличить срок службы восстановленных узлов механизмов, машин, а также новых деталей и снизить нагрузку по загрязнению на окружающую среду [12].

В связи с проявлением повышенного внимания к нанотехнологиям проводятся исследования по нанесению гальванических покрытий, полученных с участием высокодисперсных материалов (например, как порошок АЬОз), и механизму формирования дисперсно-упрочненных электролитических покрытий [13 - 15]. Известно, что заращивание на поверхности металла частиц, имеющих размер порядка 10 - 50 мкм [16], ведет к качественному улучшению самих покрытий в связи с возникновением вокруг этих частиц напряжений сжатия.

Но в то же время наблюдается низкая сорбционная активность частиц по отношению к покрытию в процессе его формирования, замедление процесса восстановления катионов металла, что связано с конкурентной адсорбцией на поверхности электрода второстепенных молекул и/или частиц (водорода, растворителя, гидрокси-дов и т.п.). Для вытеснения этих молекул и/или частиц с поверхности катода необходимо затратить работу, которая будет различна в зависимости от природы электрода и прочности связи между ним и молекулами и/или частицами. Механическое вытеснение чужеродных частиц с поверхности катода при нанесении КЭП, разрушение пленки, образовавшейся на поверхности рабочего электрода, твердыми частицами оксидов снижает поляризацию катода.

Известно, что скорость электрохимической реакции на электроде может существенно изменяться в зависимости от разных факторов: материала электрода, адсорбции второстепенных

TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

компонентов электролита на электроде, температуры и концентрации электролита, условий его перемешивания и т.п.

В связи с этим были проведены исследования по выявлению кинетических закономерностей электроосаждения КЭП Ni-Co-АЬОз из хлоридного электролита-суспензии потенциоди-намическим методом. Рассматривали влияние условий электролиза - скорости перемешивания, рН электролита, температуры, а также исследовали влияние концентрации и размера частиц дисперсной фазы.

Результаты исследования влияния перемешивания и изменения температуры электролита на электроосаждение КЭП Ni-Co-АЬОз в сравнении со сплавом Ni-Co представлены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Потенциодинамические зависимости выделения

сплава и КЭП в хлоридном электролите [11], рН 3,0; температура электролита 20 оС. Концентрация AkO3, г/л: 1, 2 - 20; 3, 4 - 0; скорость перемешивания электролита, об/мин: 1, 3 - 80; 2, 4 - 0 / Fig. 1. Potentiodynamic dependencies of alloy and CEC evolution in chloride electrolyte [11], рН 3,0; electrolyte temperature is 20 °C. AkO3 concentration, g/l: 1, 2 - 20; 3, 4 - 0; electrolyte mixing speed, rpm: 1, 3 - 80; 2, 4 - 0

Рис. 2. Потенциодинамические зависимости выделения сплава и КЭП в хлоридном электролите [11], рН 3,0; скорость перемешивания электролита - 80 об/мин. Концентрация АЮ3, г/л: 1, 3 - 20; 2, 4 - 0; температура электролита, оС: 1, 2 - 20; 3, 4 - 60 / Fig. 2. Potentiodynamic dependencies of alloy and CEC evolution in chloride electrolyte [11], рН 3,0; electrolyte mixing speed - 80 rpm. АЮ3 concentration, g/l: 1, 3 - 20; 2, 4 - 0; electrolyte temperature, оС: 1, 2 - 20; 3, 4 - 60

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

Зависимости плотности тока от потенциала катода показывают, что перемешивание (скорость - 80 об/мин) и наличие в электролите АЬОз (20 г/л) незначительно сдвигает поляризационные кривые в область более положительных потенциалов (от - 0,75 до - 0,5 В), тем самым несколько облегчая процесс формирования покрытия на катоде. Повышение температуры рабочего электролита в интервале 20 - 60 оС также способствует деполяризации процесса электроосаждения КЭП.

Исследование влияния температуры на величину предельной плотности тока электроосаждения покрытия контрольным сплавом №-Со и КЭП №-Со-АЬОз (рис. 2 - 4) показало, что с увеличением температуры от 20 до 60 оС (рН 3,0; скорость перемешивания - 80 об/мин) предельная плотность тока электроосаждения покрытия сплавом и/или КЭП возрастает. Введение АЬОз (20 г/л) в электролит для электроосаждения сплава №-Со также приводит к росту этой величины. Рост величины токов при электроосаждении КЭП М-Со-АЬОз в сравнении с контрольным покрытием сплавом М-Со указывает на возрастание скорости процесса электровосстановления.

J, А/дм2

30 - 4

20 - 3 ■ ■ 2

10 - " " 1

0 1 -"

) 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 -Е, В

возрастают как силы адгезии, так и силы расклинивающего давления жидкостной прослойки электролита между частицей и катодом. Система приходит в равновесное состояние. Затем происходит выдавливание прослойки электролита между частицами и поверхностью катода. «Прорыв» расклинивающих прослоек, разрушение адсорбционных слоев и непосредственное контактирование твердых фаз путем молекулярного или химического взаимодействия в ряде случаев приводит к тому, что в итоге дисперсные частицы, встраиваясь в кристаллическую решетку электролитического осадка, способствуют образованию более качественного покрытия.

Рис. 3. Потенциодинамические зависимости выделения сплава в хлоридном электролите [11]; рН 3,0; скорость перемешивания электролита - 80 об/мин. Температура

электролита, оС: 1 - 20; 2 - 30; 3 - 40; 4 - 50; 5 - 60 / Fig. 3. Potentiodynamic dependencies of alloy evolution

in chloride electrolyte [11], рН 3,0; electrolyte mixing speed - 80 rpm. Electrolyte temperature, оС: 1 - 20; 2 - 30;

3 - 40; 4 - 50; 5 - 60

По нашему мнению, в рассматриваемом процессе, также как и в работах Г.В. Гурьянова [17, 18], на первом этапе электроосаждения возможна избирательная адсорбция катионов элек-троосаждаемого металла на поверхности частиц и их зарядка с формированием двойного электрического слоя частиц. Взвешенные частицы с помощью перемешивания, а также сил молеку-лярно-кинетического происхождения переносятся в приэлектродную область. Далее частицы удерживаются у поверхности катода, обрастая электроосажденным металлом. В этот период

0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 Рис. 4. Потенцио динамические зависимости выделения КЭП в хлоридном электролите [11]; рН 3,0; скорость перемешивания электролита - 80 об/мин. Температура

электролита, оС: 1 - 20; 2 - 30; 3 - 40; 4 - 50; 5 - 60 Fig. 4. Potentiodynamic dependencies of СЕС evolution in chloride electrolyte [11], рН 3,0; electrolyte mixing speed - 80 rpm. Electrolyte temperature, оС: 1 - 20; 2 - 30;

3 - 40; 4 - 50; 5 - 60

Влияние на процесс электроосаждения сплава Ni-Co и КЭП Ni-Co-АЬОз величины pH при различных температурах представлено на рис. 5. Из катодных поляризационных кривых электроосаждения сплава Ni-Co (рис. 5) видно, что с ростом величины pH от 1 до 5 при температуре электролита 20 оС значение предельной плотности тока снижается, что также наблюдается и при температуре 60 оС. Следует отметить, что рост температуры электролита от 20 до 60 оС и снижение рН от 5 до 1 ведет к повышению предельной плотности тока в 2 раза. Отсюда следует вывод, что оптимальными условиями для электроосаждения сплава Ni-Co являются рН 1 и температура 60 °С.

Добавка в электролит АЬОз (20 г/л) в качестве дисперсной фазы для электролитического осаждения сплава Ni-Co и уменьшение размера частиц от 10 до 0,5 мкм при температуре 20 оС (рис. 6) приводит к незначительному увеличению предельной плотности тока от 17 до 20 А/дм2 (в сравнении см. рис. 5). В этих условиях значительное влияние на рост скорости процесса электроосаждения КЭП Ni-Co-АЬОз (рис. 6)

5

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

оказывает повышение температуры до 60 оС. Рост температуры привел к увеличению верхнего предела рабочей плотности тока до 50 А/дм2.

Л А/дм2

30 20 10 0

0

0,25

0,5

0,75

1,0

1,25

Рис. 5. Потенциодинамические зависимости выделения

сплава в хлоридном электролите [11]; скорость перемешивания - 80 об/мин. рН: 1 - 1,0; 2 - 2,0; 3 - 3,0;

4 - 4,0; 5 - 5,0; температура электролита 20 оС. рН: 1' - 1,0; 2' - 2,0; 3' - 3,0; 4' - 4,0; 5' - 5,0; температура электролита 60 оС / Fig. 5. Potentiodynamic dependencies of alloy evolution in chloride electrolyte [11], electrolyte mixing speed - 80 rpm. рН: 1 - 1,0; 2 - 2,0; 3 - 3,0; 4 - 4,0; 5 - 5,0; electrolyte temperature 20 оС. рН: 1' - 1,0; 2' - 2,0; 3' - 3,0;

4' - 4,0; 5' - 5,0; electrolyte temperature 60 оС

J, А/дм2

4' 3' 2'

Рис. 6. Потенциодинамические зависимости выделения КЭП в хлоридном электролите [11]. Условия электроосаждения: рН 3,0; скорость перемешивания

80 об/мин; добавка AI2O3, г/л: 1 - 0; 2, 3, 4 - 20; дисперсность частиц AI2O3, мкм: 2 -10; 3 - 1; 4 - 0,5; температура электролита 20 оС. Добавка AI2O3, г/л: 1' - 0; 2', 3', 4' - 20; дисперсность частиц AI2O3, мкм: 2' -10; 3' - 1; 4' - 0,5; температура электролита 60 оС / Fig. 6. Potentiodynamic dependencies of CEC evolution in chloride electrolyte [11]. Electrodeposition conditions: рН 3,0; electrolyte mixing speed - 80 rpm. Additive AhO3, г/л:

1 - 0; 2, 3, 4 - 20; particle size AhO3, цт: 2 -10; 3 - 1; 4 - 0,5; electrolyte temperature 20 оС. Additive AhO3, г/л: 1' - 0; 2', 3', 4' - 20; particle size AkO3, цт: 2' -10; 3' - 1;

4' - 0,5; electrolyte temperature 60 оС

В условиях электролиза повышение концентрации добавки AhO3 от 10 до 40 г/л в хлоридном электролите никелирования ведет к незначительной деполяризации процесса электроосаждения КЭП Ni-Co-AhO3 и повышению величины предельной плотности тока (рис. 7). Этому же способствует и рост температуры электролита до 60 оС. Как видно из данных рис. 7, увеличение значения предельной плотности тока

происходит более чем в 2 раза, а следовательно, растет скорость процесса электроосаждения КЭП и расширяется диапазон рабочих плотностей тока.

J, А/дм2

30 20 10 0

0

0,25

0,5

0,75

1,0

1,25 -Е, В

-Е, В

30 1

20 4 1

10 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 1

} 0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 -Е, В

Рис. 7. Потенциодинамические зависимости выделения КЭП в хлоридном электролите [11]. Условия электроосаждения: рН 3,0; скорость перемешивания 80 об/мин. Добавка AkO3, г/л: 1 - 0; 2 - 10; 3 - 20; 4 - 40; температура электролита 20 оС. Добавка AhO3, г/л: Г - 0; 2' - 10; 3' - 20; 4' - 40; температура электролита 60 оС / Fig. 7. Potentiodynamic dependencies of CEC evolution in

chloride electrolyte [11]. Electrodeposition conditions: рН 3,0; electrolyte mixing speed - 80 rpm. Additive Al2O3, g/l: 1 - 0; 2 - 10; 3 - 20; 4 - 40; electrolyte temperature 20 оС.

Additive Al2O3, г/л: 1 - 0; 2 - 10; 3 - 20; 4 - 40; electrolyte temperature 60о С

Заключение

Изучены кинетические закономерности электроосаждения КЭП Ni-Co-Al2O3 в сравнении с подобными закономерностями электроосаждения сплава Ni-Co в зависимости от условий электролиза - концентрации и размера частиц дисперсной фазы AhO3, температуры, скорости перемешивания и рН электролита.

Установлено, что на процесс формирования КЭП Ni-Co-Al2O3 оказывает влияние дисперсная добавка AhO3. Наличие добавки в электролите (до 20 г/л) способствует деполяризации процесса электроосаждения КЭП. Уменьшение размера частиц AhO3 (до 0,5 мкм), повышение температуры электролита до 60 оС перемешивание (80 об/мин) и снижение рН до 1 способствует росту верхнего предела рабочей плотности тока практически в 2 раза (плотность тока достигает 50 А/дм2).

По нашему мнению, интенсификации процессов электроосаждения КЭП Ni-Co-Al2O3 способствует адсорбция катионов осаждаемого металла на поверхности частиц дисперсной фазы Al2Û3. Такое взаимодействие дисперсных частиц с поверхностью электрода способствуют образованию качественных электролитических осадков.

Таким образом, оптимальными условиями для электроосаждения КЭП Ni-Co-Al2O3 из хло-ридного электролита являются: уменьшение размера частиц дисперсной фазы, перемешивание, снижение рН и повышение температуры электролита.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 3

Литература

1. Елинек Т.В. Успехи гальванотехники. Обзор мировой специальной литературы за 2016 - 2017 годы // Гальванотехника и обработка поверхности. 2018. Т. 26. № 3. С. 4 - 12.

2. Рогожин В.В., Спасская М.М., Ананьева Е.Ю., Яровая Е.И, Абрамов А.М. Использование борсодержащих веществ для получения функциональных покрытий никель-бор различного назначения // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2012. № 4. С. 140 - 147.

3. Гифту П., Павлату Е.А., Спиреллис Н. Композиционные электрохимические покрытия (КЭП) повышенной твердости на основе Ni матрицы, содержащие наночастицы SiC // Гальванотехника и обработка поверхности. 2001. Т. 9. № 1. С. 23 - 28.

4. Мурзенко К.В., Бырылов И.Ф. Коррозионно- и износостойкость электролитического композиционного покрытия никель-кобальт-алмаз // Изв. вузов. Сев. -Кавк. регион. Техн. науки. 2012. № 5. С. 112 - 114.

5. Lajevardi S.A., Shahrabi T., Szpunar J.A. Tribological Properties of Functionally Graded Ni-AhO3 Nanocomposite Coating // J of The Electrochemical Society. 2017. Vol. 164 (6). P. 275 - 281.

6. Xinyu Ping, Zhifang Chai, Weiqun Shi Kui Liu, Yalan Li. The Electrochemical Society Direct Electrochemical Preparation of Ni-Zr Alloy from Mixture Oxides in LiCl Molten Salt // Journal of The Electrochemical Society. 2017. Vol. 164 (13). P. 888 - 894.

7. Degtyar L.A, Zhukova I.Y., Mishurov V.I. Experience and Perspectives of Electrodeposition from Electrolytes-Colloids of Nickel Plating // Materials Science Forum. 2019. Vol. 945. P. 682 - 687.

8. Лукашев Е.А. Исследование состава и кинетики осаждения алмазосодержащих композиционных электролитических покрытий на основе никеля // Электрохимия. 1994. Т. 30, № 1. С. 93 - 97.

9. Huangz M.L., Huang F.F. Study on Co-Electrodeposition Mechanism of Au-30 at. % Sn Eutectic in Non-Cyanide Bath by Electrochemical Methods // J of The Electrochemical Society. 2017. Vol. 164 (7). P. 445 - 450.

10. Мурзенко К.В., Кудрявцев Ю.Д., Балакай В.И. Свойства композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия, осажденного из хлоридного электролита // Журн. прикладной химии. 2013. Т. 86, вып. 10. С. 1640 - 1645.

11. Пат. 2418107 Рос. Федерация, МПК С 25 Д 15/00. Способ получения гальванического композиционного покрытия никель-кобальт-оксид алюминия и гальваническое композиционное покрытие никель-кобальт-оксид алюминия.

12. Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. М., 1982. 146 с.

13. Кушнер А.А., Хмъль Н.В., Дежкунов Л.К. Электроосаждение нанокомпозиционных покрытий на основе никеля // Покрытия и обработка поверхности. Последние достижения в технологиях, экологии и оборудовании: сб. науч. тр. М.: РХТУ им. Менделеева, 2015. С. 58 - 59.

14. Ткачев А.Г., Литовка Ю.В., Дьяков И.А., Кузнецова О.А. Получение наномодифицированных композиционных никелевых гальванических покрытий // Гальванотехника и обработка поверхности. 2010. Т. 18, № 1. С. 17 - 21.

15. КучинаИЮ, Маслов А.Л., ОвчинниковаМ.С., ПолушинН.И. Исследование наноалмазного порошка и композиционных электрохимических покрытий, упрочненных нано-дисперсными алмазами // Изв. вузов. Ивановского гос. химико-технологического ун-та. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58, № 5. С. 65 - 68.

16. Сайфуллин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия, 1983. 303 с.

17. Гурьянов Г.В., Кисель Ю.Е. Антифрикционные и износостойкие электрохимические покрытия. Брянск: Изд-во БГИТА. 2006. 119 с.

18. Гурьянов Г.В., Кисель Ю.Е. Износостойкие электрохимические сплавы и композиты на основе железа. Брянск: Изд-во БГИТА. 2015. 96 с.

References

1. Elinek T.V. Uspekhi gal'vanotekhniki. Obzor mirovoi spetsial'noi literatury za 2016 - 2017 gody [Successes of electroplating. Review of the world special literature for 2016 - 2017 years]. Gal'vanotekhnika i obrabotkapoverkhnosti, 2018. Vol. 26, no. 3, pp. 4 - 12. (In Russ.)

2. Rogozhin V.V., Spasskaya M.M., Anan'eva E.Yu.,Yarovaya E.I, Abramov A.M. Ispol'zovanie borsoderzhashchikh veshchestv dlya polucheniya funktsional'nykh pokrytii nikel'-bor razlichnogo naznacheniya [Using boron-containing substances to obtain functional nickel-boron coatings for various purposes]. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im.N.I. Lobachevskogo, 2012, no. 4, pp. 140 - 147. (In Russ.)

3. Giftu P., Pavlatu E.A., Spirellis N. Kompozitsionnye elektrokhimicheskie pokrytiya (KEP) povyshennoi tverdosti na osnove Ni matritsy, soderzhashchie nanochastitsy SiC [Composite electrochemical coatings (CEP) of increased hardness based on Ni matrix, containing SiC nanoparticles]. Gal'vanotekhnika i obrabotka poverkhnosti, 2001, Vol. 9, no. 1, pp. 23 - 28. (In Russ.)

4. Murzenko K.V., Byrylov I.F. Korrozionno- i iznosostoikost' elektroliticheskogo kompozitsionnogo pokrytiya nikel'-kobal't-almaz [Corrosion and wear resistance of an electrolytic composite coating of nickel-cobalt-diamond]. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Tekhn. nauki, 2012, no. 5, pp. 112 - 114. (In Russ.)

5. Lajevardi S.A., Shahrabi T., Szpunar J.A. Tribological Properties of Functionally Graded Ni-AhO3 Nanocomposite Coating. Journal of The Electrochemical Society, 2017, V. 164 (6), pp. 275 - 281.

6. Xinyu Ping, Zhifang Chai, and Weiqun Shi Kui Liu, Yalan Li. The Electrochemical Society Direct Electrochemical Preparation of Ni-Zr Alloy from Mixture Oxides in LiCl Molten Salt . Journal of The Electrochemical Society, 2017, V. 164 (13, pp. 888 - 894).

7. Degtyar L.A, Zhukova I.Y., Mishurov V.I. Experience and Perspectives of Electrodeposition from Electrolytes-Colloids of Nickel Plating. Materials Science Forum, 2019, Vol. 945, pp. 682 - 687.

8. Lukashev E.A. Issledovanie sostava i kinetiki osazhdeniya almazosoderzhashchikh kompozitsionnykh elektroliticheskikh pokrytii na osnove nikelya [Study of the composition and kinetics of deposition of diamond-containing composite electrolytic coatings based on nickel]. Elektrokhimiya, 1994, Vol. 30, no. 1, pp. 93 - 97. (In Russ.)

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE 2019. No 3

9. Huangz M.L., Huang F.F. Study on Co-Electrodeposition Mechanism of Au-30 at. % Sn Eutectic in Non-Cyanide Bath by Electrochemical Methods. Journal of The Electrochemical Society, 2017, V. 164 (7), pp. 445 - 450.

10. Murzenko K.V., Kudryavtsev Yu.D., Balakai V.I. Svoistva kompozitsionnogo elektroliticheskogo pokrytiya nikel'-kobal't-oksid alyuminiya, osazhdennogo iz khloridnogo elektrolita [Properties of composite electrolytic coating of nickel-cobalt-alumina precipitated from chloride electrolyte]. Zhurnalprikladnoi khimii, 2013, Vol. 86, Issue. 10, pp. 1640 - 1645. (In Russ.)

11. Sposob polucheniya gal'vanicheskogo kompozitsionnogo pokrytiya nikel'-kobal't-oksid alyuminiya i gal'vanicheskoe kompozitsionnoe pokrytie nikel'-kobal't-oksid alyuminiya [A method of obtaining a galvanic composite coating of nickel-cobalt-alumina and a galvanic composite coating of nickel-cobalt-alumina]. Patent RF, no. 2418107.

12. Borodin I.N. Hardening of parts with composite coatings [Hardening of parts with composite coatings]. Moscow: 1982, 146 p.

13. Kushner A.A., Khmyl' N.V., Dezhkunov L.K. [Electrodeposition of Nickel-Based Nanocomposite Coatings]. Pokrytiya i obrabotka poverkhnosti. Poslednie dostizheniya v tekhnologiyakh, ekologii i oborudovanii: sb. nauch. tr. M.: RKhTU im. Mende-leeva [Coatings and Surface Treatment. Recent advances in technology, ecology and equipment: Sat. scientific tr. M.: RHTU them. Mendeleev], 2015, pp. 58 - 59. (In Russ.)

14. Tkachev A.G., Litovka Yu.V., D'yakov I.A., Kuznetsova O.A. Poluchenie nanomodifitsirovannykh kompozitsionnykh nikelevykh gal'vanicheskikh pokrytii [Production of nano-modified nickel electroplated coatings]. Gal'vanotekhnika i obrabotka poverkhnosti, 2010, Vol. 18, no.1, pp. 17 - 21. (In Russ.)

15. Kuchina I.Yu., Maslov A.L., Ovchinnikova M.S., Polushin N.I. Issledovanie nanoalmaznogo poroshka i kompozitsionnykh elektrokhimicheskikh pokrytii, uprochnennykh nanodispersnymi almazami [Investigation of nano-diamond powder and composite electrochemical coatings hardened with nano-dispersed diamonds]. Izv. vuzov. Izdanie Ivanovskogo gosudarstvennogo khimiko-tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 2015, V. 58, no. 5, pp. 65 - 68. (In Russ.)

16. Saifullin R.S. Neorganicheskie kompozitsionnye materialy [Inorganic composite materials]. Moscow: Khimiya, 1983, 303 p.

17. Gur'yanov G.V., Kisel' Yu.E. Antifriktsionnye i iznosostoikie elektrokhimicheskie pokrytiya [Antifriction and wear-resistant electrochemical coatings]. Bryansk: Publ. BGITA, 2006, 119 p.

18. Gur'yanov G.V., Kisel' Yu.E. Iznosostoikie elektrokhimicheskie splavy i kompozity na osnove zheleza [Wear-resistant electrochemical alloys and composites based on iron]. Bryansk: Publ. BGITA, 2015, 96 p.

Поступила в редакцию /Received 22 июля 2019 г. / July 22, 2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.