Влияние добавок сульфата никеля в электролиты для микродугового оксидирования на структуру, состав и свойства покрытий, формируемых на титане Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Влияние добавок сульфата никеля в электролиты для микродугового оксидирования на структуру, состав и свойства покрытии, формируемых на титане

*Н. Л. Богдашкина3, М. В. Герасимов3, Р. Х. Залавутдинов3, И. В. Касаткина3, **Б. Л. Крить, В. Б. Людинь, И. Д. Федичкинь, А. И. Щербаков3, ***А. В. Эпельфельдь

aИнститут физической химии и электрохимии РАН им. А.Н.Фрумкина, Ленинский пр., 31, Москва, 119071, Россия, e-mail: [email protected] bМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ), ул. Полбина, 45, г. Москва, 109383, Россия, e-mail: e-mail: [email protected] ; e-mail: [email protected]

Исследовано влияние добавок сульфата никеля в кислые и щелочные электролиты для микродугового оксидирования на структуру, состав и свойства покрытий, формируемых на титане марки ВТ 1-0, с целью создания малорастворимых титановых анодов. Установлена возможность инкорпорирования никеля (оксида никеля) в состав покрытий. Рентгенофазовый анализ показал, что в покрытиях содержатся оксид никеля p-NiO с кубической решеткой, TiO2 в виде рутила, а также SiO2 в виде высокотемпературного Р-кристобалита. Наибольшие толщина и содержание никеля в поверхностном слое, минимальные токи анодного растворения и электрическая прочность были получены для покрытий, сформированных в силикатно-щелочном (3 г/л KOH + 4,5 г/л Na2SiO3) электролите с добавкой 1 г/л сульфата никеля NiSO4.

Ключевые слова: микродуговое оксидирование, титан, МДО-покрытия, сульфат никеля, структура, состав, токи анодного растворения, толщина, электрическая прочность, малорастворимые титановые аноды.

УДК 544.653.2: 620.193: 620.197 ВВЕДЕНИЕ

Преимуществом титана является высокая стойкость к окислению и локальной коррозии при анодной поляризации. Это свойство делает его привлекательным для создания малорастворимых анодов, используемых в системах катодной защиты от коррозии, промышленного электролиза, электрохимической очистки сточных вод и др. Вместе с тем при анодной поляризации на поверхности титана формируется диоксид ТЮ2, собственная электронная проводимость которого, необходимая для осуществления анодного процесса окисления, крайне мала. Обладая свойствами широкозонного полупроводника (почти диэлектрика — ширина запрещенной зоны составляет 3,2-3,8 эВ), диоксид титана является перспективным материалом для формирования твердых электролитов и материалов, которые обладают каталитическими свойствами. Однако этому препятствует его большое удельное сопротивление (~1013 Ом-см). Анализ свойств диоксида титана [1, 2] указывает на возможность увеличения электропроводности путем введения в его состав оксидов переходных металлов, которые обладают более высокой проводимостью. Известны, например, электроды ОРТА (оксидные рутениево-титановые аноды), выполненные из титана с нанесенным на него активным метал-лооксидным покрытием на основе диоксида

рутения. Они применяются в установках для получения гипохлоритов, хлоратов и перхлоратов, а также могут быть использованы в водо-подготовке, гальванотехнике и других областях электрохимического производства [3]. Однако они дороги и имеют ограниченный ресурс работы из-за коррозионных разрушений.

В целом проблема формирования на титановых электродах недорогих химически стойких электропроводных покрытий с целью получения малорастворимых анодов остается пока не вполне решенной. Некоторые соединения переходных металлов, содержащие элементы с несколькими степенями окисления, являются проводниками электрического тока. Примером таких соединений может служить доокисленный оксид никеля. Чистый оксид никеля №О - твердое вещество бледно-зеленого цвета, характеризующееся низкой электропроводностью. Это, как и диоксид титана, собственный полупроводник [4]. Доокисление №О на воздухе при температуре около 1000°С (при такой обработке двухвалентные катионы никеля частично окисляются до трехвалентных: №2+ ^ №3+ + е) ведет к изменению цвета на серый (вплоть до черного) и снижению удельного сопротивления вплоть до 104 Ом-см, при этом чем больше дефектность (отклонение от стехиометрии), тем выше электропроводность [4, 5]. Черный оксид никеля начинает проводить электрический ток и его

© Богдашкина Н.Л., Герасимов М.В., Залавутдинов Р.Х., Касаткина И.В., Крит Б.Л., Людин В.Б., Федичкин И.Д., Щербаков А.И., Эпельфельд А.В., Электронная обработка материалов, 2017, 53(5), 8-14.

надо рассматривать как узкозонный полупроводник р-типа [4, 6, 7].

В последнее время появились данные о применении плазменно-электролитического метода микродугового оксидирования (МДО), в том числе с использованием электролитов-суспензий, для получения сложных по составу оксидных покрытий [8, 9]. В ряде работ были предприняты попытки сформировать методом МДО на поверхности вентильных металлов защитные покрытия, проводящие электрический ток за счет инкорпорации оксидов переходных металлов, таких как Ni, Со и Fe, из электролитов, содержащих соответствующие соединения [10-16]. Цель настоящей работы - изучение влияния добавок сульфата никеля в кислые и щелочные электролиты для микродугового оксидирования на структуру, элементный и фазовый состав, коррозионное поведение, толщину, электрическую прочность МДО-покрытий, формируемых на титане.

МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводились на дисковых образцах диметром 20 и толщиной 7 мм, изготовленных из титана марки ВТ1-0 (технически чистый титан). Исходная шероховатость поверхности образцов не превышала 1,6 мкм (Ra). Образцы обезжиривались последовательно в ацетоне и этаноле, затем промывались в дистиллированной воде и сушились на воздухе. Электролиты готовились в дистиллированной воде с использованием реактивов марки ЧДА (чистый для анализа). Исследуемые никельсодержащие электролиты были условно разбиты на две группы: кислые и щелочные. Водоохлаждаемая электролитная ванна для микродугового оксидирования объемом 3 л, изготовленная из нержавеющей стали, служила противоэлектродом по отношению к обрабатываемому образцу. Непрерывное перемешивание электролита осуществлялось с помощью механической мешалки. МДО-обработка проводилась в течение 30 минут в анодно-катодном режиме при равенстве анодного и катодного токов и их суммарной плотности 30 А/дм2. Форма импульсов тока была близка к синусоидальной, а частота их следования составляла 50 Гц. Для этого использовали установку с силовым преобразователем переменного тока в импульсный реверсивный, снабженную программно-аппаратной системой управления и мониторинга электрических параметров [8], которая позволяла контролировать динамические вольт-амперные характеристики процесса МДО в online.

Структура (морфология поверхности) МДО-покрытий анализировалась с использованием оптического микроскопа «№орЬо1». Исследования элементного состава поверхностного слоя МДО-покрытий проводились с помощью энергодисперсионного спектрометра (ЭДС) методом электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на приборе «СатеЬах», совмещенном с растровым электронным микроскопом. Использовался твердотельный 81(Ы) детектор. Глубина анализа составляла около 1 мкм при растре сканирования 50 мкм2, ускоряющем напряжении 15 кэВ, токе 150 нА и времени набора спектра 100 с. Анализ фазового состава покрытий проводился методом рентгеновской дифрактометрии на установке ДРОН-3 на СиКа-излучении с графитовым монохро-матором. Измерения осуществлялись в интервале углов 20 от 5о до 100о с шагом сканирования 0,05о, постоянная времени составляла 3 с. Съемка образцов совершалась в соответствии с геометрической схемой Брэгга-Брентано.

Электрохимические исследования проводились по известной трехэлектродной схеме (рабочий электрод - образец, хлорсеребряный электрод сравнения и вспомогательный поляризующий платиновый электрод) в 25% серной кислоте при температуре 25 °С. После того как устанавливался стационарный электродный потенциал, проводилась потенциодинамическая поляризация в анодную область на потенциостате ПИ50-1 со скоростью развертки 1 мВ/с. Толщина МДО-покрытий измерялась на вихретоковом толщиномере ВТ-201, а пробойное напряжение - с помощью специализированной установки, выполненной на основе регулируемых источников напряжения. Способ измерения заключался в том, что к тестируемому МДО-покрытию со скоростью развертки 10 В/с прикладывалось линейно-нарастающее во времени напряжение. Одновременно измерялся протекающий через покрытие электрический ток. В момент превышения протекающим через диэлектрическое покрытие током порогового значения (0,1 мА - рекомендуемый ток регистрации пробоя) запоминалось прикладываемое к МДО-покрытию напряжение (пробойное напряжение), после чего процесс измерения завершался. Электрическая прочность МДО-покрытий рассчитывалась как отношение пробойного напряжения к толщине покрытия.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследований МДО-обработка проводилась в пяти никельсо-держащих электролитах (двух кислых, содержащих серную кислоту Н2804, и трех щелочных,

Таблица 1. Составы электролитов, в которых формировались МДО-покрытия

№ электролита Состав электролита

1 1,5 мл/л Н2804 + 5 г/л N1804

2 1,5 мл/л Н2804 + 9 г/л №28103 + 15 г/л N1804

3 1 г/л КОН +3 г/л №28103 + 3 г/л N1804

4 1 г/л КОН +3 г/л №28103 + 10 г/л N1804

5 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 + 3 г/л N1804

*

10 мкм

(е)

Рис. 1. Морфология поверхности МДО-покрытий, сформированных в электролитах: (а) - 1,5 мл/л Н2804 + 5 г/л №804; (б) - 1,5 мл/л Н2804 + 9 г/л №28Ю3 + 15 г/л №804; (в) - 1 г/л КОН + 3 г/л №28Ю3 + 3 г/л №804; (г) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 3 г/л №804; (д), (е) - 1 г/л КОН + 3 г/л №28Ю3 + 10 г/л №804.

содержащих гидроксид калия КОН), составы которых представлены в табл. 1, а морфология поверхности полученных в них покрытий - на рис. 1. Видно, что наиболее рыхлая и пористая структура (рис. 1б,д,е) сформировалась в содержащих много сульфата никеля электролитах № 2 и 4 (табл. 1), в которых в процессе МДО-обработки на поверхности покрытия наблюдались разрушающие их дуговые разряды, что отмечалось и ранее в [13]. При этом обнаруживаются прожоги диаметром более 10 мкм (рис. 1е), что не позволяет использовать такие

МДО-покрытия для малорастворимых титановых анодов.

На рис. 2 представлены анодные поляризационные кривые, полученные на образцах из титана марки ВТ1-0 с МДО-покрытиями, сформированными в электролитах № 1-5 (табл. 1). Видно, что минимальные токи анодного растворения (кривая 5 на рис. 2), что важно при создании малорастворимых анодов для электрохимического производства [3], наблюдаются для образца, обработанного в электролите № 5, содержащем 3 г/л КОН; 4,5 г/л Ыа28Ю3 и 3 г/л

Таблица 2. Содержание элементов в покрытиях, сформированных в различных электролитах

Элемент Содержание элемента

Атомные % Массовые %

Электролит № 1: 1,5 мл/л Н2804 + 5 г/л №804

О 65,89 40,07

81 1,78 1,87

8 1,21 1,46

Т1 30,89 56,09

N1 0,23 0,51

Электролит № 2: 1,5 мл/л Н2804 + 9 г/л №28103 + 15 г/л N1804

О 63,94 46,51

81 27,83 35,38

8 3,01 4,36

Т1 0,24 0,52

N1 4,98 13,23

Электролит № 3: 1 г/л КОН +3 г/л №28103 + 3 г/л №804

О 66,06 40,38

81 4,28 4,58

Т1 27,57 50,35

N1 2,09 4,69

Электролит № 4: 1 г/л КОН +3 г/л №28103 + 10 г/л №804

О 65,93 50,05

81 30,43 40,59

Т1 1,49 3,39

N1 2,15 5,97

Электролит № 5: 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 + 3 г/л №804

0 59,09 36,45

81 19,11 20,54

К 1,10 1,65

Т1 12,40 22,72

N1 8,30 18,64

Результаты исследований методом элект-ронно-зондового РСМА элементного состава поверхностного МДО-слоя покрытий, сформированных в различных электролитах, представлены в табл. 2. Видно, что введение силиката натрия в электролит как минимум на порядок увеличивает содержание никеля в покрытии, причем вне зависимости от того, был электролит кислым или щелочным. Возможно, получающиеся при термолизе исходных компонентов электролита оксиды кремния и никеля спекаются при температуре выше 700°С, образуя силикат никеля №28104 [17]. Максимальное содержание никеля (18,64 масс.%) наблюдается для покрытий, сформированных в электролите № 5 (табл. 1). При таком содержании никеля его двухвалентные катионы №2+ из N10 при температуре свыше 1000°С (что вполне достижимо в микродуговых разрядах) могут доокисляться до №304 и далее до трехвалентных №3+ в №203. При этом должна повышаться электропроводность оксида, так как он превращается из диэлектрика в узкозонный полупроводник, а его цвет должен темнеть [4-7], что можно наблюдать на рис. 1г.

Исходя из достигнутого промежуточного результата, было решено на втором этапе провести дополнительные исследования влияния

N180. Напротив, для образцов, обработанных в электролитах № 2 и 4, имеющих рыхлую и пористую структуру покрытий (рис. 1б,д,е), токи анодного растворения были максимальными (кривые 2 и 4 на рис. 2).

Рис. 2. Анодные поляризационные кривые, полученные на образцах из титана марки ВТ1-0 с МДО-покрытиями, сформированными в электролитах: 1 - 1,5 мл/л Н2Б04 + 5 г/л №Б04; 2 - 1,5 мл/л Н2Б04 + 9 г/л №28Ю3 + 15 г/л №Б04; 3 - 1 г/л КОН + 3 г/л №28Ю3 + 3 г/л №Б04; 4 - 1 г/л КОН + 3 г/л №2БЮ3 + 10 г/л №Б04; 5 - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №2БЮ3 + 3 г/л №Б04; 6 - без покрытия.

Рис. 3. Морфология поверхности МДО-покрытий, сформированных в электролитах: (а) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 1 г/л №804; (б) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 3 г/л №Б04; (в) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 5 г/л №Б04; (г) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 (базовый электролит).

-600

-400

® -200

га

Я т о

5 с

200

400

600

1 -

-Ч--

-

0 -

2 1 3, 4 Я5

I 10

1-6

110"5

Плотность тока, А/см2

МО4

Рис. 4. Анодные поляризационные кривые, полученные на образцах из титана ВТ1-0 с МДО-покрытиями, сформированными в электролитах: 1 - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 1 г/л №Б04; 2 - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 3 г/л №Б04; 3 - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 + 5 г/л №Б04; 4 - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3 (базовый электролит); 5 - без покрытия.

содержания в «базовом» силикатно-щелочном электролите (3 г/л КОН + 4,5 г/л №28Ю3) сульфата никеля N1804 (в сторону уменьшения до 1 г/л и увеличения до 5 г/л относительно электролита № 5) на состав МДО-покрытий, а также их пробойное напряжение и электрическую прочность. На рис. 3 представлена морфология поверхности, а на рис. 4 - анодные поляризационные кривые для полученных в указанных электролитах покрытий. Для сравнения представлена анодная поляризационная

кривая для титанового образца без покрытия (кривая 5 на рис. 4). Видно, что минимальные токи анодного растворения характерны для образцов, обработанных в электролитах, содержащих 1 и 3 г/л N1804 в базовом электролите (кривые 1 и 2 на рис. 4 соответственно). Морфология поверхности МДО-покрытий, сформированных в этих электролитах (рис. 3а,б), показывает плотную структуру со множеством вкраплений темного цвета, характерного для доокислен-ного №0, в то время как белое покрытие, сфор-

4000

I 3000 £

| 2000 I 1000

I

о

5000 | 4000 I 3000 | 2000 | 1000 о

—I-Г"

N1

I

о

4 5 6 Энергия, кэВ

(а)

0

4 5 6 Энергия, кэВ

(в)

К)

т

"ск 81 Л, 1:, К О, 1 л 1/1 , N1 . А .N1 .

3000

| 2000

5 I

_ о N1

1 N1 ли к и 5 ■П[ А Са[ А №

10

4 5 6 Энергия, кэВ

(б)

Т-1-1-1-1-1-г-

_■ аК . д

4 5 6 Энергия. кэВ

(г)

10

10

Рис. 5. Энергодисперсионные спектры поверхностного слоя МДО-покрытий на титане марки ВТ1-0, сформированных в электролитах: (а) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 + 1 г/л №804; (б) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 + 3 г/л №804; (в) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 + 5 г/л №804; (г) - 3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103 (базовый электролит).

Таблица 3. Толщина, пробойное напряжение формируемых в различных электролитах

и электрическая прочность МДО-покрытий,

№ п/п Состав электролита к, мкм иас, В и ас, В Еас, В/мкм Еас, В/мкм

1 1,5 мл/л И2804 + 5 г/л N1804 19 350 116,7 18,42 6,14

2 1,5 мл/л И2804 + 9 г/л №28103 + 15 г/л №804 29,2 1170 266,7 40,07 9,13

3 3 г/л К0И + 4,5 г/л №28103 + 1 г/л N1804 43,6 400 133,3 9,17 3,06

4 3 г/л К0И + 4,5 г/л №28103 + 3 г/л №804 10,8 453,3 108,3 41,98 10,03

5 3 г/л К0И + 4,5 г/л №28103 + 5 г/л N1804 29,8 346,7 133,3 11,63 4,47

мированное в базовом электролите, имеет пористую структуру «рыхлого снега» (рис. 3г).

Анализ энергодисперсионных спектров (рис. 5а,б) показал, что содержание никеля в поверхностном слое этих покрытий также максимально - 18,75 и 18,64 масс.% соответственно. С учетом того, что глубина РСМА составляет всего около 1 мкм, такое высокое содержание никеля в поверхностном слое покрытий при небольшой концентрации сульфата в электролите может объясняться осаждением конгломератов частиц оксида никеля на поверхности, которые образуются при высокотемпературном (>700°С) разложении №804 в микродуговых разрядах, а выше 1230°С начинается диссоциация оксида на металлический никель и кислород [17]. Подобный поверхностный слой, обогащенный конгломератами оксида иттрия, поступающего из электролита, наблюдался в [18]. В целом с увеличением содержания сульфата никеля в электролите от 1 до 5 г/л содержание кремния в покрытиях падает, а титана - возрастает примерно при одинаково высоком содержании никеля в них. Рентгенофазовый анализ показал,

что в покрытии содержатся оксид никеля Р-№0 с кубической решеткой, который устойчив выше 252°С [17], ТЮ2 в виде рутила, а также 8102 в виде высокотемпературного Р-кристаболита.

Еще одним критерием, важным при изготовлении малорастворимых оксидированных титановых анодов, кроме минимального анодного поляризационного тока и максимального содержания никеля (в виде доокисленного оксида) в МДО-покрытиях, может являться их пониженная электрическая прочность. Для ее оценки сначала измеряли толщину покрытий к и пробойное напряжение на постоянном иас и переменном иас токах. По полученным данным рассчитывали электрическую прочность МДО-покрытий на постоянном Еас и переменном Еас токах. Результаты представлены в табл. 3. Видно, что для формирования покрытий с максимальной толщиной (43,6 мкм) и низкими электроизоляционными характеристиками (Еас = 9,17 В/мкм и Еас = 3,06 В/мкм) можно рекомендовать базовый силикатно-щелочной (3 г/л КОН + 4,5 г/л №28103) электролит с добавкой 1 г/л №804.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для изготовления малорастворимых титановых анодов методом МДО требуется формирование на их поверхности покрытий, обеспечивающих малые токи анодного растворения, с высоким содержанием оксидов переходных металлов (с относительно высокой электропроводностью) и низкими электроизоляционными характеристиками. Было исследовано влияние добавок сульфата никеля в электролиты для микродугового оксидирования на структуру, состав и свойства покрытий, формируемых на титане марки ВТ 1-0.

Установлена возможность инкорпорации никеля (в виде доокисленного оксида) в состав поверхностного слоя МДО-покрытий. Рентгено-фазовый анализ показал, что в покрытиях содержатся оксид никеля Р-№0 с кубической решеткой, Т102 в виде рутила, а также 8102 в виде высокотемпературного Р-кристобалита. Высокое содержание никеля в поверхностном слое покрытий при небольшой концентрации сульфата в электролите может объясняться осаждением конгломератов частиц оксида никеля на поверхности, которые образуются при высокотемпературном разложении N1804 в микродуговых разрядах, и дальнейшей его термической диссоциацией на металлический никель и кислород.

Наибольшие толщина и содержание никеля в поверхностном слое и минимальные токи анодного растворения и электрическая прочность были получены для МДО-покрытий, сформированных в силикатно-щелочном (3 г/л К0Н + 4,5 г/л №28103) электролите с добавкой 1 г/л сульфата никеля N1804.

ЛИТЕРАТУРА

1. Байрачний Б.И., Ковалева А.А., Воронина Е.В., Коваленко Ю.И. Вестник Национального Технического Университета «ХПИ». 2013, (64), 8-12.

2. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А.

Электрохимия. М: Химия, 2006. 670 с.

3. Гайдукова А.М., Бродский В.А., Колесников В.А. Успехи в химии и химической технологии. 2013, ХХУП(7), 11-17.

4. Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения. В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 336 с.

5. Брусенцов Ю.А., Минаев А.М. Основы физики и технологии оксидных полупроводников. Тамбов: Издательство тамбовского государственного технического университета, 2002. 80 с.

6. Соколовская Е.М. Общая химия. М: Издательство московского университета, 1989. 640 с.

7. Пак В.Н., Формус Д.В., Шилов С.М. Журнал общей химии. 2013, 83(4), 543-545.

8. Эпельфельд А.В., Белкин П.Н., Борисов А.М., Васин В.А., и др. Современные технологии модификации поверхности материалов и нанесения защитных покрытий. в 3-х т. Т. I: Микродуговое оксидирование. М.: СПб. Реноме, 2017. 648 с.

9. Borisov A.M., Krit B.L., Lyudin V.B., Morozova N.V.

et al. Surf Eng Appl Electrochem. 2016, 52(1), 50-78.

10. Rudnev V.S., Tyrina L.M., Lukiyanchuk I.V., Yarovaya T.P. et al. Surf Coat Technol. 2011, 206, 417-424.

11. Rogov A.B., Slonova A.I., Shayapov V.R. Appl Surf Sci. 2012, 261, 647-652.

12. Lukiyanchuk I.V., Rudnev V.S., Chernykh I.V., Malyshev I.V. et al. Surf Coat Technol. 2013, 231, 433-438.

13. Герасимов М.В., Желтухин Р.В., Жуков С.В., Залавутдинов Р.Х. и др. Коррозия: материалы, защита. 2014, (10), 41-48.

14. Lukiyanchuk I.V., Rudnev V.S., Tyrina L.M., Chernykh I.V. Appl Surf Sci. 2014, 315, 481-489.

15. Lukiyanchuk I.V., Chernykh I.V., Rudnev V.S., Tyrina L.M. et al. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2015, 51(3), 448-457.

16. Герасимов М.В., Богдашкина Н.В., Залавутдинов Р.Х., Касаткина И.В. и др. Коррозия: материалы, защита. 2017, (2), 33-36.

17. Химическая энциклопедия. В 5 т., Т. 3. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. 639 с.

18. Apelfeld A.V., Ashmarin A.A., Borisov A.M., Vinogradov A.V. et al. Surf Coat Technol. 2017, 328, 513-517.

Поступила 25.04.17

Summary

The effect of nickel sulfate additives in acid and alkali electrolytes for microarc oxidation on the structure, composition and properties of coatings formed on titanium of VT1-0 grade with the purpose of low soluble titanium anodes creating is investigated. A possibility of nickel (nickel oxide) incorporating into the coatings is established. The X-ray phase analysis showed that the coatings contain nickel oxide p-NiO with a cubic lattice, TiO2 in the form of rutile, and also SiO2 in the form of a high-temperature p-cristobalite. The greatest thickness and content of nickel in the surface layer, minimum anodic dissolution currents and electrical strength were obtained for coatings formed in a silicate-alkaline (3 g/L KOH + 4.5 g/L Na2SiO3) electrolyte with the addition of 1 g/L nickel sulfate NiSO4.

Keywords: micro-arc oxidation, titanium, micro-arc oxidation coatings, nickel sulphate, structure, composition, anodic dissolution currents, thickness, electrical strength, low soluble titanium anodes.