CC BY
8
21. O. Tavassoli, M. Bavand-vandchali. Influence of NH4F additive on the combustion synthesis of P-SiAlON in air // Ceramics International 44 (2018) 5683-5691. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.12.220.
22. GE Yiyao, TIAN Zhaobo, CHEN Ying, SUN Siyuan, ZHANG Jie, XIE Zhipeng. Effect of comburent ratios on combustion synthesis of Eu-doped P-SiAlON green phosphors //Journal of Rare Earths, Vol. 35, No. 5, May 2017, P. 430. DOI: 10.1016/S1002-0721(17)60928-1
23. Ye Zhang, Dongxu Yao, Kaihui Zuo, Yongfeng Xia, Jinwei Yin, Hanqin Liang, Yu-Ping Zeng. The synthesis of single-phase P-Sialon porous ceramics using self-propagating high-temperature processing // Ceramics International 48 (2022) 4371-4375. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.10.188.
Valyaeva Maria Evgenyevna, post-graduate student Samara state technical university, Samara, Russia
Kondratieva Lyudmila Aleksandrovna, doctor of technical science, professor Samara state technical university, Samara, Russia SHS AS A METHOD FOR OBTAINING SIALON
Abstract. Article reviews domestic and foreign sources of information on the topic of obtaining sialone by self-propagating high-temperature synthesis. Keywords: self-propagating high-temperature synthesis, sialon, ceramics.
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛИРОВАВНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТОКА НА СКОРОСТЬ ОСАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ
Калуцкий Евгений Сергеевич, к.т.н. (e-mail: [email protected]) Серебровский Владимир Исаевич, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Серникова Ольга Сергеевна, аспирант (e-mail: [email protected]) Курская государственная сельскохозяйственная академия
В статье рассматривается влияние параметров периодического тока на скорость осаждения гальванических покрытий. Показаны зависимости скорости наращивания покрытий от плотности тока, приведены математические модели зависимостей.
Ключевые слова: электроосаждение, плотность тока, импульс тока, интенсивность электроосаждения
В решении задачи интенсификации процесса железнения была найдена возможность, связанная с применением периодических токов различных форм и параметров, которые позволили увеличить допустимую предельную плотность катодного тока. Разработанная установка позволяет преобразовывать трехфазный промышленный ток в периодический с обратным регулируемым импульсом и вести электроосаждение при более высоких
допустимых плотностях катодного тока по сравнению с известными [1,2,3].
Для определения скорости электроосаждения железа в зависимости от величин параметров периодического тока с обратным регулируемым импульсом применялись цилиндрические образцы из стали 45, диаметром 20 мм и высотой 40 мм. Образец крепился на специальном подвесном приспособлении, его концы изолировались фторопластовыми колпачками таким образом, чтобы покрываемая поверхность во всех случаях равнялась 0,2 дм2. Предварительная подготовка образца и его анодное травление производились по известной методике [4,5,6]. Перед нанесением покрытия каждый образец взвешивался, его диаметр уточнялся микрометрировани-ем. По окончании процесса образец подвергался микрометрированию для определения толщины наращенного слоя покрытия и взвешивался для определения веса осадка. Расчетным путем, исходя из веса осадка, определялась толщина покрытия (5) по формуле:
10
где - начальный вес образца до травления, г;
лС - потеря веса образца, связанная с травлением, г;
0- - вес образца после покрытия, г;
5 - покрываемая площадь образца, дм2;
; - удельный вес железа, г/см .
После этого она сравнивалась с результатами микрометрирования. Оценка качества покрытий производилась по внешнему виду, а также путем проведения качественных испытаний на прочность сцепления.
Исследования показали, что при амплитудной плотности тока прямого импульса 60...140 А/дм можно получить удовлетворительные по внешнему виду (гладкие, ровные) и прочно сцепленные с основой железные покрытия в интервале изменения отношения Дк/Да от 1 до 2 при Тк/та=5, или при Дк/Да=1 и Тк/та=5...10 (Дк - амплитудная плотность тока прямого импульса, А/дм ; Да - амплитудная плотность тока обратного импульса, А/дм2; Тк - катодная часть периода мсек; та - длительность протекания обратного импульса, м/сек). При дальнейшем увеличении отношения Дк/Да в первом случае или Тк/та - во втором влияние обратного импульса на внешний вид осадков ослабевает и визуально трудно выявить какие-либо различия в полученных покрытиях, т.к. они в обоих случаях становятся блестящими. Уменьшение отношения Дк/Да до 0,7.0,5 при длительности обратного импульса 2,5.3,3 м/сек (Тк/та=7.. .5) приводит к резкому снижению скорости электроосаждения железа.
Рисунок 1 - Влияние величины отношения плотностей тока прямого и обратного импульсов на скорость осаждения железа (электролит -ЕеС12-4Н20 - 400 кг/м ; рН 0,8; Т=313 К). Плотность тока прямого импульса Дк: 1, 1' - 60; 2,2' - 80; 3, 3' - 100 А/дм2; отношение Тк/та - 1,2,3 - 5; 1',2', 3' - 10.
Скорость осаждения железа (рисунок 1) при плотностях тока прямого импульса 60, 80 и 100 А/дм (Тк/та=5) составляет для Дк/Да=0,7 соответственно 240, 330 и 435 мкм/час (кривые 1, 2, 3). При Тк/та=10 и прочих равных условиях электролиза скорость осаждения железа возрастает и равна соответственно 285; 410 и 510 мкм/час (кривые 11, 21, 31).
При нанесении на детали железных покрытий с плотностью тока прямого импульса, равной 60 А/дм и отношении Тк/та=5, уменьшение Дк/Да от 7 до 0,7 приводит к снижению скорости осаждения от 345 до 240 мкм/час (на 105 мкм/час), а для Дк, равных 80 и 100 А/дм и прочих равных условиях, скорость осаждения уменьшается соответственно на 145 и 165 мкм/час.
Увеличение значения Тк/та до 10 для приведенных выше значений Дк/Да и плотностей токов прямого импульса повышает скорость осаждения железа. Так, если для Дк=60 А/дм2 и Тк/та=5 уменьшение значения Дк/Да от 7 до 0,7 снижает скорость осаждения железа на 105 мкм/час (кривая 1), то
при Тк/та=10 и неизменных остальных условиях снижения скорости осаждения составляет только 60 мкм/час.
Анализ результатов исследований показывает, что для всех трех приведенных выше значений Дк в области Дк/Да выше 3, отношение Тк/та оказывает незначительное влияние на производительность процесса железнения.
С целью математического моделирования процесса были поставлены опыты с использованием известной матрицы планирования, приведенной в таблице 1.
Таблица 1 - Матрица планирования и результаты опытов по определению _скорости осаждения железа_
№ Изучаемые факторы Отклик
Х1 Х2 Х3 Х4
1 - - - - 344
2 + - - - 601
3 - + - - 338
4 - - + - 352
5 - - - + 341
6 + - - + 618
7 + + - + 492
8 + + + + 500
9 - + + + 275
10 - - + + 310
11 + - + - 630
12 + - + + 586
13 + + + - 600
14 + + - - 589
15 - + + - 320
16 - + - + 309
17 -2 0 0 0 200
18 +2 0 0 0 702
19 0 -2 0 0 466
20 0 +2 0 0 390
21 0 0 -2 0 460
22 0 0 +2 0 472
23 0 0 0 -2 492
24 0 0 0 +2 405
25 0 0 0 0 408
В связи с тем, что параметры электролиза изменяются в широких пределах, для установления их влияния на производительность процесса желез-нения, использовался метод математического планирования эксперимен-
тов на основе рототабельного плана. Кодовые значения изменяющихся параметров приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Величина уровней переменных параметров
Факторы Уровни параметров
-2 -1 0 1 2
Xi 20 50 80 110 140
Х2 0,1 Дк 0,425 Дк 0,75 Дк 1,075 Дк 1,4 Дк
Х3 293 303 313 323 333
Х4 0,01 Та 0,25 Та 0,5 Та 0,75 Та Та
2
Xi - амплитудная плотность тока прямого импульса, А/дм ; Х2 - амплитудная плотность тока обратного импульса, А/дм ; Х3 - температура электролита, К; Х4 - время следования обратного импульса, мсек.
Переход от действительных значений параметров осуществляется по
формуле:
где - абсолютная величина параметра варьирования; Хгт,х - основной уровень; ¿Afj - интервал варьирования;
- кодовое значение параметра Уравнение регрессии представлялось многочленом вида:
У = Ьь 4- ^ b¿x¿ + ^ jbtlXfXf + ibi¿,xf где fifa, ^.-коэффициенты регрессии;
Xj - кодированные параметры переменных. Коэффициенты регрессии подсчитывались по результатам экспериментов (таблица 1) методом наименьших квадратов, на основании которых и получено следующее уравнение регрессии:
У - 435,5 + 131,2яга - 11,9^ ■+■ 7хл - 16,2лг4 Hh 6,7xl - 3fQx% + 2f3x?¿ -н +5,6x4 + 1 — 6,53^4 — xz — 4х3х4 — 1
Проверка по F-критерию показала, что уравнение адекватно описывает изученный процесс.
На основании составленного уравнения регрессии получены оптимальные параметры электроосаждения железа, обеспечивающие наибольшее значение функции отклика:
х1=2; х2=-2; хз=2; х4=-2 Основными выводами работы являются:
- разработан новый источник питания гальванических ванн и изучено влияние параметров периодического тока на скорость осаждения железа;
- на основании результатов экспериментальных данных выведено уравнение регрессии, позволяющее определять скорость осаждения железа в зависимости от основных параметров электролиза
Список литературы
1. Калуцкий Е.С., Иванов Е.А., Петрухин М.В., Петрусенко Е.А. Исследование факторов, влияющих на качество электролитических покрытий // В сборнике: Молодежная наука - гарант инновационного развития АПК. материалы X Всероссийской (национальной) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2019. С. 300-306.
2. Серебровский В.И., Калуцкий Е.С., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П. Влияние параметров нестационарных режимов на структуру электроосажденного железа // В сборнике: Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2020). сборник статей XII Международнойнаучно-технической конференции, посвященной 25-летию кафедры технологии материалов и транспорта. Курск, 2020. С. 335-338.
3. Серебровский В.И., Калуцкий Е.С., Мясоедова М.А. Влияние режимов электролиза на субмикроструктуру электроосажденного железа // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12. № 2. С. 26-39.
4. Калуцкий Е.С., Гнездилова Ю.П., Серникова О.С. Влияние переменного тока на процесс электроосаждения железа // В сборнике: Электроэнергетика сегодня и завтра. сборник научных статей Международной научно-технической конференции. Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова. Курск, 2022. С. 64-68.
5. Калуцкий Е.С., Блинков Б.С. Влияние плотности тока на качество электроосажденных покрытий // В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного производства. материалы Международной научно-практической конференции. 2014. С. 53-54.
6. О возможности переработки отходов шарикоподшипниковой стали методом электроэрозионного диспергирования/ Хардиков С.В., Агеев Е.В., Зубарев М.А.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 211-214.
7. Восстановление распределительного вала дизельного двигателя/ Латыпов Р.А., Агеев Е.В., Латыпова Г.Р.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 146-150.
8. Оценка относительной прочности соединения металлов на этапе схватывания при сварке давлением/ Латыпова Г.Р., Латыпов Р.А., Булычев В.В., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 102-110.
9. Исследование и разработка технологии восстановления вала ротора турбокомпрессора электроискровой обработкой электроэрозионными наноматериалами/ Латыпов Р.А., Денисов В.А., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 141-146.
10. Свойства электроэрозионных порошков, используемых в производстве твердосплавных заготовок/ Кругляков О.В., Угримов А.С., Осьминина А.С., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 119-121.
11. Исследование свойств спеченных заготовок из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали/ Агеев Е.В., Карпенко В.Ю.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 4 (7). С. 1016.
12. Упрочняющее легирование электроосажденного железа/ Серебровский В.И., Серебровский В.В., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П.// вестник курской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 4. с. 68-71.
13. синтез нечетких решающих правил для прогнозирования и ранней диагностики по прогностическим таблицам с использованием методов рефлексодиагностики/ Серебровский В.И., Коптева Н.А., Крупчатников Р.А., Стародубцева Л.В.// Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2008. Т. 7. № 3. С. 643-648.
14. Упрочнение электроосажденных покрытий цианированием/ Серебровский В.В., Серебровский В.И., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П., Калуцкий Е.С.// Электрика. 2015. № 11. С. 31-33.
15. Легирование молибденом электролитического железа/ Серебровский В.И., Сафронов Р.И., Калуцкий Е.С., Крюков А.Г.// Региональный вестник. 2016. № 1 (2). С. 45.
16. Использование электроосажденных сплавов на основе железа для упрочнения и восстановления деталей машин/ Серебровский В.И., Серебровский В.В., Блинков Б.С., Калуцкий Е.С.// Региональный вестник. 2016. № 1 (2). С. 41-43.
Kalutsky Evgeny Sergeevich, Ph.D. (e-mail: [email protected])
Serebrovsky Vladimir Isaevich, Doctor of Technical Sciences, Professor
(e-mail: [email protected])
Sernikova Olga Sergeevna, post-graduate student
(e-mail: [email protected])
Kursk State Agricultural Academy
EFFECT OF REGULATION OF PERIODIC CURRENT
ON THE RATE OF DEPOSITION OF ELECTROLYTIC COATINGS
The article discusses the influence of the parameters of periodic current on the rate of deposition of galvanic coatings. The dependences of the coating growth rate on the current density are shown, and mathematical models of the dependences are given. Keywords: electrodeposition, current density, current pulse, intensity of electrodeposition
