Academic literature on the topic 'Композиційні електрохімічні покриття'

Здійснено систематизацію літературних даних щодо одержання композиційних електрохімічних покриттів на основі нікелю, структури та властивостей покриттів нікелю з частинками ультрадисперсних алмазів, фулерену, фторопласту, різних сполук металів. Найбільшого поширення серед композиційних електрохімічних покриттів (КЕП) набули покриття з нікелевою матрицею, які характеризуються високою твердістю та зносостійкістю, а також стійкістю в корозійних середовищах. В останні роки значну увагу приділяють нікелевим покриттям, що містять як дисперсну фазу ультрадисперсні алмази (наноалмази; УДА), фулерен С60 і фторопласт (тефлон). Для осадження КЕП нікель-УДА Зазвичай використовують класичні сірчанокислі електроліти. УДА позитивно впливають на якість нікель-алмазних покриттів. Коефіцієнти тертя, порівняно з нікелевими покриттями, зменшуються з 0,43 до 0,33, а мікротвердість зростає з 2,45 до 4,31 ГПа. Деталі, покриті КЕП-нікель-УДА, можуть служити в 20 разів довше ніж деталі з нікелевим покриттям. При осадженням алмазних шарів з нікелевим покриттям на різальних інструментах одержують рівномірні КЕП із вмістом частинок від 20000 до 25000 на см2 поверхні. Входження наноалмазних частинок до нікелевої матриці призводить до зменшення розміру зерна, утворення дислокацій у вигляді клубків і сіток уздовж меж зерен. КЕП нікель-УДА має стовпчасту структуру. Збільшення мікротвердості За включенням бору в нікель-алмазні КЕП, можливо, пов’язане з переходом від стовпчастої до ланцюго-розширеної структури. Введення в сірчанокислий електроліт нікелювання частинок фулерену С60 полегшує катодний процес осадження КЕП нікель-фулерен. Одержаний КЕП має шорстку поверхню, мікровиступи якої утворюються за зарощуванням дисперсних частинок металом.

Здійснено систематизацію літературних даних щодо одержання композиційних електрохімічних покриттів на основі хрому, міді, цинку, олова, благородних металів, структури та властивостей покриттів хрому з частинками наповнювачів різної природи. Одним із способів поліпшення фізико-механічних властивостей є одержання комплексних електрохімічних покриттів (КЕП). Вихід за струмом хрому в присутності ультрадисперсних алмазів (УДА) знижується як у стандартному, так і в саморегулівному електролітах хромування. Композиційні покриття хром-графіт можуть бути використані у виробах, які працюють за умов сухого тертя. Зносостійкість і твердість КЕП на основі хрому значно підвищується за введення в стандартний електроліт хромування дисперсних частинок кремнію або діоксиду титану. Основне зазначення КЕП на основі міді – надання металевим поверхням зносостійкості, жароміцності й антифрикційних властивостей. Для одержання КЕП на основі міді найчастіше використовують сульфатні електроліти. Введення в електроліт УДА не змінює природу та механізм електродного процесу. Мікротвердість покриттів, осаджених з електроліту з вмістом УДА зростає майже в півтора разів порівняно з осадами, одержаними з базового електроліту. Електролітичні залізні покриття використовують для відновлення деталей машин і механізмів. Композиційні покриття на основі цинку застосовують для захисту сталевих поверхонь від корозії з поліпшенням їх фізико-механічних властивостей. КЕП на основі срібла з електропровідними частинками осаджують на електричні контакти для поліпшення провідності.

Електроосадження сплавів молібдену, вольфраму і цирконію з кобальтом з білігандних електролітів на імпульсному струмі дозволило отримати композиційні покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, недосяжних при використанні інших методів нанесення. Окрім складу отриманих композиційних електролітичних покриттів на каталітичне виділення водню впливають характеристики їх поверхні, зокрема рельєф і морфологія. Дослідження топографії поверхні проводили за допомогою сканівного атомно-силового мікроскопа контактним методом. Порівняно топографію поверхні осаджених покриттів і показано, що найбільш рівномірно розвиненими і мікроглобулярними є композити складу Со-Мо-WOx і Со-Мо-ZrО2. Електролітична реакція виділення водню є багатостадійним процесом, тому для встановлення каталітичної активності композиційних сплавів на основі кобальту необхідно визначити механізм за яким відбувається даний процес. Оцінку електрокаталітичних властивостей композиційних електролітичних покриттів на основі сплавівкобальту різного складу здійснювали на підставі аналізу кінетичних параметрів модельної реакції виділення водню з розчинів електролітів різної кислотності. Визначено постійні Тафеля, коефіцієнти переносу, густину струму обміну для електрохімічного виділення водню на композиційних електролітичних покриттях сплавами кобальту. За величиною струму обміну електрохімічної реакції виділення водню на покриттях Со-Мo-WОх, Со-Мо-ZrО2, Co-W-ZrО2 встановлено їх високу електрокаталітичну активність порівняно із індивідуальними металами і бінарними сплавами. Встановлено, що електровідновлення водню на композиційних сплавах кобальту протікає за механізмом Фольмера-Тафеля з уповільненою стадією рекомбінації. Запропоновано схеми реакцій, за якимипротікає відновлення водню, якщо проміжним продуктом загального процесу є гідриди металів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to development of the technology of composite electrochemical coatings based on copper and nickel, reinforced nanoscale aluminium. The method of chemical dispersion to produce a hydrosol of corundum Al2O3 is proposed. Electrochemical processes regularities of the copper and nickel composite coatings deposition have established. The influence of a dispersed phase concentration in electrolytes-suspensions on the physico-mechanical properties of materials, such as microhardness, tensile strength and yield strength, has detected. It has shown the resulting composites have higher strength at sufficiently low concentrations in the Al₂O₃-electrolyte (1-2 g/dm³) compared with samples obtained by the introduction of the coarse-dispersion aluminium electrolyte. The influence of the corundum content on the composition and morphology of coatings has been found experimentally. The electron microscopy results detects to a continuation of a crystal lattice. The results of atomic force microscopy have allowed to determine the crystallite size and evaluate the topography of the surface. The flowchart of the electrochemical formation of Cu-Al₂O₃ and Ni-Al₂O₃ composites are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to development of the technology of composite electrochemical coatings based on copper and nickel, reinforced nanoscale aluminium. The method of chemical dispersion to produce a hydrosol of corundum Al2O3 is proposed. Electrochemical processes regularities of the copper and nickel composite coatings deposition have established. The influence of a dispersed phase concentration in electrolytes-suspensions on the physico-mechanical properties of materials, such as microhardness, tensile strength and yield strength, has detected. It has shown the resulting composites have higher strength at sufficiently low concentrations in the Al₂O₃-electrolyte (1-2 g/dm³) compared with samples obtained by the introduction of the coarse-dispersion aluminium electrolyte. The influence of the corundum content on the composition and morphology of coatings has been found experimentally. The electron microscopy results detects to a continuation of a crystal lattice. The results of atomic force microscopy have allowed to determine the crystallite size and evaluate the topography of the surface. The flowchart of the electrochemical formation of Cu-Al₂O₃ and Ni-Al₂O₃ composites are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних процесів в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів. Висунуто і експериментально доведено гіпотезу про можливість керування природою електрохімічних процесів, за участю іонів молібдену (VI) та вольфраму (VI), пов'язана з досягненнями в дослідженні стану форм їх іонів у водних розчинах. Доведено вплив природи оксоаніону молібдену на кінетику катодних процесів в комплексних електролітах в широкому діапазоні рН: аміачно-пірофосфатний (рН>7) та аміачно-трилонатний (рН<7). Розвинуті уявлення про керований вплив формою оксоаніонів молібдену на поляризацію катодного процесу для зміни лімітуючої стадії. Підтверджено, що катодні процеси при осадженні сплаву Со-Мо включають відновлення оксоаніонів молібдену за рахунок не тільки електрохімічної стадії, але за участю окисно-відновних реакцій, де відновниками виступають продукти суміщених електродних реакцій – кобальт та адсорбований водень. Визначено вплив складу електролітів, та параметрів електролізу на функціональні властивості покриттів (корозійну стійкість, мікротвердість, каталітичну активність в реакції конверсії СО та електрохімічного виділення вод-ню). Експериментально опрацьовано склади електролітів для створення конверсійних покриттів на поверхнях срібла та сплаві Д16. Доведено, що зміна рН в електроліті наповнення анодно-оксидних покриттів на сплаві Д16 змінює форму оксоаніонів і підвищує корозійну стійкість системи. Встановлено, що зі збільшенням концентрації тіосульфату потенціал срібла зсувається в бік негатив-них значень за рахунок утворення [Ag(S2O3)n](2n+1)-, що дає можливість перебігу окисно-відновних реакцій за участю іонів вольфраму та срібла. Застосування пасиватора поверхні срібла на основі вольфрамату в 2 рази ефективніше пасиватора на основі хромату. Одержано каталізатор Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn, який відзначається високою активністю конверсії СО (до 95% при 420 °C). Анодно-оксидні покриття на ОТ4-0, що містять сполуки молібдену демонструють зниження провідності та термостійкість анодного шару. Оксидні покриття, що сформовані з молібденвмісного електроліту на сталі 08Х18Н10, мають електричний опір ізоляції 2,6·1010…3,6·1010 Ом. Ефективність наукового доробку доведена позитивними результатами лабораторно-промислових випробувань та впровадження.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2019. The dissertation is devoted to the development of scientific principles of electro-chemical processes in the technology of functional molybdenum and tungsten-containing coatings. The hypothesis of the possibility of controlling the nature of electrochemical processes, with the participation of molybdenum (VI) ions and tungsten (VI) associated with the achievements in the study of the state of the forms of their ions in aqueous solutions is formed and experimentally proved. The influence of the nature of molybdenum oxyanion on the kinetics of cathode processes in complex electrolytes within a wide range of pH: ammonium pyrophosphate (pH> 7) and ammonia-trilonate (pH <7) is proved. The understanding of the controlled influence with the form of molybdenum oxoanions on the polarization of the cathode process for the change of the limiting stage is developed. It has been confirmed that the cathode processes in the precipitation of the Co-Mo alloy include the restoration of molybdenum oxoanions due to not only the electrochemical stage but with the participation of oxi-dation-reduction reactions in which the reduction products are those of combined electrode reactions - cobalt and adsorbed hydrogen. The influence of the electrolytes composition and electrolysis parameters on functional properties of coatings (corrosion resistance, microhardness, catalytic activity in the reaction of CO conversion and electrochemical hydrogen release) is determined. The compositions of electrolytes are treated experimentally to create conversion coatings on silver surfaces and D16 alloy. It is proved that the change of pH in the electrolyte of the anode-oxide coating on the D16 alloy changes the form of oxoanions and increases the corrosion re-sistance of the system. It is established that with the thiosulfate concentration in-crease, the silver potential moves toward negative values due to the formation of [Ag(S2O3)n](2n+1)-, which allows the process of oxidation-reduction reactions involv-ing tungsten and silver polyanions. The use of a silver surface tester on the basis of tungstate is 2 times more efficient than a chromate-based passivator. A catalyst is obtained for the Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn composition, which is characterized by high conversion activity of CO (up to 95% at 420 °C). Anodic oxide coatings on OT4-0 containing molybdenum compounds exhibit suppressed conductivity and heat resistance of the anode layer. The oxide coatings formed from the molybdenum-containing electrolyte on a steel 08Х18Н10 have an electrical resistance of 2.6·1010…3.6·1010 Ω. The effectiveness of scientific study is proved by the positive results of laboratory and industrial testing and implementation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних процесів в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів. Висунуто і експериментально доведено гіпотезу про можливість керування природою електрохімічних процесів, за участю іонів молібдену (VI) та вольфраму (VI), пов'язана з досягненнями в дослідженні стану форм їх іонів у водних розчинах. Доведено вплив природи оксоаніону молібдену на кінетику катодних процесів в комплексних електролітах в широкому діапазоні рН: аміачно-пірофосфатний (рН>7) та аміачно-трилонатний (рН<7). Розвинуті уявлення про керований вплив формою оксоаніонів молібдену на поляризацію катодного процесу для зміни лімітуючої стадії. Підтверджено, що катодні процеси при осадженні сплаву Со-Мо включають відновлення оксоаніонів молібдену за рахунок не тільки електрохімічної стадії, але за участю окисно-відновних реакцій, де відновниками виступають продукти суміщених електродних реакцій – кобальт та адсорбований водень. Визначено вплив складу електролітів, та параметрів електролізу на функціональні властивості покриттів (корозійну стійкість, мікротвердість, каталітичну активність в реакції конверсії СО та електрохімічного виділення вод-ню). Експериментально опрацьовано склади електролітів для створення конверсійних покриттів на поверхнях срібла та сплаві Д16. Доведено, що зміна рН в електроліті наповнення анодно-оксидних покриттів на сплаві Д16 змінює форму оксоаніонів і підвищує корозійну стійкість системи. Встановлено, що зі збільшенням концентрації тіосульфату потенціал срібла зсувається в бік негатив-них значень за рахунок утворення [Ag(S2O3)n](2n+1)-, що дає можливість перебігу окисно-відновних реакцій за участю іонів вольфраму та срібла. Застосування пасиватора поверхні срібла на основі вольфрамату в 2 рази ефективніше пасиватора на основі хромату. Одержано каталізатор Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn, який відзначається високою активністю конверсії СО (до 95% при 420 °C). Анодно-оксидні покриття на ОТ4-0, що містять сполуки молібдену демонструють зниження провідності та термостійкість анодного шару. Оксидні покриття, що сформовані з молібденвмісного електроліту на сталі 08Х18Н10, мають електричний опір ізоляції 2,6·1010…3,6·1010 Ом. Ефективність наукового доробку доведена позитивними результатами лабораторно-промислових випробувань та впровадження.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2019. The dissertation is devoted to the development of scientific principles of electro-chemical processes in the technology of functional molybdenum and tungsten-containing coatings. The hypothesis of the possibility of controlling the nature of electrochemical processes, with the participation of molybdenum (VI) ions and tungsten (VI) associated with the achievements in the study of the state of the forms of their ions in aqueous solutions is formed and experimentally proved. The influence of the nature of molybdenum oxyanion on the kinetics of cathode processes in complex electrolytes within a wide range of pH: ammonium pyrophosphate (pH> 7) and ammonia-trilonate (pH <7) is proved. The understanding of the controlled influence with the form of molybdenum oxoanions on the polarization of the cathode process for the change of the limiting stage is developed. It has been confirmed that the cathode processes in the precipitation of the Co-Mo alloy include the restoration of molybdenum oxoanions due to not only the electrochemical stage but with the participation of oxi-dation-reduction reactions in which the reduction products are those of combined electrode reactions - cobalt and adsorbed hydrogen. The influence of the electrolytes composition and electrolysis parameters on functional properties of coatings (corrosion resistance, microhardness, catalytic activity in the reaction of CO conversion and electrochemical hydrogen release) is determined. The compositions of electrolytes are treated experimentally to create conversion coatings on silver surfaces and D16 alloy. It is proved that the change of pH in the electrolyte of the anode-oxide coating on the D16 alloy changes the form of oxoanions and increases the corrosion re-sistance of the system. It is established that with the thiosulfate concentration in-crease, the silver potential moves toward negative values due to the formation of [Ag(S2O3)n](2n+1)-, which allows the process of oxidation-reduction reactions involv-ing tungsten and silver polyanions. The use of a silver surface tester on the basis of tungstate is 2 times more efficient than a chromate-based passivator. A catalyst is obtained for the Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn composition, which is characterized by high conversion activity of CO (up to 95% at 420 °C). Anodic oxide coatings on OT4-0 containing molybdenum compounds exhibit suppressed conductivity and heat resistance of the anode layer. The oxide coatings formed from the molybdenum-containing electrolyte on a steel 08Х18Н10 have an electrical resistance of 2.6·1010…3.6·1010 Ω. The effectiveness of scientific study is proved by the positive results of laboratory and industrial testing and implementation.

Композиційні сплави на основі кобальту та молібдену використовують в машинобудуванні і приладобудуванні для виготовлення різних конструкційних деталей, від яких потрібне поєднання високих механічних і магнітних властивостей. Їх застосовують в електронній промисловості, автомобільній техніці, морських та авіаційно-космічних приладах.