Дисертації з теми "Сплави титану"

Робота присвячена дослідженню впливу карбіду титану на властивості сплаву марки 40T5C2Г17ХФ виготовленого в лабораторних умовах метою підвищення його твердості, зносостійкості та експлуатаційних властивостей. На основі даних, отриманих спектрографічним методом з’ясували хімічний склад сплаву. Отримали метал, що володіє доброю рідкоплавкістю і його можна вважати технологічним, при аналізі металу було обрано 2 способи визначення хімічного складу. Мас спектрометрія і лазерна спектрометрія дали різні результати, зважаючи на аналіз літературних джерел та технологічних можливостей цих способів Взяли усереднений хімічний склад, далі матеріалу C-4% ,Ti 4,39%. Si 1,46%. Мn 16,5%, Сr 1,15%; V 0.6% Отримали сплав марки 40T5C2Г17ХФ. Металографічним аналізом виявлено наявність більш в’язкої і менш твердої матриці сплаву з вкрапленнями твердих сполук. Після вимірювання мікротвердості було з’ясовано, що матриця сплаву є високолегованим твердим розчином заліза.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертацію присвячено розробленню основ технології одержання склокристалічних покриттів по сплавах титану на основі системи R₂O – RO – RO₂ – R₂O₃ – P₂O₅ – SіO₂ для кісткового ендопротезування. Сформульовано наукові положення одержання кальційсилікофосфатних склокристалічних покриттів як біоактивних компонентів ендопротезів кульшового суглобу та нижньої шелепи. Обрано вихідну склоутворюючу систему та встановлено механізм структуро- і фазоутворення в модельних стеклах та особливості формування на їх основі покриттів по сплавах титану під час термічної обробки. Розроблено технологію одержання біоактивних склокристалічних покриттів з мікро-твердістю H = 6620 ÷ 7050 МПа, параметром тріщиностійкості K1C = 2,01 ÷ 2,73 МПа·м1/2, твердістю за Віккерсом HV = 5440 ÷ 5660 МПа, адгезійною міцністю σадг = 16 ÷ 17 МПа та підтверджено формування апатитоподібного шару на поверхні розроблених покриттів in vitro, що дозволяє використовувати їх в умовах змінних динамічних навантажень.
Thesis for the Candidate of Technical Sciences Degree n specialty 05.17.11 – Technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is dedicated to development of technological bases of obtaining glass-ceramic coatings on titanium alloys in the R₂O – RO – RO₂ – R₂O₃ – P₂O₅ – SіO₂ system for bone endoprostheses. Scientific provisions of obtaining calcium silicophos-phate glass-ceramic coatings as bioactive components of endoprostheses of coxofemo-ral joint and lower jaw bone were defined. Initial glass-forming system was chosen, mechanism of structure- and phase-formation in model glasses and characteristics of coatings formation on their base on titanium alloys during thermal treatment has been established. Technology of bioactive glass-ceramic coatings with microhardness of H = 6620 ÷ 7050 MPa, crack toughness parameter K1C = 2,01 ÷ 2,73 MPa·м1/2, Vickers hardness HV = 5440 ÷ 5660 MPa, adhesive strength σadh 16 ÷ 17 MPa has been developed, formation of apatite-like layer on the surface of developed coatings in vitro has been confirmed which allows their use in conditions of conditions of variable dynamic loads.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертацію присвячено розробленню основ технології одержання склокристалічних покриттів по сплавах титану на основі системи R₂O – RO – RO₂ – R₂O₃ – P₂O₅ – SіO₂ для кісткового ендопротезування. Сформульовано наукові положення одержання кальційсилікофосфатних склокристалічних покриттів як біоактивних компонентів ендопротезів кульшового суглобу та нижньої шелепи. Обрано вихідну склоутворюючу систему та встановлено механізм структуро- і фазоутворення в модельних стеклах та особливості формування на їх основі покриттів по сплавах титану під час термічної обробки. Розроблено технологію одержання біоактивних склокристалічних покриттів з мікро-твердістю H = 6620 ÷ 7050 МПа, параметром тріщиностійкості K1C = 2,01 ÷ 2,73 МПа·м1/2, твердістю за Віккерсом HV = 5440 ÷ 5660 МПа, адгезійною міцністю σадг = 16 ÷ 17 МПа та підтверджено формування апатитоподібного шару на поверхні розроблених покриттів in vitro, що дозволяє використовувати їх в умовах змінних динамічних навантажень.
Thesis for the Candidate of Technical Sciences Degree n specialty 05.17.11 – Technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is dedicated to development of technological bases of obtaining glass-ceramic coatings on titanium alloys in the R₂O – RO – RO₂ – R₂O₃ – P₂O₅ – SіO₂ system for bone endoprostheses. Scientific provisions of obtaining calcium silicophos-phate glass-ceramic coatings as bioactive components of endoprostheses of coxofemo-ral joint and lower jaw bone were defined. Initial glass-forming system was chosen, mechanism of structure- and phase-formation in model glasses and characteristics of coatings formation on their base on titanium alloys during thermal treatment has been established. Technology of bioactive glass-ceramic coatings with microhardness of H = 6620 ÷ 7050 MPa, crack toughness parameter K1C = 2,01 ÷ 2,73 MPa·м1/2, Vickers hardness HV = 5440 ÷ 5660 MPa, adhesive strength σadh 16 ÷ 17 MPa has been developed, formation of apatite-like layer on the surface of developed coatings in vitro has been confirmed which allows their use in conditions of conditions of variable dynamic loads.

У сучасній ортопедичній стоматології широко застосовуються сплави металів у якості суцільнолитих каркасів зубних протезів. Потреба у титановмісних сплавах для зубних протезів збільшується паралельно зростанню темпів застосування дентальних імплантатів, що виготовляються в переважній більшості з титану.

Значну зацікавленість промисловців викликає удосконалення технологій формування оксидних покриттів на сплавах титану, оскільки їх переважна більшість не забезпечує високу адгезію, зносо- і корозійну тривкість у поєднанні з комплексом властивостей, які визначають функціональне призначення виробів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена удосконаленню технології оксидування сплаву титану ОТ4–0 для створення матеріалів з протикорозійними та каталітичними властивостями. Обґрунтовано склад електролітів і експериментально визначено вплив режимів оксидування на склад, морфологію та властивості оксидних покриттів. Розроблено технологію мікродугового оксидування сплаву титану ОТ4–0 для одержання оксидних композицій Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn. Експериментально встановлено, що церійвмісні оксидні шари виявляють високу каталітичну активність у реакціях окиснення бензолу та конверсії СО, а введення іонів міді та цирконію у церійвмісні МДО- покриття знижує температуру конверсії СО. Запропоновано склади електролітів для формування цирконій- та молібденвмісних оксидних покриттів із підвищеною термостійкістю. Визначено корозійну стійкість синтезованих матеріалів та їх каталітичну активність в модельній реакції конверсії монооксиду карбону та бензолу.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2016. The thesis is dedicated to improvement of titanium alloy ОТ4–0 oxidizing technology for the creation of materials with anticorrosive and catalytic properties. The electrolytes composition and oxidation mode influence on the oxide coating composition, morphology and properties was established. The technology of titanium alloy ОТ4–0 microarc oxidation, the oxide composition Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn synthesis was developed. The cerium-containing oxide layers show high catalytic activity in oxidation benzene and monoxide carbon; insertion cuprum and zirconium ions in cerium-containing oxide layers decrease monoxide carbon conversion temperature experimentally established. The electrolytes composition for zirconium- and molybdenum-containing thermostable oxide coatings synthesis is proposed. The synthesized materials corrosion resistance and catalytic activity in the model reaction of carbon monoxide conversion were determined.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена удосконаленню технології оксидування сплаву титану ОТ4–0 для створення матеріалів з протикорозійними та каталітичними властивостями. Обґрунтовано склад електролітів і експериментально визначено вплив режимів оксидування на склад, морфологію та властивості оксидних покриттів. Розроблено технологію мікродугового оксидування сплаву титану ОТ4–0 для одержання оксидних композицій Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn. Експериментально встановлено, що церійвмісні оксидні шари виявляють високу каталітичну активність у реакціях окиснення бензолу та конверсії СО, а введення іонів міді та цирконію у церійвмісні МДО- покриття знижує температуру конверсії СО. Запропоновано склади електролітів для формування цирконій- та молібденвмісних оксидних покриттів із підвищеною термостійкістю. Визначено корозійну стійкість синтезованих матеріалів та їх каталітичну активність в модельній реакції конверсії монооксиду карбону та бензолу.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2016. The thesis is dedicated to improvement of titanium alloy ОТ4–0 oxidizing technology for the creation of materials with anticorrosive and catalytic properties. The electrolytes composition and oxidation mode influence on the oxide coating composition, morphology and properties was established. The technology of titanium alloy ОТ4–0 microarc oxidation, the oxide composition Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn synthesis was developed. The cerium-containing oxide layers show high catalytic activity in oxidation benzene and monoxide carbon; insertion cuprum and zirconium ions in cerium-containing oxide layers decrease monoxide carbon conversion temperature experimentally established. The electrolytes composition for zirconium- and molybdenum-containing thermostable oxide coatings synthesis is proposed. The synthesized materials corrosion resistance and catalytic activity in the model reaction of carbon monoxide conversion were determined.

Магістерська робота присвячена дослідженню впливу модифікування титаном на структуру та властивості ливарних алюмінієвих сплавів – силумінів. Силуміни займають провідні позиції в багатьох галузях промисловості незважаючи на значний прогрес матеріалознавства в області створення нових сплавів та композитів, що перевершують силуміни за властивостями. Це пов'язано зі сприятливим поєднанням в них комплексу механічних і функціональних властивостей. Відносно низька вартість, хороша зварюваність, високі ливарні властивості, корозійна стійкість, мала питома вага забезпечують широке використання силумінів в авіа-, ракето- і автобудуванні. Наявність в структурі промислових доевтектичних силумінів великих дендритів α-А1, грубих пластинчастих кристалів евтектичного кремнію і крихких інтерметалідних фаз обумовлює низькі міцнісні і пластичні властивості, не дозволяє розширити їх застосування. Так як литі вироби з силумінів не підлягають пластичній деформації, для поліпшення структури силумінів необхідно застосовувати методи фізико-хімічного впливу на структуроутворення в процесі кристалізації. Властивості силумінів можуть бути істотно поліпшені при правильному виборі технології обробки розплаву, термічній обробці та розробці оптимального складу сплаву. Перспективним шляхом одночасного підвищення пластичних і міцнісних властивостей литого металу є подрібнення структури за рахунок модифікування.

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертаційну роботу присвячено розробці складів склокристалічних покриттів по сплавах титану на основі кальційфосфатосилікатної скломатриці для стоматологічного ендопротезування та вибору технологічних параметрів їх одержання. Сформульовано комплекс вимог до фізико-хімічних, технологічних і експлуатаційних властивостей біоактивних склокристалічних покриттів по сплавах титану для дентального ендопротезування та обрано оптимальні технології їх нанесення, а саме для суцільноциліндричних імплантатів – шлікерну, а для гвинтових – електрофоретичну технології нанесення. Розроблено систему критеріїв до скломатриці та обґрунтовано вибір склокристалічного типу покриття по титану на основі системи Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 для одночасного забезпечення формування зміцненої хімічно-активної тонкокристалічної структури покриття в умовах низькотемпературної (780 °С) короткотривалої (1,0 ÷ 1,5 хв) термічної обробки. Встановлено механізм структуро- та фазоутворення в модельних стеклах і склокристалічних покриттях на їх основі. Досліджено особливості структурної перебудови поверхні покриття в процесі формування міцного апатитоподібного шару в умовах in vitro. Визначені оптимальні технологічні параметри одержання біоактивних склокристалічних покриттів по титану за шлікерною (H = 6,64ГПа, K1C = 2,8МПа·м1/2, Ra = 3,52 мкм, σадг = 15 МПа) та електрофоретичною (H = 6,72 ГПа, K1C = 3,0 МПа·м1/2, Ra = 2,86 мкм, σадг = 17 МПа) технологіями нанесення. Практично підтверджена можливість використання розроблених біоактивних склокристалічних покриттів по титану як елементів імплантатів для стоматологічного ендопротезування зі скороченим терміном зрощування близько одного місяця.
Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.17.11 – technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the development of glass-ceramic coating compositions for titanium alloys based on the system Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 for dental prosthetics and the choice of technological parameters for their preparation. A set of requirements for the physicochemical, technological and operational properties of bioactive glass-ceramic coatings on titanium alloys for dental endoprosthetics is formulated and optimal methods of their application are chosen, in particular for whole-cylindrical implants – slip, and for screw – electrophoretic technology. A system of criteria for glass matrices has been developed and a choice of a glass-ceramic type of a titanium coating based on calcium phosphosilicate glass matrices for the simultaneous provision of a reinforced chemically active fine-grain crystalline coating structure under conditions of a low-temperature (780 °С) short-term (1,0 ÷ 1,5 min) heat treatment is substantiated. The mechanism of structure and phase formation in model glasses and glass-ceramic coatings, based on them, and the structural rearrangement of the coating surface during the formation of a strong apatite-like layer under in vitro conditions during the first month are established. Optimum technological parameters of obtaining bioactive glass-ceramic coatings for titanium by slip were determined (H = 6.64 GPa, K1C = 2.8 MPa·m1/2, Ra = 3.52 μm, σadg = 15 MPa) and electrophoretic (H = 6, 72 GPa, K1C = 3.0 MPa·m1/2, Ra = 2.86 μm, σadg = 17 MPa) with microbiological testing techniques. Practically confirmed the possibility of using the developed bioactive glass-ceramic coatings on titanium as a member of implants for dental endoprosthetics with a shortened period of fusion of about one month.

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертаційну роботу присвячено розробці складів склокристалічних покриттів по сплавах титану на основі кальційфосфатосилікатної скломатриці для стоматологічного ендопротезування та вибору технологічних параметрів їх одержання. Сформульовано комплекс вимог до фізико-хімічних, технологічних і експлуатаційних властивостей біоактивних склокристалічних покриттів по сплавах титану для дентального ендопротезування та обрано оптимальні технології їх нанесення, а саме для суцільноциліндричних імплантатів – шлікерну, а для гвинтових – електрофоретичну технології нанесення. Розроблено систему критеріїв до скломатриці та обґрунтовано вибір склокристалічного типу покриття по титану на основі системи Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 для одночасного забезпечення формування зміцненої хімічно-активної тонкокристалічної структури покриття в умовах низькотемпературної (780 °С) короткотривалої (1,0 ÷ 1,5 хв) термічної обробки. Встановлено механізм структуро- та фазоутворення в модельних стеклах і склокристалічних покриттях на їх основі. Досліджено особливості структурної перебудови поверхні покриття в процесі формування міцного апатитоподібного шару в умовах in vitro. Визначені оптимальні технологічні параметри одержання біоактивних склокристалічних покриттів по титану за шлікерною (H = 6,64ГПа, K1C = 2,8МПа·м1/2, Ra = 3,52 мкм, σадг = 15 МПа) та електрофоретичною (H = 6,72 ГПа, K1C = 3,0 МПа·м1/2, Ra = 2,86 мкм, σадг = 17 МПа) технологіями нанесення. Практично підтверджена можливість використання розроблених біоактивних склокристалічних покриттів по титану як елементів імплантатів для стоматологічного ендопротезування зі скороченим терміном зрощування близько одного місяця.
Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.17.11 – technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the development of glass-ceramic coating compositions for titanium alloys based on the system Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 for dental prosthetics and the choice of technological parameters for their preparation. A set of requirements for the physicochemical, technological and operational properties of bioactive glass-ceramic coatings on titanium alloys for dental endoprosthetics is formulated and optimal methods of their application are chosen, in particular for whole-cylindrical implants – slip, and for screw – electrophoretic technology. A system of criteria for glass matrices has been developed and a choice of a glass-ceramic type of a titanium coating based on calcium phosphosilicate glass matrices for the simultaneous provision of a reinforced chemically active fine-grain crystalline coating structure under conditions of a low-temperature (780 °С) short-term (1,0 ÷ 1,5 min) heat treatment is substantiated. The mechanism of structure and phase formation in model glasses and glass-ceramic coatings, based on them, and the structural rearrangement of the coating surface during the formation of a strong apatite-like layer under in vitro conditions during the first month are established. Optimum technological parameters of obtaining bioactive glass-ceramic coatings for titanium by slip were determined (H = 6.64 GPa, K1C = 2.8 MPa·m1/2, Ra = 3.52 μm, σadg = 15 MPa) and electrophoretic (H = 6, 72 GPa, K1C = 3.0 MPa·m1/2, Ra = 2.86 μm, σadg = 17 MPa) with microbiological testing techniques. Practically confirmed the possibility of using the developed bioactive glass-ceramic coatings on titanium as a member of implants for dental endoprosthetics with a shortened period of fusion of about one month.

Робота присвячена дослідженню технології виготовлення сплаву електродуговим методом із швидкістю охолодження при кристалізації 70 – 120°С/с. За результатами проведених досліджень встановлено, що використання технології електродугового переплавлення для отримання сплаву стійкого до абразивного зношування є перспективною. Експериментально встановлено, що структура сплаву складається із мартенситу та 15 % карбідної фази, форма карбідів – переважно куляста. Встановлено, що твердість матриці сплаву складає 49 – 52 HRC, в той час, як мікротвердість ТіС в досліджуваному сплаві коливається від 3662 МПа до 3974 МПа. Така структура володіє зносостійкими властивостями в умовах абразивного зносу.

В роботі проведено комплексне дослідження зносостійких покриттів на основі перехідних металів IV-VI груп періодичної системи, нанесених на тверді сплави ВК8 та Т5К10. Встановлено, що при титануванні на поверхні твердих сплавів формується шар TiC. В свою чергу, при азототитануванні утворюється двошарове покриття: ззовні розташовується шар карбіду титану TiC, внутрішня зона- нітрид титану TiN. Більш поступове збільшенням мікротвердості по товщині шару, яке призводить до зниження градієнту напруг, вказує на перевагу багатокомпонентного покриття над однокомпонентним. Визначений коефіцієнт збільшення стійкості твердосплавних пластин в умовах повздовжнього різання підтверджує перспективність даного виду дифузійної металізації та доцільність проведення робіт в даному напрямку.
В работе проведено комплексное исследование износостойких покрытий на основе переходных металлов IV-VI групп периодической системы, нанесенных на твердые сплавы ВК8 и Т5К10. Установлено, что при титанировании на поверхности твердых сплавов формируется слой TiC. В свою очередь, при азототитанировании образуется двухслойное покрытие: на внешней стороне располагается слой карбида титана TiC, внутренняя зона- нитрид титана TiN. Более постепенное увеличением микротвердости по толщине слоя, которое приводит к снижению градиента напряжений, указывает на преимущество многокомпонентного покрытия над однокомпонентным. Определенный коэффициент увеличения стойкости твердосплавных пластин в условиях продольного резания подтверждает перспективность данного вида диффузионной металлизации и целесообразность проведения работ в данном направлении.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 – Хімічні технології та інженерія (16 – Хімічна та біоінженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2020. Дисертаційна робота направлена на розробку технології одержання композиційного покриття Со-Мо-ТіО₂ з підвищеними функціональними властивостями. Об'єкт дослідження – процеси електрохімічного одержання покриттів Со-Мо і Со-Мо-ТіО₂ з комплексних електролітів. Предметом дослідження є технологічні параметри та кінетичні закономірності електроосадження функціональних покриттів Со-Мо та Со-Мо-ТіО₂ з аміачно-трилонатних електролітів. У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача розробки процесів електрохімічного одержання покриттів з підвищеними функціональними властивостями. Дослідження здійснені за допомогою як класичних, так і принципово нових сучасних методів: кінетику катодного відновлення досліджували методом лінійної вольтамерометрії (ЛВА) і імпедансної спектроскопії; фазовий склад осадів визначали за даними рентгенофазового аналізу (РФА), морфологію поверхні та елементний склад отриманих зразків вивчали за допомогою скануючого електронного мікроскопа (СЕМ); мікротвердість покриттів визначали за Вікерсом; каталітичну активність покриттів тестували на реакції виділення водню; корозійну поведінку вивчали методоми імпедансної спектроскопії та поляризаційного опору. У вступі обґрунтована актуальність задач дослідження, показаний зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, сформульована мета та основні задачі, наведена наукова новизна та практичне значення отриманих результатів, визначений особистий внесок здобувача, відзначена апробація результатів роботи. В першому розділі здійснений аналітичний огляд джерел інформації. Розглянута актуальність теми на рівні не тільки країни, а й за кордонних шкіл. Опрацьовані статті, в яких приведені дані щодо впливу складу електролітів і режимів електролізу на процеси осадження аналогічних покриттів. Виконаний аналіз методів дослідження функціональних властивостей одержаних матеріалів. Проведена оцінка представлених результатів. Висвітлені аспекти, на які доцільно звернути увагу при створенні нового електроліту. На підставі результатів аналізу літературних даних обраний напрям досліджень і сформульовані основні задачі дисертаційної роботи. У другому розділі описані методи дослідження покриттів Со-Мо і Со-Мо-ТіО₂: – поляризаційні дослідження проводили, використовуючи потенціостат IPC-Pro, за швидкості розгортки потенціалу 0,001- 0,1 В/c. – дослідження методом імпедансної спектроскопії здійснювали за допомогою потенціостату IPC-Рro і аналізатору частотного відгуку FRA у діапазоні частот 0,03-50 кГц; – гальваностатичний електроліз проводили з використанням стабілізованих джерел постійного струму Б5-50. Дослідження структури та складу одержаних осадів виконувались із застосуванням сучасних фізико-хімічних методів аналізу: – рентгенофазовий аналіз покриттів проводили з використанням приладу ДРОН – 3; – морфологію поверхні та елементний склад одержаних покриттів досліджували за допомогою скануючого електронного мікроскопа; – мікротвердість за Віккерсом визначали на твердомірі ПМТ–3. Математичну обробку експериментальних даних здійснювали методами планування експерименту і математичної статистики з використанням програмного пакету Microsoft Office Excel. Третій розділ висвітлює дослідження методами ЛВА і імпедансної спектроскопії кінетики процесів електроосадження з простих (сульфатних) і комплексних (аміачно-трилонатних) електролітів покриттів кобальтом і сплавами кобальту, зокрема сплавом Со-Мо, композиційного покриття Со-Мо-ТіО₂ з полілігандного аміачно-трилонатного електроліту. Дослідження даного розділу дозволили одержати наступні результати: – процес електровідновлення іонів кобальту з простого електроліту є незворотнім. Лімітуюча стадія – перенос заряду; – при додаванні лігандів, солі молібдену та діоксиду титану відбувається зміна механізму катодного процесу. Механізм реакції визначається попередньою хімічною реакцією першого порядку; – значення порядків реакції підтвердили, що при додаванні лігандів в електроліт процес стає багатостадійним і ускладнюється проміжними стадіями; – розраховані значення енергії активації вказують на те, що процес в системі "Na₂SO₄-CoSO₄" лімітується електрохімічною стадією, але при утворенні в електроліті комплексів кобальту процес сповільнюється хімічною стадією; – при електроосадженні молібденового покриття відбувається відновлення оксоіонів молібдату до проміжних ступенів окиснення; – результати імпедансної спектроскопії, при осадженні осадів Со-Мо та Со-Мо-ТіО₂, свідчать про наявність кінетичних та дифузійних ускладнень в механізмі катодного процесу, що обумовлено відновленням оксоаніонів молібдену відповідно до плівково-адсорбційної теорії. В четвертому розділ обґрунтовані склади електролітів для одержання гальванічного сплаву Со-Мо з можливістю керування мікротвердістю, каталітичною активністю та корозійною стійкістю за рахунок варіювання вмісту молібдену в сплаві. Досліджена структура, фазовий та елементний склад покриттів Со-Мо та Со-Мо-ТіО₂. Проаналізовано вплив режиму електролізу на вміст компонентів осаду. За дослідженнями даного розділу отримані такі результати: – вихід за струмом залежить від режиму електролізу та конце нтрації компонентів електроліту; – вміст молібдену в осаді Со-Мо зменшується з ростом густини струму та збільшенням рН. Найбільший вміст Мо 85 мас. % у сплаві спостерігається при j = 1 А/дм² та в межах рН= 2–4; – одержані покриттів добре зчеплені з основою, достатньо рівномірні та дрібнокристалічні; – результати рентгенофазового та елементного аналізу свідчать про наявність у покритті елементів кобальту, молібдену і титану, їх сполук у вигляді оксидів та інтерметалідів у значній кількості; – результатами скануючої мікроскопії виявлена високорозвинена структура поверхні композиційного покриття; – вміст компонентів істотно залежить від густин струму та рН електроліту. В п'ятому розділі наведені дослідження функціональних властивостей, таких як, мікротвердості, каталітичної активності в реакції виділення водню у розчинах із різним значенням рН, корозійної стійкості в хлоридних та гідроксидних розчинах, анодної поведінки одержаних покриттів у розчинах з широким діапазоном рН. За результатами досліджень отримані наступні дані: – наявність молібдену у складі електроліту приводить до збільшення твердості покриттів – найвищу твердість 429 кг/мм² має сплав Со50-Мо50. За значенням мікротвердості (416 кгс/мм²) композиційне покриття Со-Мо-ТіО₂ майже не поступається сплаву Со-Мо; – найбільшу електрокаталітичну активність в реакції виділення водню у водному розчині 0,1 М та 1 М NaOH має сплав Со-Мо із вмістом молібдену 25 мас.%. Введення діоксиду титану приводить до значного зростання каталітичної активності Со-Мо-ТіО₂ у порівнянні із сплавом Со-Мо в розчинах H₂SO₄, NaOH, Na₂SO₄; – сплави Со-Мо корозійностійкі в хлоридних розчинах (3 % NaCl; 5 % HCl); – покриття Со-Мо-ТіО₂ корозійностійкі у 1 М розчинах NaOH та 0,1 М розчинах NaOH і 0,1 Н H₂SO₄ та Na₂SO₄; – анодна поведінка покриттів, що містять молібден та діоксид титану аналогічна анодній поведінці кобальтових покриттів, за виключенням значень потенціалів критичних точок поляризаційних залежностей; значення струму корозії осадів з молібденом та композиційних покриттів значно нижчі ніж кобальтових. У шостому розділі запропоновані карти технологічних процесів осадження покриттів Со-Мо і Со-Мо-ТіО₂ з зазначенням основних та допоміжних операції, складів електролітів, режимів обробки.
The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of philosophy on a specialty 161 – Chemical technologies and engineering (16 – Chemical and bioengineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020. The dissertation work is directed on development of technology of reception of a composite covering of Co-Mo-TiO₂ with the raised functional properties. The object of research is the processes of electrochemical production of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂ coatings from complex electrolytes. The subject of the research is the technological parameters and kinetic regularities of electrodeposition of functional coatings of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂ from ammonia-trilonate electrolytes. In the dissertation work the scientific and practical problem of development of processes of electrochemical reception of coverings with the raised functional properties is solved. The research was carried out using both classical and fundamentally new modern methods: the kinetics of cathodic reduction were studied by linear voltammetry (LVA) and impedance spectroscopy; the phase composition of the precipitates was determined according to X-ray phase analysis (X-ray diffraction), the surface morphology and elemental composition of the obtained samples were studied using a scanning electron microscope (SEM); the microhardness of the coatings was determined by Vickers; the catalytic activity of the coatings was tested for hydrogen evolution reactions; corrosion behavior was studied by impedance spectroscopy and polarization resistance. The introduction substantiates the relevance of research objectives, shows the relationship of work with scientific programs, plans, topics, formulates the purpose and main objectives, provides scientific novelty and practical significance of the results, determined the personal contribution of the applicant, noted approbation of the results. The first section provides an analytical review of information sources. The relevance of the topic at the level not only of the country but also of foreign schools is considered. The articles in which data on influence of structure of electrolytes and modes of electrolysis on processes of deposition of similar coverings are resulted are processed. The analysis of methods of research of functional properties of the received materials is executed. The evaluation of the presented results is carried out. The aspects to which it is expedient to pay attention at creation of a new electrolyte are covered. Based on the results of the analysis of literature data, the direction of research is chosen and the main tasks of the dissertation are formulated. The second section describes the methods of studying the coatings of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂: – polarization studies were performed using an IPC-Pro potentiostat at a potential sweep rate of 0,001 to 0,1 V/s. – studies by impedance spectroscopy were performed using an IPC-Pro potentiostat and an FRA frequency response analyzer in the frequency range of 0,03-50 kHz; – galvanostatic electrolysis was performed using stabilized DC sources B5-50. Studies of the structure and composition of the obtained sediments were performed using modern physicochemical methods of analysis: – X-ray phase analysis of coatings was performed using the device DRON-3; – surface morphology and elemental composition of the obtained coatings were examined using a scanning electron microscope; – Vickers microhardness was determined on a PMT-3 hardness tester. Mathematical processing of experimental data was carried out by methods of experiment planning and mathematical statistics using Microsoft Office Excel software package. The third section covers the study by LVA and impedance spectroscopy of the kinetics of electrodeposition processes from simple (sulfate) and complex (ammonia-trilonate) electrolytes of coatings with cobalt and cobalt alloys, in particular Co-Mo alloy, composite coating of Co-Mo-TiO₂ and electrolyganate. Studies of this section have yielded the following results: – the process of electroreduction of cobalt ions from a simple electrolyte is irreversible. Limiting stage - charge transfer; – with the addition of ligands, molybdenum salt and titanium dioxide there is a change in the mechanism of the cathode process. The reaction mechanism is determined by a preliminary first-order chemical reaction; – the values of the order of the reaction confirmed that when adding ligands to the electrolyte, the process becomes multi-stage and complicated by intermediate stages; – calculated values of activation energy indicate that the process in the system "Na₂SO₄ - CoSO₄" is limited by the electrochemical stage, but in the formation of cobalt complexes in the electrolyte, the process is slowed down by the chemical stage; – during electrodeposition of molybdenum coating is the reduction of molybdate oxoions to intermediate oxidation states; – the results of impedance spectroscopy in the deposition of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂ precipitates indicate the presence of kinetic and diffusion complications in the mechanism of the cathode process due to the reduction of molybdenum oxoanions according to the film adsorption theory. The fourth section substantiates the compositions of electrolytes for the production of galvanic alloy Co-Mo with the ability to control microhardness, catalytic activity and corrosion resistance by varying the molybdenum content in the alloy. The structure, phase and elemental composition of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂ coatings have been studied. The influence of the electrolysis regime on the content of sludge components is analyzed. According to the research of this section, the following results were obtained: – current output depends on the mode of electrolysis and the concentration of electrolyte components; – the molybdenum content in the Co-Mo precipitate decreases with increasing current density and increasing pH. The highest content of Mo 85 % by weight in the alloy is observed at j = 1 A/dm² and within pH = 2–4; – the obtained coatings are well adhered to the base, sufficiently uniform and fine-crystalline; – the results of X-ray phase and elemental analysis indicate the presence in the coating of elements of cobalt, molybdenum and titanium, their compounds in the form of oxides and intermetallics in significant quantities; – the results of scanning microscopy revealed a highly developed surface structure of the composite coating; – the content of components significantly depends on the current density and pH of the electrolyte. The fifth section presents studies of functional properties, such as microhardness, catalytic activity in the reaction of hydrogen evolution in solutions with different pH values, corrosion resistance in chloride and hydroxide solutions, anodic behavior of the obtained coatings in solutions with a wide pH range. According to the results of research, the following data were obtained: – the presence of molybdenum in the electrolyte leads to an increase in the hardness of the coatings - the highest hardness of 429 kg/mm² has an alloy Co50-Mo50. In terms of microhardness (416 kgf/mm²), the composite coating of Co-Mo-TiO₂ is almost not inferior to the Co-Mo alloy; – the highest electrocatalytic activity in the reaction of hydrogen evolut ion in an aqueous solution of 0,1 M and 1 M NaOH has an alloy of Co-Mo with a molybdenum content of 25 wt. %. The introduction of titanium dioxide leads to a significant increase in the catalytic activity of Co-Mo-TiO₂ in comparison with the alloy of Co-Mo in solutions of H₂SO₄, NaOH, Na₂SO₄; – Co-Mo alloys corrosion-resistant in chloride solutions (3 % NaCl; 5 % HCl); – Co-Mo-TiO₂ coatings are corrosion-resistant in 1 M NaOH solutions and 0,1 M NaOH and 0,1 N H₂SO₄ and Na₂SO₄ solutions; – the anodic behavior of coatings containing molybdenum and titanium dioxide is similar to the anodic behavior of cobalt coatings, except for the potential values of the critical points of the polarization dependences; the values of corrosion current of molybdenum sludges and composite coatings are much lower than cobalt. The sixth section offers maps of technological processes of deposition of Co-Mo and Co-Mo-TiO₂ coatings with indication of basic and auxiliary operations, electrolyte compositions, processing modes.