DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.03.12

Електрохімічне формування композиційних покриттів сплавами кобальту в імпульсному режимі

Tetiana Nenastina, Marina Ved’, Nikolai Sakhnenko, Valeria Proskurina

Анотація


Електроосадження композиційних покриттів тугоплавкими металами та цирконієм з кобальтом дозволяє отримувати покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, недосяжних при використанні інших методів нанесення. Варіюванням складу електроліту в гальваностатичному режимі не вдається отримати якісні композиційні покриття с високим вмістом тугоплавких компонентів та виходом за струмом. Як альтернативу запропоновано використання імпульсного режиму електролізу, що дозволяє вдосконалити технологічний процес отримання композиційних покриттів. Підбір співвідношення тривалості імпульсу та паузи дозволяє уникати введення дорогих добавок і співосаджувати в сплав метали, які в гальваностатичному режимі отримати неможливо. Тому метою роботи було встановлення параметрів електрохімічного нанесення композиційних покриттів кобальту з тугоплавкими металами і цирконієм з нетоксичних електролітів імпульсним електролізом. Використання імпульсного режиму при співвідношенні тривалості імпульсу 1×10-3-20×10-3си тривалості паузи 2×10-3-20×10-3с та амплітуді катодної густини струму 2-10 А/дм2 надає можливість одержати композиційні сплави на основі кобальту з підвищеним вмістом цирконію, молібдену і вольфраму порівняно зі стаціонарним режимам. Підвищення робочих густин струму приводить до збільшення вмісту тугоплавких металів в композиційних сплавах, що містять молібден, а також відбувається зменшення розміру зерен у поверхневому шарі сплаву Сo-Mo-WхОy. На підставі аналізу експериментальних досліджень встановлено вплив амплітуди струму і частоти імпульсів на вихід за струмом і склад композиційних покриттів Сo-Mo-WхОy, Co-W-ZrO2 і Co-Mo-ZrO2. Управління складом гальванічних сплавів Сo-Mo-WхОy, Co-Mo-ZrO2 і Co-W-ZrO2 в досить широкому діапазоні концентрацій сплавотвірних компонентів досягається варіюванням параметрів імпульсного електролізу, що дозволяє адаптувати технологію нанесення до потреб сучасного ринку.

Ключові слова


композиційне електролітичне покриття; тернарні сплави; частота; імпульсний режим; густина струму; вихід за струмом

Повний текст:

PDF

Посилання


Jiang L., Lu J., Pan S. et al. Effect of rare earth salt and perpendicular magnetic field on corrosion resistance and microstructure of CoMoP film in chloride solution International Journal of Electrochemical Science, 2010, no,7, P. 2188- 2200.

Siu C. L., Man H. C., Yeung C. H. Interdiffusion coefficients of various cobalt base alloy coatings for Cu/Au system. Applied Surface Science, Dordrecnt: Elsevier, 2005, V. 245, P. 79-86, doi: 10.1016/j.apsusc.2004.09.107.

Kublanovsky V., Bersirova O., Yapontseva Yu. Cobalt–Molybdenum–Phosphorus Alloys: Electroplating and Corrosion Properties. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2009, V. 45, no.5, P. 588-594, doi: 10.1134/S2070205109050165.

Esther P., Kennady J., Saravanan P., Venkataehalam T. Structural and Magnetic Properties of Electrodeposited Ni-Fe-W Thin Films. Journal of Non-Oxide Glasses, 2009, no. 3, P. 301-309.

Vasko A.T. Elektrokhimiya molibdena i vol'frama. [Electrochemistry of molybdenum and tungsten]. Kiev, Naukova Dumka, 1977. 172 p.

Tsynsaru N., Cesiulis H., Donten M., Sort J., Pellicer E., Podlaha-Murphy E. Modern trends in tungsten alloys electrodeposition with iron group metals. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2012, no. 48, Р. 491-520, doi: 10.3103/S1068375512060038.

Eliaz N., Gileadi E. Induced codepositio of alloys of tungsten, molybdenum and rhenium with transition metals. Modern Aspects of Electrochemistry, 2008, no. 42, P. 191-301, doi: 10.1007/978-0-387-49489-0_4.

Tsyntsaru N., Dikusar A., Cesiulis H. Tribological and Corrosive Characteristics of Electrochemical Coatings Based on Cobalt and Iron Superalloys. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2009, no. 48, P. 419-428, doi: 10.1007/s11106-009-9150-7.

Yar-Mukhamedova G., Sakhnenko N., Nenastina T. Electrodeposition and properties of binary and ternary cobalt alloys with molybdenum and tungsten. Applied Surface Science, 2018, no. 445 Р. 298-307, doi: 10.1016/j.apsusc.2018.03.171.

Nenastina T. A., Ved’ M. V., Proskurina V. O., Zyubanova S. I. Electrochemical deposition of Co-Mo-W and Co-Mo-Zr coatings from complex electrolytes. Promising Materials and Processes in Applied Electrochemistry. Kyiv., KNUTD 2019, Р. 60-66.

Pavlatou E. A., Spirellis N. Vliyaniye usloviy impul'snogo osazhdeniya metalla na strukturu i svoystva nanokristallicheskikh pokrytiy iz chistogo nikelya i nikelevykh kompozitov. [Influence of the conditions of pulsed metal deposition on the structure and properties of nanocrystalline coatings of pure nickel and nickel composites]. Electrochemistry, 2008, no. 6, рр. 802-811.

Yuan Xuetao et al. Influence of pulse parameters on the microstructure and microhardness of nickel electrodeposits. Surface and Coatings Technology, 2008, V. 202, Issue 9, P. 1895-1903, doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.08.023.

Y. F. Shen et al. Mechanical properties of nanocrystalline nickel films deposited by pulse plating. Surface and Coatings Technology, 2008, V. 202, Issue 21, P. 5140-5145, doi: 10.1016/j.surfcoat.2008.05.027.

Kuznetsov V.V., Pshenichkina T.V. Kinetics of cathodic reactions in the electrodeposition of cobalt-molybdenum alloy. Russian Journal of Electrochemistry, 2010, no. 4, Р. 401-410, doi: 10.1134/S1023193510040051.

Yar-Mukhamedova G., Sakhnenko N., Koziar M. Ternary cobalt-molybdenum-zirconium coatings for alternative energies. Applied Surface Science, 2017, no. 421, P. 68-76, doi: 10.1016/j.apsusc.2017.01.196.

Mikhailov I. F., Baturin A. A., Mikhailov A. I., Fomina L. P. Perspectives of development of X-ray analysis for material composition. Functional materials, 2016, No. 1, P. 5-14, doi: 10.15407/fm23.01.005.

Mironov V. L. Osnovy skaniruyushchey zondovoy mikroskopii. [The basics of scanning probe microscopy]. M., Tekhnosfera, 2005. 144 p.

Yar-Mukhamedova G., Ved’ M., Sakhnenko N., Nenastina T. Electrodeposition and properties of binary and ternary cobalt alloys with molybdenum and tungsten. Applied Surface Science, 2018, no. 445, P. 298-307, doi: 10.1016/j.apsusc.2018.03.171.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Jiang L., Lu J., Pan S. et al. Effect of rare earth salt and perpendicular magnetic field on corrosion resistance and microstructure of CoMoP film in chloride solution. International Journal of Electrochemical Science. 2010. 7. P. 2188-2200.
  2. Siu C. L., Man H. C., Yeung C. H. Interdiffusion coefficients of various cobalt base alloy coatings for Cu/Au system. Applied Surface Science. Dordrecnt: Elsevier. 2005. V. 245. P. 79-86. doi: 10.1016/j.apsusc.2004.09.107.
  3. Kublanovsky V., Bersirova O., Yapontseva Yu. Cobalt-Molybdenum-Phosphorus Alloys: Electroplating and Corrosion Properties. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2009. Vol. 45. 5. P. 588-594. doi: 10.1134/S2070205109050165.
  4. Esther P., Kennady J., Saravanan P., Venkataehalam T. Structural and Magnetic Properties of Electrodeposited Ni-Fe-W Thin Films. Journal of Non-Oxide Glasses. 2009. 3. P. 301-309.
  5. Васько А. Т. Электрохимия молибдена и вольфрама. Киев: Наукова думка, 1977. 172 с.
  6. Tsynsaru N., Cesiulis H., Donten M., Sort J., Pellicer E., Podlaha-Murphy E. Modern trends in tungsten alloys electrodeposition with iron group metals. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2012. 48. Р. 491-520. doi: 10.3103/S1068375512060038.
  7. Eliaz N., Gileadi E. Induced codepositio of alloys of tungsten, molybdenum and rhenium with transition metals. Modern Aspects of Electrochemistry. 2008. 42. P. 191-301. doi: 10.1007/978-0-387-49489-0_4.
  8. Tsyntsaru N., Dikusar A., Cesiulis H. Tribological and Corrosive Characteristics of Electrochemical Coatings Based on Cobalt and Iron Superalloys. Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2009. № 48. P. 419-428. doi: 10.1007/s11106-009-9150-7.
  9. Yar-Mukhamedova G., Sakhnenko N., Nenastina T. Electrodeposition and properties of binary and ternary cobalt alloys with molybdenum and tungsten. Applied Surface Science. 2018. 445 Р. 298-307. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.03.171.
  10. Nenastina T. A., Ved’ M. V., Proskurina V. O., Zyubanova S. I. Electrochemical deposition of Co-Mo-W and Co-Mo-Zr coatings from complex electrolytes. Promising Materials and Processes in Applied Electrochemistry. Kyiv.: KNUTD 2019. Р. 60-66.
  11. Павлатоу Э. А., Спиреллис Н. Влияние условий импульсного осаждения металла на структуру и свойства нанокристаллических покрытий из чистого никеля и никелевых композитов. Электрохимия. 2008. Т. 44, №6. C. 802-811.
  12. Yuan Xuetao et al. Influence of pulse parameters on the microstructure and microhardness of nickel electrodeposits. Surface and Coatings Technology. 2008. Vol. 202, Issue 9. P. 1895-1903. doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.08.023.
  13. Shen Y. F. et al. Mechanical properties of nanocrystalline nickel films deposited by pulse plating. Surface and Coatings Technology. 2008. Vol. 202. Issue 21. P. 5140-5145. doi: 10.1016/j.surfcoat.2008.05.027.
  14. Kuznetsov V. V., Pshenichkina T. V. Kinetics of cathodic reactions in the electrodeposition of cobalt-molybdenum alloy. Russian Journal of Electrochemistry. 2010. 4. Р. 401-410. doi: 10.1134/S1023193510040051.
  15. Yar-Mukhamedova G., Sakhnenko N., Koziar M. Ternary cobalt-molybdenum-zirconium coatings for alternative energies. Applied Surface Science. 2017. № 421. P. 68-76. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.01.196.
  16. Mikhailov I. F., Baturin A. A., Mikhailov A. I., Fomina L. P. Perspectives of development of X-ray analysis for material composition. Functional materials. 2016. 1. P. 5-14. doi: 10.15407/fm23.01.005.
  17. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2005. 144 с.
  18. Yar-Mukhamedova G., Ved’ M., Sakhnenko N., Nenastina T. Electrodeposition and properties of binary and ternary cobalt alloys with molybdenum and tungsten. Applied Surface Science. 2018. 445. P. 298-307. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.03.171.