Кінетичні закономірності формування композиційних електролітичних покриттів, що містять частинки ультрадисперсного алмазу
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.461-467Ключові слова:
частинки ультрадисперсного алмазу, електроосадження, лазерне стимулювання процесу електроосадження, композиційні електролітичні покриття, механічні властивостіАнотація
Сформульована задача сумісного електролітичного осадження іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу в металеву матрицю. Розроблено математичну модель, що описує механізм та кінетику катодного процесу, масоперенесення іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу. Отримано задовільну кореляцію з експериментальними даними. Визначено внесок теплової дії лазерного випромінювання в інтенсифікацію процесу співосадження частинок дисперсної фази та іонів металу. Встановлено, що більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у покриття, що формується у процесі стимуляції процесу електроосадження лазерним випромінюванням, обумовлене присутністю температурного градієнту, що забезпечує додаткове підведення іонів металу в області опромінювання. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу кількості та розміру наночастинок на зміцнюючі властивості композиційних металевих покриттів. Встановлено, що підвищення температури водного розчину електроліту у прикатодній області при лазерно-стимульованому процесі електроосадження призводить до збільшення густини потоку частинок ультрадисперсного алмазу, та, як наслідок, до збільшення концентрації дисперсної фази у нікелевих композиційних покриттях, що сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриттів, поліпшенню міцності, адгезійних властивостей та підвищенню зносостійкості покриттів.
Посилання
M. Takai, K. Hayashi, M. Aoyagi, T. Osaka, Electrochemical Preparation of Soft Magnetic CoNiFeS Film with High Saturation Magnetic Flux Density and High Resistivity. Journal of The Electrochemical Society 144(7), 203 (1997).
E. Gomez, S. Pane, E. Valles, Magnetic composites CoNi–barium ferrite prepared by electrodeposition. Electrochemistry Communications 7, 1225 (2005); https://doi.org/10.1016/j.elecom.2005.08.016 .
B.Y. Yoo, S.C. Hernandez, D.-Y. Park, N.V. Myung, Electrodeposition of FeCoNi Thin Films for Magnetic MEMS devices. Electrochimica Acta 51, 6346 (2006); https://doi.org//J.ELECTACTA.2006.04.020 .
P. R. Ebdon, The performance of electroless nickel/PTFE composites. Plating and Surface Finishing 75, 65 (1988).
J.L. Talbot, Investigation of electrocodeposition using a rotating cylinder electrode. Journal of The Electrochemical Society 146, 4504 (1999).
T. Osaka, Takai M., K. Hayashi, K. Ohashi, M. Satto, K. Yamada, A soft magnetic CoNiFe film with high saturation magnetic flux density and low coecivity. Nature, 392, 796 (1998); https://doi.org/10.1038/33888 .
G.A. Malone, Electrodeposition of Dispersion-Strengthened Alloys. Plating and surface finishing, 78, 58 (1991).
V.A. Zabludovsky, E.Ph. Shtapenko, V.V. Tytarenko Program pulsed electrolysis of metals and composite materials, 2019). [in russian]
V. V. Tytarenko, V. A. Zabludovsky, E. Ph. Shtapenko, Structure and properties of composite nickel coatings deposited by means of programmable pulsed current under laser irradiation. Inorganic materials: applied research, 10(3), 589 (2019); https://doi.org/10.1134/S2075113319030419 .
V.V. Tytarenko, V.A. Zabludovs'kyy, The effect of superdispersed diamond particles on the structure and properties of electrolytic nickel coatings. Metallofizika I Noveishie Tekhnologii 38(4), 519 (2016); https://doi.org/10.15407/mfint.38.04.0519 .
V.A. Zabludovsky, V.V. Dudkina, E.Ph. Shtapenko, Laser-assisted electrodeposition of metals (Lambert Academic Publishing, Saarbrücken, 2014). [in russian]
V.Yu. Dolmatov, Ultra-dispersed diamonds of detonation synthesis. Receiving, properties, application (SPPU: SPSPU, 2003). [in russian]
A.S. Barnard, M. Sternberg, Crystallinity and surface electrostatics of diamond nanocrystals. Journal of Materials Chemistry 17(45), 4811 (2007); https://doi.org/10.1039/B710189A .
A.S. Barnard, Self-assembly in nanodiamond agglutinates. Journal of Materials Chemistry 18(34), 4038 (2008); https://doi.org/10.1039/B808511K .
Nonferrous metals. Analysis methods. General requirements: Collection of GOSTs (Publishing house of standards, Moscow, 2002.) [in russian]
A.V. Kovalenko, M.A. Urtenov Boundary Value Problems for the System of Electrodiffusion Equations. Part 1. One-dimensional problems (Lambert Academic Publishing, Saarbrücken, 2011). [in russian]
I.P. Hansen, Y.R. Makdonald, Thery of Simple Liquids (Academic Press, London, 2003).
A.S. Chopchiyan, Ye.N. Korzhov, Boundary Value Problems for the Nernst-Planck and Poisson Equations. In the world of scientific discoveries 4-11 (10), 28 (2010). [in russian]
E. Ph. Shtapenko, V.A. Zabludovsky, V.V. Dudkina, Diffusion at the boundary between the film and substrate upon the electrocrystallization of zinc on a copper substrate. The Physics of Metals and Metallography 116(3), 256 (2015); https://doi.org/10.1134/S0031918X15030126 .
V.V. Tytarenko, V.A. Zabludovsky, E.P. Shtapenko, I.V. Tytarenko, S.A. Grishechkin, Structuring of micro-layered nickel coatings obtained by program-controlled current. Metallofizika i Noveishie Tekhnologiithis 42(3), 351 (2020); https://doi.org/10.15407/mfint.42.03.0333
E. Ph. Shtapenko, V.A. Zabludovsky, V.V. Tytarenko, R.P. Ganich, Pulse current electric rhodium plating. Galvanotechniknik 112, 317 (2021).
V.V. Tytarenko, E.Ph. Shtapenko, E.О. Voronkov, V.A. Zabludovsky, W. Kolodziejczyk, K. Kapusta, V.N. Kuznetsov, Quantum mechanical modeling of the interaction of carbon nanostructures with metal ions. Journal of surface investigation: X-ray, synchrotron and neutron techniques 15(4), 866 (2021); https://doi.org/10.1134/S102745102104039X .
V.V. Tytarenko, E.Ph. Shtapenko, E.O. Voronkov, Aruna Vangara, V.A. Zabludovsky, Wojciech Kolodziejczyk, K. Kapusta, S.I. Okovytyy, Adsorption of Co, Ni, Cu, Zn metal ions on fullerene C60 and on single-wall carbon nanotubes C48 as a driven force of composite coatings’ electrodeposition. Journal of Chemistry and Technologies 29(1), 42 (2021); https://doi.org/10.15421/082108 .
E. F. Shtapenko, V. V. Tytarenko, V. A. Zabludovsky, E. O. Voronkov, Quantum mechanical approach for determining the activation energy of surface diffusion. Physics of the Solid State 62(11), 2191 (2020); https://doi.org/10.1134/S1063783420110311 .
O.N. Grigorov, Electrokinetic Phenomena (LSU, Leningrad, 1973). [in russian]
V.A. Zabludovsky , V.V. Tytarenko, E. Ph. Shtapenko, Laser-enhanced electrodeposition of nickel coatings. Transactions of the IMF 95(6), 337 (2017); https://doi.org/10.1080/00202967.2017.1355463 .
Dai Xueren, Xu Kun, Zhang Zhaoyang, Zhang Lingyue, Wu Yucheng, Zhu Hao, Yang Shuai, Study on Cu-Al2O3 metal-matrix composite coating prepared by Laser-assisted electrodeposition. Journal of Electroanalytical Chemistry 904(1), 115855 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2021.115855 .
T. Hill, P. Lewicki, Statistics methods and applications (StatSoft, Tulsa, OK, 2007).
V.V. Tytarenko, V.A. Zabludovsky, E. Ph. Shtapenko, Model of dispersed phase particle distribution in a composite electrolytic coating. Metallography, Microstructure, and Analysis, Springer 9(5), 651 (2020); https://doi.org/10.1007/s13632-020-00679-6 .
A. Eshkin, Pressure of laser radiation. Advances in the physical sciences 110 (1), 101 (1973). [in russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
