Управление технологическим процессом синтеза покрытий на основе композитов Ni-B с широким спектром функциональных возможностей

Рассмотрены основные проблемы исследований, отражающие процесс получения современных электрохимических покрытий, показаны направления пошагового исследования параметров электрохимического процесса с целью получения наиболее важных физико-механических свойств покрытий. Показано, что, в процессе синтеза покрытий с заданными свойствами при использовании дифференцированно коррелированных и варьируемых параметров (применяемых составов электролитов, режимов электролиза, природы борсодержащего восстановителя), получаем возможность синтезировать Ni-B композиты, отличающиеся содержанием в них бора и связанными с ним физико-механическими характеристиками. Электрохимическая система Ni-B позволила продемонстрировать возможности регулирования и контроля покрытия по составу и свойствам, определить технологические параметры процессов получения композитов с требуемыми эксплуатационными свойствами, необходимыми для широкого применения в различных отраслях промышленности.

1. Мамырбаев А.А. Токсикология хрома и его соединений: монография. – Актобе, 2012. – 284 с. ISBN 9965-02-362-Х.

2. Bekish Yu.N., Poznyak S.K.,Tsybulskaya L.S., Gaevskaya T.V. Electrodeposited Ni-B alloy coatings: Structure, corrosion resistance and mechanical properties // ElectrochimicaActa, 2010. - Vol. 55. - № 7. - P. 2223-2231.

3. Bekish Yu.N., Poznyak S.K., Tsybulskaya L.S., Gaevskaya T.V., Kukareko V.A., Mazanik A.V. Electrodeposited Ni–Co–B Alloy Coatings: Preparation and Properties // J. Electrochem. Soc., 2014. - Vol. 161. - №12. - P. 620-627.

4. Vitry V., Sens A., Kanta A.F., Delaunois F. Experimental study on the formation and growth of electroless nickel–boron coatings from borohydride-reduced bath on mild steel / Applied Surface Science, 2012. – Vol. 263. - P.P. 640-647.

5. Kanta A.F., Poelman M., Vitry V., Delaunois F. Nickel–boron electrochemical properties investigations / Journal of Alloys and Compounds, 2010. – Vol. 505 (1). - PP. 151-156.

6. Contreras, A., León, C., Jimenez, O., Sosa, E. and Pérez, R. Electrochemical behavior and microstructural characterization of 1026 Ni-B coated steel / Appl. Surf. Sci., 2006. - Vol. 253(2). - PP. 592-599.

7. Delaunois F., Pelitjean J.P., Lienard P., JacobDuliere M. Cross-sectional view of the coatings reveals that the coatings are / Surf. Coat. Technol, 2000. - Vol. 124. – P. 201.

8. Hammond R. A. F. Nickel plating from sulfamate solution / R.A.F. Hammond // J. Metal Finishing, 1970. - V. 16 - Nr. 189. - P. 169-172.

9. Садаков Г.А., Езикян А.Я., Кукоз Ф.И. Механизм образования сплавов никель-бор из сульфаминовокислого электролита / Электрохимия, 1980. – Т. 16. – Вып. 12. – С. 1837-1840.

10. Звягинцева А.В., Бурдыкина Р.И. Проблемы хромирования и альтернативные покрытия Ni-B // Гальванотехника и обработка поверхности. М., 2003 – Т.XI.- №2. – С. 24–29.

11. Кругликов С.С., Пашкина Л.А., Ярлыков М.М. Электроосажение и некоторые свойства покрытий никель-бор / Тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева. – 1984. – №. 131. – С. 87-98.

12. Ерусалимчик И.Г. Электрохимическое покрытие никелем с малым содержанием бора для корпусов полупроводниковых приборов / И.Г. Ерусалимчик, Т.Г. Комарова, B.C. Баранова и др. - Электронная техника. - Серия 2. Полупроводниковые приборы, 1981. - Вып. 2(145). – С. 72-74.

13. Дягилев В.А., Плохов В.А., Флеров В.И. Гальваническое осаждение никель-борных покрытий с невысоким содержанием бора из электролитов с добавкой дикарбоундекарбонат-ионов // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 1988. - 31, № 1. - с. 77-88.

14. Звягинцева А.В., Фаличева А.И., Шалимов Ю.Н. Исследование процесса электроосаждения сплава никель-бор из сульфаматных электролитов с добавкой декагидробората натрия / Деп. в ВИНИТИ, 1989. - №11, б/о 684. -24.07.89 №4945- В89.

15. Звягинцева А.В. Взаимосвязь структуры и свойств гальванических никелевых покрытий, легированных бором, в изделиях электронной техники /А.В. Звягинцева // Гальванотехника и обработка поверхности. - М.: Изд-во Российского химикотехнологического ун-та им. Д.И. Менделеева, 2007. - Т. XV. - №1. - С. 16-22.

16. Zvyagintseva A.V. Hydrogen permeability of nanostructured materials based on nickel, synthesized by electrochemical method / Proceedings of the 2017 IEEE 7th International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties (NAP-2017). – IEEE Catalog Number: CFP17F65-ART. - Part 2. - 02NTF41-1-02NTF41-5.

17. Zvyagintseva A.V., Shalimov Yu.N., Lutovats M.V. To the feature of behavior of hydrogen in the metals and alloys, got electrolysis, and possibility of their application in alternative energy sources / International scientific journal «Alternative Energy and Ecology». 2015. № 21 (185). С. 107-111.

18. Звягинцева А.В., Шалимов Ю.Н. Особенности электрохимического образования Ni-B покрытий // Технология машиностроения. - Москва, 2008. - № 3. - С. 27-34.

19. Звягинцева А.В. Способность материалов на основе никеля наноразмерного диапазона к аккумулированию водорода / Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2015. № 21 (185). С. 150-155.

20. Muetterties, E. L., Knoth, W. H., Eds. Polyhedral Boranes; Marcel Dekker: New York, 1968. – viii + 197 pp.

21. Гринвуд Н.Н., Эрншо А. Химия элементов. В 2-х томах. М.: 2008. - Т. 1. - 601 с.

22. Жигач А.Ф., Стасиневич Д.С. Химия гидридов. – Л.: Химия, 1969. – 676 с.

23. Горбунова К.М. и др. Нанесение металлических покрытий с помощью борсодержащих восстановителей / В кн.: Итоги науки и техники. Электрохимия. – М.: ВИНИТИ, 1970. – Т. 5. – С. 112-165.

24. Феттер К. Электрохимическая кинетика М., Издательство «Химия», 1967 г., перевод с немецкого языка с дополнениями автора для русского издания под редакцией чл. - корр. АН СССР проф. Колотыркина Я.М. - 856 с.

25. Гальдикене О.К., Каргаулене А.Б. О катодных процессах, происходящих при электроосаждении никеля из сульфаматных электролитов / Тр. АН Лит. ССР. – 1972. – Сер. Б, № 3(70). – С. 73-86.

26. Сухотин А.М. Справочник по электрохимии, 1981. - Л.: Изд.: Химия, 1981. - 488 с.

27. Кайкарис В.А. Механизм получения зеркально-блестящих гальванопокрытий / Науч. тр. Вузов Лит. ССР. Химия и хим. технология. – Вильнюс, 1965. – Т.6. - С. 149-154.

28. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. – М.: Химия, 1979. – 325 с.

29. Садаков Г.А Гальванопластика. М.: Машиностроение, 1987. – 288 с.

30. Фрумкин А.Н. Электродные процессы. Избранные труды. - М.: Изд-во «Наука», 1987. -336 с.

31. Садаков Г.А. Влияние концентрации сульфаминовокислого никеля на некоторые электрохимические характеристики электролитов никелирования /Г.А. Садаков, Э.X. Бурыгина, Ю.М. Полукаров // Электрохимия, 1974. - Т. 10. - № 4. - С. 634-638.

32. Электрохимические методы. Потенциометри я и кондуктометрия: Учеб. -метод. пособие / Под ред. В.В. Кириллова. – СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. – 34 с.

33. Шлугер М.А. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник в 2-х томах. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 1. - 240 с.

34. Звягинцева А.В. Перспективы развития альтернативных источников энергии: водород в металлах и сплавах, полученных методом электрокристаллизации / Вестник Воронежского государственного технического университета. 2016. Т. 12. № 4. С. 97-104.

35. Звягинцева А.В., Кравцова Ю.Г. Гальванические покрытия сплавами Ni-B как возможная альтернатива хромовым покрытиям. Известия ТулГУ. Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы. Вып. 6. - Тула, Изд-во ТулГу, 2005 - С. 122–128.

36. Директива ЕС №2000/53/ЕС: «Конец жизни транспортных средств» («End of Life Vehicle»).

37. Директива 2002/95/ЕС: «Ограничение вредных веществ». («Restriction of Hazardous Substance»).

38. Protsenko V.S., Kityk A.A., Danilov F.I. Kinetics and mechanism of chromium electrodeposition from methanesulfonate solutions of Cr (III) sales // Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2014. V. 50. P. 384-389.

39. Phuong N. V., Kwon S. Ch., Lee J. Yu. Shin J., Kim B. Th., Lee Y. I. Mechanical study on the effect of PEG molecules in a trivalent chromium electrodeposition process // Microchem. J. 2011. V. 99. P. 7 Փ 14.

40. Kumar U. P., Kennady C. J. Characterization of Chromium Electrodeposits Obtained from Trivalent Electrolytes Containing Formaldehyde as Additive // Int J Thin Films Sci and Tech. 2015. V. 4. P. 147-153.

41. Lu C. E., Pu N. W., Hou K. H., Tseng C. C., Ger M. D. the effect of formal acid concentration on the conductivity and corrosion resistance of chromium carbide coatings electroplated with trivalent chromium // Applied Surface Science. 2013. V. 282. P. 544-551.

42. Chia W. L., Hung B. L., Kung H. H., Shun Y. J., Chen E. L., Ming D. G. Characterization of the Cr–C/Si3N4 Composite Coatings Electroplated from a Trivalent Chromium Bath // Electrochim Acta. 2016. V. 209. P. 244-253.

43. Castillejo F. E., Marulanda D. M., Olaya J. J., Alfonso J. E. Wear and corrosion resistance of niobium–chromium carbide coatings on AISI D2 produced through TRD // Surf Coat Technol. 2014. V. 254. P. 104-111.

44. Kuznetsov V.V., Pavlov L.N., Vinokurov E.G., Filatova E.A., Kudryavtsev V.N. Corrosion resistance of Cr–C–W alloys produced by electrodeposition // J Solid State Electrochem. 2015. V. 19. P. 2545-2553.

45. Павлов Л.Н. Электроосаждение Cr-C-W покрытий из водно-диметилформамидных растворов хлорида хрома (III) // Дисс…. канд. хим. наук. - Москва, 2016. – 149 с.

46. Jiang Y., Yang J. F., Xie Z. M., Gao R., Fang Q. F. Corrosion resistance of W–Cr–C coatings fabricated by spark plasma sintering method // Surf. Coat.Technol. 2014.V. 254. P. 202-206.

47. Palicheva A. I., Burdykina R. I. Electrodeposition of chromium coatings from electrolytes containing trivalent chromium compounds // electroplating and surface treatment, 1997. - Vol. 5. - No. 1. - S. 14–19.

48. Palicheva A.I. study of the process of chromium plating from electrolytes containing chromium (III) and chromium (VI) // Diss.... doctor. chem. sciences'. Voronezh. 1970. - 392 p.

49. Palicheva A.I., Ionova I.G. the Study of the process of chromium in the perchlorate electrolyte // Protection of metals, 1970. - T. 6. - No. 2. - S. 191–195.

50. Патент 2094540 Россия. Электролит хромирования. Фаличева А.И., Бурдыкина Р.И., Чернышева В.Н.

51. Шлугер М.А. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник в 2-х томах. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 1. - 240 с.

52. Фаличева А.И. Способ электролитического хромирования. А.с. № 199619. 1997.

53. Пат. № 2124072 Россия. Электролит для электрохимического осаждения функциональных покрытий Ni-B /А.В. Звягинцева, А.И. Фаличева. - Заявка № 93036355/02. - Опубл. 27.12.98. - Бюл. № 36.

54. Звягинцева А.В., Фаличева А.И. Физикомеханические свойства никелевых покрытий, легированных бором // Гальванотехника и обработка поверхности. - 1997. – Т. 5, № 2. – С. 24–31.

55. Zvyagintseva A.V., Kravtsova Yu.G. The problem of hydrogen permeation into the boron dored electrodeposited nickel films /NATO Security through Science – A: Chemistry and Biology «Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterial», AC.J.P. Catalogue record for this book is available from the library of Congress. – Springer, 2007. P. 661-664.

56. Звягинцева А.В. Влияние бора на наводороживание никелевых плёнок /А.В. Звягинцева //Альтернативная энергетика и экология. - Саров: НТЦ «ТАТА». - 2006. - № 5. - С. 85-87.

57. Звягинцева А.В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гидридной форме /Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – Саров: Изд-во «Научно-технический центр «ТАТА», 2017. – Номер: 16-18 (228-230). С. 89-103.

58. Богданович Е.Н. Технология восстановления системы сопряжения вал-подшипник / Е.Н. Богданович, А.В. Звягинцева, Ю.Н. Шалимов // Технология машиностроения. - М.: Изд-во: ООО «Издательский центр «Технология машиностроения»», 2010. - № 4. - С. 32-38.