Process control synthesis of coatings based on Ni-B composites with a wide range of functionality

The main research problems reflecting the process of obtaining modern electrochemical coatings are considered, the directions of step-by-step study of the parameters of the electrochemical process in order to obtain the most important physical and mechanical properties of coatings are shown. It is shown that, in the process of synthesis of coatings with specified properties using differentially correlated and variable parameters (applied electrolyte compositions, electrolysis modes, and the nature of boron-containing reducing agent), it is possible to synthesize Ni-B composites that differ in their boron content and related physical and mechanical characteristics. The Ni-B electrochemical system made it possible to demonstrate the possibilities of regulating and controlling the coating by composition and properties, to determine the technological parameters of the processes for obtaining composites with the required operational properties necessary for wide application in various industries.

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.