Кинетика электроосаждения композиционного электрохимического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены кинетические особенности процесса электроосаждения износо- и коррозионностойкого композиционного электрохимического покрытия (КЭП) никель-кобальт-оксид алюминия из хлоридного электролита-коллоида. Применение потенциодинамического, хронопотенциометрического и температурно-кинетического методов, а также использование расчетных значений температурного коэффициента скорости реакции и коэффициентов диффузии ионов никеля позволило установить механизм электроосаждения КЭП. Анализ данных исследований кинетических особенностей электроосаждения КЭП показал, что природа замедленной стадии изученного процесса обусловлена электрофоретическим переносом электроактивных частиц к катоду и стадией заращивания адсорбированных на катодной поверхности дисперсных частиц электроосаждаемыми металлами, протекающими с соизмеримыми скоростями.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. В. Овчинникова

Донской государственный технический университет

Email: degtiar@yandex.ru
Россия, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344000

И. Г. Бобрикова

Южно-Российский государственный политехнический университет

Email: degtiar@yandex.ru
Россия, ул. Просвещения, 132, Новочеркасск, 346428

И. Ю. Жукова

Донской государственный технический университет

Email: degtiar@yandex.ru
Россия, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344000

А. А. Куц

Донской государственный технический университет

Email: degtiar@yandex.ru
Россия, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344000

Л. А. Дегтярь

Донской государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: degtiar@yandex.ru
Россия, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344000

Список литературы

  1. Сайфуллин, Р.С. Неорганические композиционные материалы, М.: Химия, 1983. 303 с. [Saifullin, R.S., Inorganic composite materials (in Russian), Moscow: Chemistry, 1983. 303 p.]
  2. Гурьянов, Г.В. Электроосаждение износостойких композиций, Кишинев: Штиинца, 1985. 238 с. [Guryanov, G.V., Electrodeposition of wear-resistant compositions (in Russian), Chisinau: Shtiintsa, 1985. 238 p.].
  3. Jelinek, T.W., Fortschrite in der Galvanotekchnik. Eine Auswertung der international Fachliteratur 2003–2004, Galvanotekchnik, 2005, vol. 96, no. 1, ss. 42–71.
  4. Коробова, И.В. Структура и свойства композиционных электролитических покрытий на основе сплава никель-кобальт. Вопр. химии и хим. технологии. 2011. № 4. С. 261. [Korobova, I.V., Structure and properties of composite electrolytic coatings based on nickel-cobalt alloy (in Russian), Vopr. chemistry and chem. technol., 2011, no. 4, p. 261].
  5. Tebbakh, S., Messaoudi, Y., Azizi, A., Fenineche, N., Schmerber, G., and Dinia, A., The influence of saccharin on the electrodeposition and properties of Co–Ni alloy thin films, J. Trans. IMF, 2015, vol. 93, no. 4, p. 196.
  6. Walsh, F. C. and Ponce de Leon, C., A review of the electrodeposition of metal matrix composite coatings by inclusion of particles in a metal layer: An established and diversifying technology, J. Trans. IMF, 2014, vol.92, p. 83.
  7. Lajevardi, S.A., Shahrabi, T., and Szpunarc, J.A., Tribological Properties of Functionally Graded Ni-Al2O3 Nanocomposite Coating, J. Electrochem. Soc., 2017, vol. 164, p. 275.
  8. Балакай, В.И., Мурзенко, К.В., Старунов, А.В., Арзуманова, А.В., Балакай, И.В. Cвойства композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт. Перспективные материалы. 2017. № 12. C.51. [Balakai, V.I., Murzenko, K.V., Starunov, A.V., Arzumanova, A.V., and Balakay, I.V., Properties of the composite electrolytic coating nickel-cobalt-silicon oxide–fluoroplastic (in Russian), Perspektivnyye Materialy, 2017, no. 12, p. 51.]
  9. Целуйкин, В.Н., Соловьева, Н.Д., Гулькин, И.Ф. Электроосаждение композиционных покрытий никель-фуллерен С60. Защита металлов. 2007. Т. 43. № 4. С. 418. [Tseluikin V.N., Solov’eva N.D., and Gun’kin I.F., Protection Metals, 2007, vol. 43, no. 4, p. 388.]
  10. Jabbar, A., Ghulam Yasin, G., Khan, W.Q., Anwar, M.Y., Korai, R.M., Nizam M.N., and Muhyodin, G., Electrochemical deposition of nickel graphene composite coatings: effect of deposition temperature on its surface morphology and corrosion resistance., RSC Adv., 2017, vol. 7, p. 31100.
  11. Shi, L., Sun, C.F., Gao, P., Zhou, F., and Liu, W.M., Electrodeposition and characterization of Ni–Co–carbon nanotubes composite coatings, Surf. Coat. Technol., 2006, vol. 200, p. 4870.
  12. Винокуров, Е.Г., Марголин, Л.Н., Фарафонов, В.В. Электроосаждение композиционных покрытий. Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63 (8). С. 4. [Vinokurov, E.G., Margolin, L.N., and Farafonov, V.V., Electrodeposition of composite coatings (in Russian). News of higher educational institutions. Ser. Chemistry and Chemical Technology, 2020, vol. 63 (8), p. 4.]
  13. Jović, V.D., Lačnjevac, U.Č., and Jović, B.M., Electrodeposition and Characterization of Alloys and Composite Materials, in: S. Djokić (Eds.), Modern Aspects of Electrochemistry, New York, Heidelberg, Dordrecht, London: Springer, 2014, p. 1–84.
  14. Low, C.T.J., Wills, R.G.A., and Walsh., F.C., Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit, J. Surface and Coatings Technol., 2006, vol. 201, no. 1–2, p. 371.
  15. Łosiewicz, B., Electrodeposition Mechanism of Composite Coatings, Solid State Phenomena, 2015, vol. 228, p. 65.
  16. Abdel Hamid, Z., Review Article: Composite and Nanocomposite Coatings, J. Metallurg. Engineering, 2014, vol. 3, p. 29.
  17. Guglielmi, N., Kinetics of the Deposition of Inert Particles from Electrolytic Baths, J. Electrochem. Soc., 1972, vol. 119, p. 1009.
  18. Lekka, M., Electrochemical Deposition of Composite Coatings. In book: Encyclopedia of Interfacial Chemistry, 2018, no. 5.1, p. 54–67.
  19. Kuo, S.L., Chen, Y.C., Ger, M.D., and Hwu, W.H., Nano-Particles Dispersion Effect on Ni/Al2O3 Composite Coatings, J. Mater. Chem. and Phys., 2004, vol. 86, no. 1, p. 5.
  20. Fransaer, J., Celis, J.P, and Roos, J.R., Analysis of the electrolytic codeposition of non‐brownian particles with metals, J. Electrochem. Soc., 1992, vol. 139, no. 2, p. 413.
  21. Галюс, З. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974. 552 с. [Galius, Z., Theoretical Foundations of Electrochemical Analysis (in Russian). M.: Mir, 1974. 552 p.]
  22. Jovic, V.D., Jovic, B.M., Maksimovic, V.S., and Pavlovic, M.G., Electrodeposition and Morphology of Ni, Co and Ni –Co Alloy Powders Part II. Ammonium Chloride Supporting Electrolyte, J. Electrochim. Acta, 2007, vol. 52, p. 4254.
  23. Сосновская, Н.Г., Истомина, Н.В., Синеговская, Л.М., Розенцвейг, И.Б., Корчевин, Н.А. Электроосаждение блестящих никелевых покрытий из сульфатного электролита в присутствии изотиурониевых солей. Гальванотехника и обработка поверхности. 2019. Т. 27. № 4. С.4. [Sosnovskaya, N.G., Istomina, N.V., Sinegovskaya, L.M., Rosenzweig, I.B., and Korchevin, N.A., Electrodeposition of shiny nickel coatings from sulfate electrolyte in the presence of isothiuronium salts (in Russian), Electroplating and surface treatment, 2019, vol. 27, no. 4, p. 4.]
  24. Шеханов, Р.Ф., Гридчин, С.Н., Балмасов, А.В., Румянцева, К.Е. Электроосаждение сплавов кобальт-никель и цинк-никель из сульфаматно-хлоридных электролитов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. Иваново: Иванов. гос. хим.-технол. ун-т, 2014. Т. 57. № 8. С. 4. [Shekhanov, R.F., Gridchin, S.N., Balmasov, A.V., and Rumyantseva, K.E., Electrodeposition of cobalt-nickel and zinc-nickel alloys from sulfamate-chloride electrolytes (in Russian). Izv. universities. Chemistry and chem. technology. Publisher: Ivanovo State University of Chemical Technology (Ivanovo), 2014, vol. 57, no. 8, p. 4.
  25. Кудрявцева, И.Д., Балакай, В.И., Кукоз Ф.И. Электроосаждение металлов из электролитов-коллоидов, ВИНИТИ: Итоги науки и техники. Сер. Электрохимия. 1990. Т. 33. С. 50. [Kudryavtseva, I.D., Balakai, V.I., and Kukoz, F.I., Electrodeposition of metals from colloidal electrolytes, VINITI: Itogi Nauki i Tekhniki. Ser. Electrochemistry, 1990, vol. 33, P. 50.]
  26. Degtyar, L.A., Zhukova, I.Y., and Mishurov, V.I., Experience and Perspectives of Electrodeposition from Electrolytes-Colloids of Nickel Plating, Mater. Sci. Forum, 2019, vol. 945, p. 682.
  27. Kudrjavtzeva, I.D., High speed electroplating in low-concentrate colloid-electrolyte baths, J. Trans. IMF, 1999, vol. 77, no. 5, p.178.
  28. Мурзенко, К.В., Кудрявцев, Ю.Д., Балакай, В.И. Свойства композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-оксид алюминия, осажденного из хлоридного электролита. Журн. прикл. химии. 2013. Т. 86. № 8. С. 1261. [Murzenko, K.V., Kudryavtsev, Y.D., and Balakai, V.I., Properties of composite nickel-cobalt-aluminum oxide coating deposited from chloride electrolyte, Russ. J. Appl. Chem., 2013, vol. 86, no. 8, p. 1235.]
  29. Перелыгин, Ю.П., Кабанов, С.В., Киреев, С.Ю. Температурно-кинетический метод в гальванотехнике. Изв. вузов. Поволжский регион. Естественные науки. Химия. 2014. № 4 (8). C. 62. [Perelygin, Yu. P., Kabanov, S.V., and Kireev, S.Yu., Temperature-kinetic method in electroplating (in Russian). News of higher educational institutions. Volga region. Natural Sciences. Chemistry, 2014, no. 4 (8), p. 62.]
  30. Сухотин, А.М. Справочник по электрохимии. Л.: Химия, 1981. 488 с. [Sukhotin, A.M., Handbook of electrochemistry (in Russian). L.: Chemistry, 1981. 488 p.]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Потенциодинамические зависимости выделения КЭП никель-кобальт-оксид алюминия в хлоридном электролите. Температура электролита, °С: 1 – 20; 2 – 30; 3 – 40; 4 – 50; 5 – 60.

Скачать (104KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости lgj от 1/Т (а) при перенапряжениях, В: 1 – 1.25; 2 – 1.00; 3 – 0.75; 4 – 0.55; и энергии активации от перенапряжения (б) для осаждения КЭП никель-кобальт-оксид алюминия в хлоридном электролите.

Скачать (89KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость величины произведения j τ1/2 от плотности тока j в хлоридном электролите для осаждения КЭП никель-кобальт-оксид алюминия. Температура, °С: 1 – 20; 2 – 30; 3 – 40; 4 – 50; 5 – 60.

Скачать (126KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость величины произведения j τ1/2 от температуры в хлоридном электролите для осаждения КЭП никель-кобальт-оксид алюминия.

Скачать (126KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость предельной плотности тока от скорости изменения потенциала в степени ½ в хлоридном электролите для осаждения КЭП никель-кобальт-оксид алюминия. Температура, °С: 1 –20; 2 – 60.

Скачать (89KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024