О механизмах образования наноструктурных электролитических покрытий Fe-Ni, Co-Mn, Ni-Cr с функциональными свойствами

Развитие современной индустрии невозможно без разработки новых материалов и технологий. В машиностроении одними из самых востребованных являются наноструктурные, в частности, электролитические покрытия. Целью данной работы является изучить различные механизмы получения гальванических сплавов Fe-Ni, Co-Mn, Ni-Cr и их взаимосвязь с заданными универсальными физико-механическими свойствами. Сплав Fe-Ni характеризуется высокой микротвердостью и коррозионной стойкостью в морской воде, низкой хладноломкостью; Co- Mn – заданным фазовым составом (α-Co >> α-Mn, аморфно-метастабильная фаза Co(OH)₂); Ni-Cr – высокой микротвердостью покрытия, заданным фазовым составом. Основные методы получения: высокочастотный переменный ток – для сплавов Fe-Ni и Co-Mn; введение специальной добавки (карбамида или Н-кислоты) для сплава Ni-Cr. Основные механизмы получения сплавов: Fe-Ni за счет фазового перехода α-Fe →ε-Fe; Co-Mn с помощью высокочастотного переменного тока и добавки карбамида, обеспечивающей заданный фазовый состав; Ni-Cr с помощью стационарного метода добавки Н-кислоты (высокохромистого сплава 68 масс. % Cr) и карбамида (низкохромистого сплава 25 масс. % Cr). Рекомендованные области применения для гальванопокрытий: Fe-Ni – для защиты нефтегазодобывающего оборудования, работающего в условиях Арктики; Co-Mn – в модуляционных системах и в качестве нанокатализатора в реакции синтеза Фишера – Тропша; Ni-Cr – для коррозионностойких защитных покрытий в нефтехимии и для резистивных элементов.

1. Sergeev, G. B. Nanochemistry of metals / G. B. Sergeev. – DOI 10.1070/RC2001v070n10ABEH000671. – Текст : непосредственный // Russian Chemical Reviews. – 2001. – Vol. 70, No 10. – P. 809–825.

2. Gusev, A. I. Nanocrystalline materials / A. I. Gusev, A. A. Rempel. – Chippenham : Cambridge International Science Publishing, 2004. – 351 p. – Текст : непосредственный.

3. Crystalline and amorphous electroless Co-W-P coatings / S. Armyanov, E. Valova, A. Franquet [et al.]. – DOI 10.1149/1.1990124 // Journal of the Electrochemical Society. – 2005. – Vol. 152, № 9. – P. 612–619.

4. Electroless deposition of Ni–Sn–P and Ni–Sn–Cu–P coatings / J. Georgieva, S. Kawashima, S. Armyanov [et al.]. – DOI 10.1149/1.2050467. – Текст : непосредственный // Journal of The Electrochemical Society. – 2005. – Vol. 152, No 11. – P. 783.

5. Воздвиженский, В. М. Классификация легирующих элементов и расчет количества γ‘-фазы в жаропрочных никелевых сплавах / В. М. Воздвиженский, А. А. Шатульский, М. А. Шаповалова. – Текст : непосредственный // Заготовительные производства в машиностроении. – 2007. – № 8. – С. 44–49.

6. Korotaev, A. D. Structural-phase state, elastic stress, and functional properties of nanocomposite coatings based on amorphous carbon / A. D. Korotaev, I. Y. Litovchenko, S. V. Ovchinnikov. – DOI 10.1134/S1029959919060055. – Текст : непосредственный // Physical Mesomechanics. – 2019. – Vol. 22, No 6. – P. 488–495.

7. Inhibition and nickel electrocrystallization / J. Amblard, I. Epelboin, M. Froment, G. Maurin. – DOI 10.1007/BF00616093. – Текст : непосредственный // Journal of Applied Electrochemistry. – 1979. – No 9. – С. 233–242.

8. Breakthroughs in optimization of mechanical properties of nanostructured metals and alloys / C. C. Koch, K. M. Youssef, R. O. Scattergood, K. L. Murty. – DOI 10.1002/adem.200500094. – Текст : непо- средственный // Advanced Engineering Materials. – 2005. – Vol. 7, No 9. – P. 787–794.

9. Zhikhareva, I. G. The role of nanostructure forming mechanism in the production of universal functional coatings with Fe-Ni, Co-Mn, Ni-Cr alloys / I. G. Zhikhareva, V. V. Schmidt, D. V. Denisenko. – DOI 10.1088/1757-899X/971/3/032002. – Текст : непосредственный // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, September, 07–11. – Sevastopol, 2020. – P. 032002.

10. Schmidt, V. V. Hardening of coatings with Ni-Co-Cr alloy dye to nanostructure / V. V. Schmidt, D. V. Denisenko, I. G. Zhikhareva. – DOI 10.1088/1742-6596/1431/1/012018 // Journal of Physics: Conference Series: VIII International Conference "Deformation and Fracture of Materials and Nanomaterials", November, 19–22. – Vol. 1431. – Moscow : Institute of Physics Publishing, 2020. – P. 012018.

11. Zhikhareva, I. G. Development of corrosion-protective coatings with a Fe-Ni nanostructured alloy, designed to work in the Arctic / I. G. Zhikhareva, D. V. Denisenko, V. V. Schmidt. – DOI 10.1063/1.5135163. – Текст : непосредственный // AIP Conference Proceedings: Proceedings of the 13th International Conference on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures, December, 09–13. – Vol. 2176. – Ekaterinburg : American Institute of Physics, 2019. – P. 040014.