Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов

In the present work an influence of detonation nanodiamonds (DND) on electrochemical process and quality of the obtained deposited zinc from alkaline zincate electrolyte was investigated. Optimum composition of zincate elctrolyte such as ZnO – 12 g/l, NaOH – 120,0 g/l, A1DM – 6 ml/l, DND – 5-10 g/l...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
Hauptverfasser:	Буркат, Г.К., Долматов, В.Ю., Жарков, Д.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2007
Schriftenreihe:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Schlagworte:	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135061
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов / Г.К. Буркат, В.Ю. Долматов, Д.В. Жарков // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 245-252. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135061
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1350612025-02-09T15:21:55Z Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов Буркат, Г.К. Долматов, В.Ю. Жарков, Д.В. Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов In the present work an influence of detonation nanodiamonds (DND) on electrochemical process and quality of the obtained deposited zinc from alkaline zincate electrolyte was investigated. Optimum composition of zincate elctrolyte such as ZnO – 12 g/l, NaOH – 120,0 g/l, A1DM – 6 ml/l, DND – 5-10 g/l was determined. It was ascertained that the corrosion resistance (a major quality characteristic of zinc coatings) of the obtained coatings increases two-fold as the concentration of DND is increased from 1 to 10,0 g/l , also the current efficiency rises. 2007 Article Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов / Г.К. Буркат, В.Ю. Долматов, Д.В. Жарков // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 245-252. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135061 621.793.002.3-419 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
spellingShingle	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Буркат, Г.К. Долматов, В.Ю. Жарков, Д.В. Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	In the present work an influence of detonation nanodiamonds (DND) on electrochemical process and quality of the obtained deposited zinc from alkaline zincate electrolyte was investigated. Optimum composition of zincate elctrolyte such as ZnO – 12 g/l, NaOH – 120,0 g/l, A1DM – 6 ml/l, DND – 5-10 g/l was determined. It was ascertained that the corrosion resistance (a major quality characteristic of zinc coatings) of the obtained coatings increases two-fold as the concentration of DND is increased from 1 to 10,0 g/l , also the current efficiency rises.
format	Article
author	Буркат, Г.К. Долматов, В.Ю. Жарков, Д.В.
author_facet	Буркат, Г.К. Долматов, В.Ю. Жарков, Д.В.
author_sort	Буркат, Г.К.
title	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
title_short	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
title_full	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
title_fullStr	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
title_full_unstemmed	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
title_sort	влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135061
citation_txt	Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов / Г.К. Буркат, В.Ю. Долматов, Д.В. Жарков // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 245-252. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT burkatgk vliâniedetonacionnyhnanoalmazovnakinetikuosaždeniâcinkaizcinkatnyhélektrolitov AT dolmatovvû vliâniedetonacionnyhnanoalmazovnakinetikuosaždeniâcinkaizcinkatnyhélektrolitov AT žarkovdv vliâniedetonacionnyhnanoalmazovnakinetikuosaždeniâcinkaizcinkatnyhélektrolitov
first_indexed	2025-11-27T08:38:23Z
last_indexed	2025-11-27T08:38:23Z
_version_	1849932075893784576
fulltext	Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 245 УДК 621.793.002.3-419 Г. К. Буркат, канд. хим. наук1; В. Ю. Долматов, канд. хим. наук2; Д. В. Жарков, аспирант1 1Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия 2Федеральное государственное унитарное предприятие «Специальное конструкторско-технологическое бюро «Технолог» , г. Санкт-Петербург, Россия ВЛИЯНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ НА КИНЕТИКУ ОСАЖДЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ЦИНКАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ In the present work an influence of detonation nanodiamonds (DND) on electrochemical process and quality of the obtained deposited zinc from alkaline zincate electrolyte was investi- gated. Optimum composition of zincate elctrolyte such as ZnO – 12 g/l, NaOH – 120,0 g/l, A1DM – 6 ml/l, DND – 5-10 g/l was determined. It was ascertained that the corrosion resistance (a major quality characteristic of zinc coatings) of the obtained coatings increases two-fold as the concentra- tion of DND is increased from 1 to 10,0 g/l , also the current efficiency rises. Введение Самым распространенным способом защиты металлов от коррозии, особенно стали, яв- ляется использование гальванических цинковых покрытий. Цинкование – самый распростра- ненный в мире процесс осаждения металла, на его долю приходится ∼ 50 % всей гальваники. Широкое применение цинка связано с сочетанием стойкости к окружающей среде и способностью к обеспечению анодной защиты сталей, с одной стороны, и дешевизны его неорганических соединений, с другой стороны. Наибольшее распространение получили щелочные бесцианистые электролиты цин- кования, в наибольшей степени удовлетворяющие по комплексу таких параметров, как эко- номические, технологические и экологические. Однако в настоящее время возрастание тре- бований к повышению протекторных, механических и трибологических свойств поверхности различных деталей привело к созданию композиционных электрохимических покрытий (КЭП). Под КЭП понимают гетерогенный материал, состоящий из непрерывной металличе- ской фазы (матрицы) и распределенной в ней дисперсной фазы (включая наночастицы твер- дых материалов). Включенные в покрытие наночастицы являются барьерами на пути микро- трещин покрытия, дефектов и дислокаций, что приводит к упрочнению материала и повы- шению его коррозионной стойкости [1]. В случае, если КЭП в своем составе имеет электронейтральные частицы с коррозион- ной стойкостью выше металла, то коррозионная стойкость покрытия будет зависеть от площа- ди перекрывания частицами общей поверхности КЭП. Чем больше частиц в покрытии и чем меньше их размер, тем более коррозионностойким будет КЭП, так как при этом обеспечивает- ся более равномерное распределение коррозионного тока по поверхности покрытия [1, 2]. Изучение соосаждения металлов и дисперсных частиц связано с исследованием и оценкой механизмов, лимитирующих образование КЭП. Выделены 3 стадии процесса образования КЭП: движение частиц дисперсной фазы и ионов электролита из объема электролита в приэлектродный слой; перенос ультрадисперс- ных частиц и ионов электролита на катод из приэлектродного слоя; зарастание частиц, ока- завшихся на поверхности [3, 4]. РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 246 Обсуждение результатов В работах [5–8] описаны процессы осаждения цинка с детонационными наноалмазами (ДНА) в цинкатных и хлоридных электролитах, однако только в данной работе исследована кинетика осаждения цинка с ДНА в щелочном цинкатном электролите. Для исследования был выбран наиболее распространенный электролит следующего базового состава: 0,15М (12 г/л) ZnO и 3М (120 г/л) NaOH. Общим для всех цинкатных электролитов является необходимость использования по- верхностно-активных веществ (ПАВ), без которых получение качественных покрытий прак- тически не возможно. Дело в том, что цинкатные электролиты характеризуются малой ка- тодной поляризацией, которая объясняется малой прочностью комплексных ионов цинка [9– 11]. Адсорбируясь на поверхности электрода, ПАВ изменяют условия протекания различных стадий процесса электроосаждения цинка. За счет этого они улучшают структуру, эксплуа- тационные качества покрытия и технологические параметры электролиза. В данной работе в качестве ПАВ, которое одновременно является и блескообразователем, является добавка А1ДМ фирмы «Chemeta» (Россия). Исследование влияния добавки А1ДМ на катодную поляризацию показало, что уве- личение концентрации А1ДМ с 2 до 12 мл/л приводит к сдвигу поляризационных кривых в отрицательную сторону, т.е. к росту катодной поляризации и некоторому снижению пре- дельной плотности тока. Это связано с адсорбцией добавки А1ДМ на катоде и эффектом рез- кого торможения катодного выделения цинка. Таким образом, добавка А1ДМ, адсорбируясь на поверхности катода, уменьшает скорость разряда ионов цинка и увеличивает поляриза- цию выделения цинка. Было также показано, что увеличение концентрации добавки А1ДМ больше 6 мл/л нецелесообразно, т.к. это не приводит к значительному росту катодной поляризации. 1. Концентрационные пределы ДНА Количество ДНА выбрано от 1 до 10 г/л, что обеспечивает зону относительной седи- ментационной устойчивости электролита и экономической целесообразности. В сопоставле- нии с ДНА исследована добавка АШ (алмазо-содержащая шихта, полупродукт синтеза ДНА) в цинкатный электролит. Эта добавка должна оказывать воздействие, аналогичное тому, ка- кое оказывает ДНА на процесс цинкования. В связи с этим был выбран интервал концентра- ции ее в электролите – от 1 до 5 г/л. Снижение верхней границы концентрации, по сравне- нию с ДНА, вызвано тем, что АШ является менее очищенным алмазо-содержащим продук- том и содержит большее количество, по сравнению с ДНА, примесей, способных отрица- тельно влиять на процесс цинкования. Для определения совместного влияния добавок были выбраны следующие их концен- трации: А1ДМ – 6 мл/л; ДНА – 2,5 г/л ( 5 г/л при перемешивании); АШ – 2,5 г/л. Из полученных поляризационных кривых следует, что добавки ДНА и АШ в области концентраций 0–10 г/л незначительно влияют на катодную поляризацию. Вид катодных кри- вых соответствует аналогичным кривым в электролитах с одной добавкой А1ДМ, значения и длины площадок предельных токов совпадают. Добавки ДНА и АШ незначительно облегчают выделение водорода, причем в элек- тролитах с АШ водород начинает выделяться при меньшем сдвиге потенциала. Этот эффект может быть вызван наличием примесей в самих добавках и, вероятнее всего, будет результа- том совместного действия добавок и находящихся в них примесей. Значение предельного тока при перемешивании выше, чем без перемешивания, что указывает на его диффузионную природу. Стационарные гальваностатические измерения проводились при плотностях тока 7,1; 14,2; 21,3 и 28,4 мА/см2. Значения токов выбирали, исходя из рабочего интервала плотностей тока для цинкатного электролита (10–50 мА/см2). Значения потенциалов при каждом значе- нии тока брали с таким расчетом, чтобы было одинаковое количество прошедшего электри- Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 247 чества, т.е. при 7,1 мА/см2 брали значение потенциала, установившегося спустя 60 мин после начала процесса, при 14,2 мА/см2 – через 30 мин, при 21,3 мА/см2 – через 20 мин и при 28,4 мА/см2 – через 15 мин. В некоторых случаях гальваностатическую кривую снимали не при четырех значениях тока, а при двух (21,3 и 28,4 мА/см2). В связи с седиментационной неус- тойчивостью растворов, содержащих ДНА или АШ, вести процесс без перемешивания пред- ставляется нецелесообразным. Сопоставление гальваностатических измерений с потенциодинамическими кривыми показывает, что в стационарном режиме при повышенных плотностях тока осаждение цинка происходит в режиме диффузионной кинетики вблизи предельного тока без существенного ухудшения качества осадков. Таким образом, добавки ДНА и АШ незначительно влияют на катодную поляризацию, облегчая выделение водорода. Можно рекомендовать замену ДНА на АШ в цинкатных электролитах в связи с меньшей стоимостью АШ. 2. Совместное влияние добавок на анодную поляризацию По кривым анодной поляризации можно сделать вывод об электрохимическом пове- дении анодов в данных электролитах. Показано, что присутствие в электролите добавки А1ДМ тормозит растворение цинка в начале анодного процесса (при небольшом сдвиге потенциала от стационарного значения), что объясняется адсорбцией добавки на аноде. Добавка в электролит ДНА или АШ не влияет на скорость анодного процесса раство- рения цинка. 3. Определение механизма осаждения цинкового покрытия Для определения механизма осаждения цинк-алмазного покрытия снимали катодные и анодные поляризационные кривые и строили в координатах смешанной кинетики. После чего по углам наклона прямолинейных участков определяли значения коэффициента «b» в уравнении Тафеля, по которым можно сделать вывод о возможном механизме реакции осаж- дения цинка из цинкатного электролита цинкования. Сначала была определена зависимость влияния А1ДМ, ДНА и АШ без перемешива- ния на поляризацию в координатах смешанной кинетики. Были найдены тафелевские прямо- линейные участки и их угловые коэффициенты, которые составили для катодной реакции ≈ 0.118 ±0.01 В, для анодной реакции ≈ 0,04 ±0,01 В, как для электролитов без ДНА и АШ, так и с ними. Аналогичные значения угловых коэффициентов получаются и при перемешивании электролита. Таким образом, можно предполагать, что общепринятый трехстадийный механизм цинкования Zn(OH)4 -2 = Zn(OH)2 + 2 OH; Zn(OH)2 + ē ZnOH + OH; ZnOH + ē Zn + OH соответствует литературным данным [9, 12, 13] как для электролитов без ДНА (АШ), так и с ними, и замедленной стадией является присоединение первого электрона в катодном процессе. 4. Влияние добавок А1ДМ и ДНА и плотности тока на выход цинка по току Выход по току в процессах получения гальванических покрытий является важным па- раметром, характеризующим как электрохимические закономерности процесса, так и его экономические показатели. Общим требованием при оптимизации состава и режимов прове- дения любого процесса является достижение максимальных значений выхода по току. Ниже представлены зависимости выхода по току от концентрации А1ДМ, ДНА и плотности тока. Зависимость выхода по току от концентрации А1ДМ представлена в табл. 1. Осаждение проводили из раствора 0,15М (12 г/л) ZnO и 3М (120 г/л) NaOH. (1) (2) (3) РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 248 Таблица 1. Значения выхода по току (в %) в зависимости от концентрации А1ДМ Концентрация А1ДМ, мл/л Плотность тока i, А/дм2 2 3 4 5 2 72 61 50 41 4 73 62 52 43 6 74 63 53 46 8 77 65 55 47 10 81 67 57 48 12 82 68 58 48 Из приведенных зависимостей табл. 1 следует, что увеличение концентрации А1ДМ от 0 до 12 мл/л приводит к повышению выхода по току. Например, при плотности тока 2 А/дм2 выход по току увеличивается от 72 до 82 %. Внешний вид образцов также улучшается с увеличением концентрации А1ДМ. При концентрациях ниже 6 мл/л образцы были серыми, имели питтинг и «пригары» по краям. Начиная с концентрации А1ДМ 6 мл/л, образцы при- обрели блеск и хороший декоративный вид. Увеличение выхода по току и улучшение декоративного вида покрытий можно объяс- нить увеличением катодной поляризации, что приводит к расширению интервала рабочих плотностей тока, затруднению выделения водорода и получению более мелкокристалличе- ских осадков. При увеличении плотности тока выход по току закономерно падает, что связано с об- легчением выделения водорода с увеличением плотности тока. Влияние плотности тока сказы- вается на внешнем виде осадков. Качественные покрытия удалось получить до 3 А/дм2. При 4 А/дм2 на покрытиях начал появляться питтинг, шелушение, «пригары» на краях образцов. Зависимость выхода по току от концентрации ДНА представлена в табл. 2. Осаждение проводили из раствора 0,15М (12 г/л) ZnO и 3М (120 г/л) NaOH, 6 мл/л А1ДМ . Таблица 2. Значения выхода по току (в %) в зависимости от концентрации ДНА Концентрация ДНА, г/л Плотность тока i, А/дм2 1 2 3 4 5 0 80 74 63 53 0,5 81 74 64 53 1 83 75 65 54 1,5 84 75 65 55 2 86 77 66 56 3 88 78 67 57 4 89 79 69 58 5 91 79 70 58 6 94 79 70 60 Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 249 Окончание таблицы 2. 1 2 3 4 5 7 95 81 72 60 8 95 81 72 63 9 96 82 73 65 10 96 82 75 67 При увеличении концентрации ДНА в электролите с добавкой А1ДМ от 0 г/л до 10 г/л выход по току увеличивается от 80 до 96 % при плотности тока 1 А/дм2 (табл. 2). Данное яв- ление может быть объяснено экранированием поверхности наночастицами и затруднением выделения водорода. На внешний вид образцов увеличение концентрации ДНА не оказывает существенного влияния. 5. Влияние добавок А1ДМ и ДНА на рассеивающую способность цинкатного электролита Рассеивающая способность является важным технологическим параметром процесса получения гальванических покрытий, так как определяет спектр конфигураций деталей, на которые возможно нанесение покрытий из данного электролита, и, соответственно, широту практического применения электролита. Собственно сами цинкатные электролиты и были востребованы промышленностью именно благодаря высоким значениям рассеивающей спо- собности. Проведены измерения рассеивающей способности (по металлу) для концентраций до- бавки А1ДМ 6 мл/л и 10 мл/л. Данные концентрации были выбраны, как было показано вы- ше, поскольку при использовании более низких концентраций добавки А1ДМ качество по- лучаемых осадков и свойства цинкатного электролита резко ухудшаются. В этой области измерений рассеивающая способность составила 100 %, что указывает на высокую способ- ность электролита давать равномерные по толщине покрытия в широком диапазоне концен- трации добавки А1ДМ. При введении в электролит ДНА (1, 6 и 10 г/л) рассеивающая способность также ос- талась 100 %, что свидетельствует о сильном влиянии добавки А1ДМ, а добавка ДНА не ока- зывает отрицательного действия на рассеивающую способность. Это может быть подтвер- ждено и тем, что ДНА и АШ не оказывают значительного влияния на поляризационные кри- вые и катодная поляризация в цинкатном электролите без наночастиц и с ними одинакова. Таким образом, следует отметить, что цинкатный электролит с добавкой А1ДМ имеет очень высокую рассеивающую способность, что дает ему возможность быть используемым при покрытии изделий сложной конфигурации, и введение в него добавки ДНА не ухудшает данный показатель. 6. Влияние ДНА на микротвердость цинковых покрытий Микротвердость покрытий является одним из немногих измеряемых параметров, объ- ективно характеризующих механические свойства покрытий. В случае композиционных по- крытий твердость зависит не только от свойств материала покрытия, но и от свойств частиц гетерогенной фазы, их собственных механических свойств, способа распределения в массе покрытия. Результаты исследования микротвердости цинк-алмазных покрытий представлены в табл. 3. РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 250 Таблица 3. Значение микротвердости (Н, кг/мм2) в электролите 0,15М (12 г/л) ZnO и 3М (120 г/л) NaOH, 6 мл/л А1ДМ при различных концентрациях ДНА и плот- ности тока. Концентрация ДНА, г/л Плотность тока, А/дм2 1 2 3 4 1 80 99 85 67 2 83 102 89 62 5 91 120 98 55 7 94 126 100 55 10 96 118 93 54 Как видно из табл., можно говорить только об относительно небольшом (на 15–20 %) росте микротвердости при увеличении концентрации ДНА в электролите. Увеличение мик- ротвердости с ростом концентрации наночастиц согласуется с литературными данными [3, 8] и подтверждается экспериментальными данными по определению содержания ДНА в по- крытии, которые показали, что его количество в покрытии увеличивается при увеличении его концентрации в электролите (при 1 г/л ДНА – 0,11% ДНА в цинковом покрытии, а при 10 г/л ДНА – 0,7 % ДНА в покрытии). Включаясь в покрытие, частицы ДНА изменяют структу- ру покрытия, увеличивая тем самым его микротвердость. Лучшие результаты микротвердости 126 кг/мм2 были получены при плотности тока 2 А/дм2 (см. табл. 3), что соответствует и более качественным осадкам, получаемым при дан- ной плотности тока (плотные, мелкокристаллические блестящие покрытия, без «пригаров»). При увеличении плотности тока осадки становятся более крупнокристаллическими, появля- ется питтинг и «пригары» по краям образца, что вызывает уменьшение микротвердости по- крытий. 7. Влияние добавок А1ДМ и ДНА в цинкатном электролите цинкования на токи коррозии Коррозия, в соответствии в принятыми в системе Международной стандартизации ИСО понятиями, представляет собой физико-химическое взаимодействие между металлом и средой, в результате которого изменяются свойства металла и частично происходит ухудше- ние функциональных характеристик металла. Коррозия цинка достаточно хорошо изучена, и основным коррозионным недостатком цинка и цинковых покрытий является их низкая стойкость в морской воде и морской атмо- сфере. Независимое, но сопряженное протекание процессов окисления и восстановления по- зволяет рассматривать коррозию при помощи анодных и катодных поляризационных кри- вых. Сравнение величин токов коррозии для различных покрытий позволяет оценивать в первом приближении коррозионную стойкость этих покрытий. Для определения токов коррозии в 3 % растворе NaCl были сняты катодные и анод- ные поляризационные кривые. По полученным экспериментальным данным строили зависи- мости: lg (i) = f (–E). С помощью экстраполяции прямолинейных участков катодной и анод- ной кривых определяли коррозионный потенциал и ток коррозии. Сводные данные по токам коррозии для различных концентраций А1ДМ и ДНА при- ведены в табл. 4. Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 251 Таблица 4. Значение токов коррозии (iкор, мА/см2) в 3 % растворе NaCl для покрытий, полученных при различных концентрациях добавок А1ДМ и ДНА из элек- тролита, содержащего 0,15М (12 г/л) ZnO и 3М (120 г/л) NaOH (осаждение образцов проводилось при 1 А/дм2) Концентрация А1ДМ, мл/л Концентрация ДНА, г/л iкор, мА/см2 6 0 0,2 6 0 0,16 10 0 0,15 6 6 0,08 6 10 0,07 По приведенным в табл. 4 данным можно сделать следующие выводы: 1. Увеличение концентрации добавки А1ДМ и электролите от 0 до 12 г/л закономерно приводит к повышению качества покрытия (покрытия становятся более мелкокристалличе- скими, блестящими) и небольшому росту коррозионной стойкости. 2. Увеличение концентрации добавки ДНА от 0 до 10 г/л приводит к уменьшению коррозионного тока в 2 раза и, следовательно, к существенному повышению коррозионной стойкости покрытия. Этот факт можно объяснить, что частицы ДНА, включаясь в покрытие, обеспечивают более равномерное распределение коррозионного тока по поверхности покры- тия, тем самым увеличивая в целом его коррозионную стойкость. Выводы 1. На основании предварительных испытаний выбраны следующие концентрации компонентов цинкатного электролита: ZnO - 0,15М (12 г/л) и NaOH - 3М (120 г/л) 2. Показано, что увеличение концентрации блескообразующей добавки А1ДМ в цин- катном электролите цинкования приводит к росту катодной поляризации и, соответственно, к повышению качества покрытия в области плотностей тока от 1 до 3 А/дм2, росту выхода по току и коррозионной стойкости покрытий. Увеличение концентрации А1ДМ больше 6 мл/л не целесообразно, т.к. не приводит: к улучшению качества осадков, увеличению катодной поляризации и рассеивающей способности. 3. Недостаточная седиментационная устойчивость ДНА и АШ и используемом элек- тролите приводит к тому, что вести осаждение без перемешивания представляется нецелесо- образным. Исследовано влияние перемешивания на кинетику электроосаждения цинка из цинкатного электролита. Наблюдаемое увеличение предельного тока на катодных поляриза- ционных кривых при перемешивании указывает на его диффузионную природу. Анализ по- ляризационных кривых позволяет сделать вывод о расширении интервала рабочих плотно- стей тока при перемешивании до 5 А/дм2. 4. Добавки ДНА и АШ слабо влияют на катодную поляризацию независимо от кон- центрации, облегчая выделение водорода, причем в электролитах с АШ в несколько большей степени, чем с ДНА. 5. С ростом концентрации ДНА от 0 до 10 г/л увеличивается выход по току и улучша- ется коррозионная стойкость покрытий (в 2 раза). 6. Для получения композиционных покрытий можно рекомендовать следующий со- став цинкатного электролита: 0,15М (12 г/л) ZnO; 3М (120 г/л) NaOH; А1ДМ 6 мл/л; ДНА (АШ) 5–10 г/л; режим: iк =2–5 А/дм2, Т=18–25 С, перемешивание РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 252 Литература 1. Антропов Л. И., Лебединский Ю. Н. Композиционные электрохимические покрытия и ма- териалы. – К.: Техника, 1986. – 200 с. 2. Васильев В. В. и др. Композиционные материалы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с. 3. Сайфуллин Р .С. Комбинированные электрохимические покрытия и материалы. – М.: Химия, 1972. – 168 с. 4. Сайфуллин Р. С. Неорганические композиционные материалы. – М.: Химия, 1983. – 304 с. 5. Долматов В. Ю., Буркат Г. К. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза как ос- нова нового класса композиционных металл-алмазных гальванических покрытий // Сверхтв. материалы. – 2000. – № 1. – С.84–95. 6. Долматов В.Ю., Буркат Г.К., Сабурбаев В.Ю. и др. Получение и свойства электрохимиче- ских композиционных покрытий благородными и цветными металлами с ультрадисперс- ными алмазами детонационного синтеза // Сверхтв. материалы. – 2002. – № 2. – С. 16–21. 7. Патент 216998, РФ. Способ получения композиционных покрытий на основе цинка / Б. Лунг, Г. К. Буркат, В. Ю. Долматов, В. Ю. Сабурбаев. – Бюл. № 18 (II), 2001. 8. Долматов В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. – Санкт-Петербург: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 344 с. 9. Проскурин Е. В., Попович В. А., Мороз А. Т. Цинкование: Справочник. – М.: Металлур- гия, 1988. – 528 с. 10. Дасоян М. А., Пальмская И. Я., Сахарова Е. В. Технология электрохимических покрытий. – Л.: Машиностроение, 1989. – 391 с. 11. Коротин А. И. Технология нанесения гальванических покрытий. – М.: Высш. шк., 1984. – 240 с. 12. Сайфуллин Р. С., Фомина Р. Е., Хузиахметов Р. Х. Взаимодействие ионов и модели обра- зования КЭП // Прикладная химия. – КХТИ, Казань , 1986. – С. 87–95. 13. Птицына Т. В. Исследование кинетики процессов на цинковом и медном электродах в интервале температур + 20 °С – -20 °С: Дисс. канд. техн. наук. – Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1976. – С. 134. Поступила 21.06.07.

Влияние детонационных наноалмазов на кинетику осаждения цинка из цинкатных электролитов

Institution

Ähnliche Einträge