Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃
Описано електрохімічний метод формування композиційних покривів і фольги на основі міді, армованої нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано підхід до хімічного диспергування оксиду алюмінію за принципом “зверху–вниз” і склад електроліту, які забезпечують одержання композиційних матеріалів з різ...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2014
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135860 |
| 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: | Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ / М.Д. Сахненко, О.О. Овчаренко, М.В. Ведь, С.І. Лябук // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 23-28. — Бібліогр.: 11 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135860 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сахненко, М.Д. Овчаренко, О.О. Ведь, М.В, Лябук, С.І. 2018-06-15T15:51:32Z 2018-06-15T15:51:32Z 2014 Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ / М.Д. Сахненко, О.О. Овчаренко, М.В. Ведь, С.І. Лябук // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 23-28. — Бібліогр.: 11 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135860 Описано електрохімічний метод формування композиційних покривів і фольги на основі міді, армованої нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано підхід до хімічного диспергування оксиду алюмінію за принципом “зверху–вниз” і склад електроліту, які забезпечують одержання композиційних матеріалів з різним вмістом модифікувальної фази. Встановлено вплив концентрації оксиду алюмінію в електроліті на фізико-механічні властивості армованої фольги. Зафіксовано підвищення міцності і низки інших фізико-механічних характеристик синтезованих композиційних матеріалів. Описан электрохимический метод формирования композиционных покрытий и фольги на основе меди, армированной наноразмерным оксидом алюминия. Предложен подход к химическому диспергированию оксида алюминия по принципу “сверху–вниз” и состав электролита, которые обеспечивают формирование композициoнных материалов с различным содержанием модифицирующей фазы. Установлено влияние концентрации оксида алюминия в электролите на физико-механические свойства армированной фольги. Результаты механических испытаний свидетельствуют о повышении прочности и ряда других физико-механических свойств синтезированных композиционных материалов. Electrochemical method for synthesis of the copper-based composite coatings and foils reinforced by nanosized alumina is described. The approach and technique for chemical dispersing of alumina according to the “top–down” principle as well as the content of electrolyte for the production of composite materials with different contents of modifying phase are provided. The influence of alumina concentration in the electrolyte on the physic-mechanic properties of reinforced foil is shown. Results of mechanical tests indicate the increased strength and other physicomechanical properties of the synthesized composite materials. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ Физикомеханические свойства гальванических композиций Cu–Al₂O₃ Physicomechanical properties of Cu–Al₂O₃ galvanic compositions Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ |
| spellingShingle |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ Сахненко, М.Д. Овчаренко, О.О. Ведь, М.В, Лябук, С.І. |
| title_short |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ |
| title_full |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ |
| title_fullStr |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ |
| title_full_unstemmed |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ |
| title_sort |
фізико-механічні властивості гальванічних композицій cu–al₂o₃ |
| author |
Сахненко, М.Д. Овчаренко, О.О. Ведь, М.В, Лябук, С.І. |
| author_facet |
Сахненко, М.Д. Овчаренко, О.О. Ведь, М.В, Лябук, С.І. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Физикомеханические свойства гальванических композиций Cu–Al₂O₃ Physicomechanical properties of Cu–Al₂O₃ galvanic compositions |
| description |
Описано електрохімічний метод формування композиційних покривів і фольги на основі міді, армованої нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано підхід до хімічного диспергування оксиду алюмінію за принципом “зверху–вниз” і склад електроліту, які забезпечують одержання композиційних матеріалів з різним вмістом модифікувальної фази. Встановлено вплив концентрації оксиду алюмінію в електроліті на фізико-механічні властивості армованої фольги. Зафіксовано підвищення міцності і низки інших фізико-механічних характеристик синтезованих композиційних матеріалів.
Описан электрохимический метод формирования композиционных покрытий и фольги на основе меди, армированной наноразмерным оксидом алюминия. Предложен подход к химическому диспергированию оксида алюминия по принципу
“сверху–вниз” и состав электролита, которые обеспечивают формирование композициoнных материалов с различным содержанием модифицирующей фазы. Установлено влияние концентрации оксида алюминия в электролите на физико-механические свойства армированной фольги. Результаты механических испытаний свидетельствуют о повышении прочности и ряда других физико-механических свойств синтезированных композиционных материалов.
Electrochemical method for synthesis of the copper-based composite coatings and foils reinforced by nanosized alumina is described. The approach and technique for chemical dispersing of alumina according to the “top–down” principle as well as the content of electrolyte for the production of composite materials with different contents of modifying phase are provided. The influence of alumina concentration in the electrolyte on the physic-mechanic properties of reinforced foil is shown. Results of mechanical tests indicate the increased strength and other physicomechanical properties of the synthesized composite materials.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135860 |
| citation_txt |
Фізико-механічні властивості гальванічних композицій Cu–Al₂O₃ / М.Д. Сахненко, О.О. Овчаренко, М.В. Ведь, С.І. Лябук // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 23-28. — Бібліогр.: 11 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT sahnenkomd fízikomehaníčnívlastivostígalʹvaníčnihkompozicíicual2o3 AT ovčarenkooo fízikomehaníčnívlastivostígalʹvaníčnihkompozicíicual2o3 AT vedʹmv fízikomehaníčnívlastivostígalʹvaníčnihkompozicíicual2o3 AT lâbuksí fízikomehaníčnívlastivostígalʹvaníčnihkompozicíicual2o3 AT sahnenkomd fizikomehaničeskiesvoistvagalʹvaničeskihkompoziciicual2o3 AT ovčarenkooo fizikomehaničeskiesvoistvagalʹvaničeskihkompoziciicual2o3 AT vedʹmv fizikomehaničeskiesvoistvagalʹvaničeskihkompoziciicual2o3 AT lâbuksí fizikomehaničeskiesvoistvagalʹvaničeskihkompoziciicual2o3 AT sahnenkomd physicomechanicalpropertiesofcual2o3galvaniccompositions AT ovčarenkooo physicomechanicalpropertiesofcual2o3galvaniccompositions AT vedʹmv physicomechanicalpropertiesofcual2o3galvaniccompositions AT lâbuksí physicomechanicalpropertiesofcual2o3galvaniccompositions |
| first_indexed |
2025-11-24T15:49:06Z |
| last_indexed |
2025-11-24T15:49:06Z |
| _version_ |
1850848828181184512 |
| fulltext |
23
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2014. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГАЛЬВАНІЧНИХ
КОМПОЗИЦІЙ Cu–Al2O3
М. Д. САХНЕНКО, О. О. ОВЧАРЕНКО, М. В. ВЕДЬ, С. І. ЛЯБУК
Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”
Описано електрохімічний метод формування композиційних покривів і фольги на
основі міді, армованої нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано підхід до
хімічного диспергування оксиду алюмінію за принципом “зверху–вниз” і склад
електроліту, які забезпечують одержання композиційних матеріалів з різним вміс-
том модифікувальної фази. Встановлено вплив концентрації оксиду алюмінію в
електроліті на фізико-механічні властивості армованої фольги. Зафіксовано підви-
щення міцності і низки інших фізико-механічних характеристик синтезованих ком-
позиційних матеріалів.
Ключові слова: композиційні покриви, електролітичні фольги, нанорозмірний ок-
сид, гідрозоль оксиду алюмінію, мікротвердість, границя міцності, границя текучо-
сті, корозійна поведінка.
Останнім часом стрімко розвиваються наукові розробки в сфері синтезу
функціональних наноматеріалів [1]. Сучасні дослідження концентруються на по-
шуках нових підходів до дизайну і формування багатофазних наноструктур, що
пов’язано з перспективами їх використання у багатьох галузях науки і техніки. З
розвитком гальванотехніки все більшого розповсюдження набувають компози-
ційні покриви, які наносять з електролітів-суспензій, що містять високодисперсні
порошки, як правило, – оксиди алюмінію, титану або цирконію. Під час електро-
лізу частинки дисперсної фази не відновлюються, а переходять у катодний осад,
та закріплюються у матриці основного металу. Комплекс фізико-механічних та
хімічних характеристик таких композиційних електролітичних покривів (КЕП)
вищий, ніж традиційних покривів металами. Підвищена корозійна тривкість, опір
тертю і зношуванню, твердість та інші експлуатаційні параметри КЕП роблять їх
перспективними для модифікації поверхні металевих виробів. Оскільки мідна
фольга і покриви міддю є важливим елементом багатьох електронних і електро-
технічних систем, викликає інтерес підвищення їх міцності і твердості зі збере-
женням пластичності шляхом армування металевої матриці нанорозмірним ок-
сидом алюмінію [2, 3]. Для цього завдання необхідно виконати електрохімічний
синтез покривів і фольги на основі міді, що містять наночастинки Al2O3, та дослі-
дити фізико-механічні властивості одержаних матеріалів.
Експериментальна частина. Фольгу на основі міді, армовану нанорозмір-
ним оксидом алюмінію, формували на носіях з полірованої нержавної сталі
Х18Н10Т. Адгезовані КЕП аналогічного складу осаджували на сталь 20.
Електролітично фольгу і покриви осаджували з полілігандного електроліту
міднення [4] такого складу (gdm–3): 330...380 дифосфату калію, 70...90 сульфату
міді (ІІ), 15...25 цитрату натрію з варійованим вмістом дисперсної фази. Розчини
електролітів готували зі сертифікованих реактивів марки “хч” на дистильованій
воді. Для електролізу використовували стабілізоване джерело постійного струму
Контактна особа: М. Д. САХНЕНКО, e-mail: neshly@mail.ru
24
серії Б5-47, густину струму підтримували на рівні 2...3 Аdm–2. Як анод застосо-
вували пластини з міді марки М1, співвідношення площ катода і анода 1:5. Елек-
троліз здійснювали при температурі 20...25°С упродовж 60...120 min. Товщина
фольги і КЕП залежно від часу електроосадження 20...50 m.
Для формування матеріалів до базового електроліту додавали золь оксиду
алюмінію, що містив 4,0...4,6 gdm–3 дисперсної фази, у співвідношенні 1,2…5:1,
варіюючи таким чином вміст Al2O3 в електроліті від 1,0 до 2,5 gdm–3.
Гідрозоль оксиду алюмінію отримували з високотемпературної форми γ-Al2O3
з ненормованим розміром гранул шляхом взаємодії з водним розчином гідрокси-
ду натрію за рН ≥ 13 упродовж 10...30 min та послідовним декантуванням колоїд-
ного розчину. Частинки оксиду алюмінію диспергували внаслідок часткового хі-
мічного розчинення амфотерного оксиду алюмінію з формуванням гідроксо-
комплексів [Al(OH)4]
–, які адсорбуються на поверхні Al2O3 та визначають заряд
утвореної колоїдної частинки. Стабільність таких частинок
{m(Al2O3)n[Al(OH4)]
–·(n – x)Na+yН2O }x–xNa+z·H2O (1)
забезпечують зарядотвірні іони [Al(OH)4]
– з високою константою стійкості
Kс 3,21032.
В електричному полі негативно заряджена гранула колоїдної частинки (1)
переміщується до катода завдяки адсорбції на поверхні катіонів міді. У прикатод-
ному шарі та на поверхні електрода гранули адсорбуються та дисоціюються з ви-
вільненням наночастинок Al2O3, гідроксид-іонів та води:
2[Al(OH)4]
– → Al2O3 + 3H2O + 2OH–. (2)
Оксид алюмінію з гранул (1) і зарядотвірних аніонів (2) ініціює зародкоутво-
рення в місцях контакту його з поверхнею катода, а паралельний процес віднов-
лення міді забезпечує зарощування цих частинок основним металом [5, 6].
Досліджували зразки фольги розміром 1020 mm і товщиною 40...50 m.
Мікроструктуру фольги вивчали методом просвітлювальної електронної мікро-
скопії на мікроскопі ЕМ-200 за напруги 125...175 kV. Об’єкти готували, стоншу-
ючи початкові зразки на приладі ПТФ. Знімки отримували з наведенням світлого
та темного полів для кращої візуалізації частинок зміцнювальної фази. Розмір зе-
рен r визначали за електрономікроскопічними фото методом січних, використо-
вуючи співвідношення
r
k n
, (3)
де ∑ℓ – сумарна довжина січних, проведених у довільних напрямах; ∑n – сумар-
на кількість перетинів з межами зерен; k – збільшення мікроскопа.
Під час визначення розміру частинок зміцнювальної фази за електронно-мік-
роскопічними світлинами вважали, що частинки відображаються в повний про-
філь, оскільки не розчиняються в електроліті. Під середнім розміром (діаметром)
частинок розуміли максимальну довжину їх проекцій. Отримані дані використо-
вували для визначення середнього діаметра d:
i i
i
n d
d
k n
, (4)
де ni – кількість частинок в і-ій фракції; di – діаметр і-ої фракції.
Фізико-механічні характеристики фольги Cu–Al2O3 (мікротвердість, границі
текучості Т і міцності В) визначали за кімнатної температурі приладом для ме-
ханічних випробувань TIRAtest-2300 зі швидкістю деформування 0,36 mm /min.
Кваліметрично пластичність (крихкість) фольги оцінювали методом перегину.
25
Морфологію поверхні КЕП Cu–Al2O3 досліджували сканівним електронним
мікроскопом (СЕМ) ZEISS EVO 40XVP. Зображення отримували, реєструючи
вторинні електрони шляхом сканування електронним пучком, що дало можли-
вість вивчати топографію з високими роздільною здатністю та контрастністю.
Склад КЕП визначали методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії на
енергодисперсійному спектрометрі INCA Energy 350, рентгенівське випроміню-
вання збуджували, обробляючи зразки пучком електронів з енергією 15 keV.
Швидкість корозії знаходили методом поляризаційного опору за результата-
ми аналізу поляризаційних залежностей, отриманих за допомогою потенціостата
ПІ-50-1,1 з програматором ПР-8. Корозійні випробування покривів і фольги ви-
конували в 3%-му розчині натрію хлориду на фоні 1 mol/dm3 натрію сульфату.
Результати та їх обговорення. Електролітичні покриви міддю, осаджені на
сталь 20 з полілігандного електроліту без додавання модифікатора, мають полі-
кристалічну структуру на основі гранецентрованої кубічної (ГЦК) ґратки міді і
містять 11,0...11,5 at.% оксисену (рис. 1а). Морфологія і склад КЕП, осаджених із
електроліту з додаванням 1,0...1,5 gdm–3 дисперсії оксиду алюмінію, змінюються
(рис. 1b). У покриві зафіксовано також до 1,0 at.% алюмінію, зниження до
4,7...4,9 at.% оксигену та зменшення розмірів кристалітів за чіткішого розмежу-
вання зерен. Підвищення вмісту дисперсної фази Al2O3 в електроліті призводить
до закономірного зростання кількості оксиду алюмінію в КЕП, а також подаль-
шого зменшення розмірів зерна, проте чіткість меж зерен при цьому втрачається
(рис. 1c). Аналогічні тенденції спостерігаються і для мідної фольги, отриманої за
інших рівних умов на підкладках з полірованої нержавної сталі.
Рис. 1. Морфологія поверхні і склад покривів на основі міді, осаджених з полілігандного
електроліту без модіфікатора (а) та з додаванням 1,25 (b) і 2,0 (c) g·dm–3 дисперсної фази
Al2O3. Густина струму 2.5 А/dm2, час електролізу 60 min: а – 88,80 at.% Cu, 11,20 at.% O;
b – 94,53 Cu, 0,58 Al, 4,89 O; с – 94,28 Cu, 0,98 Al, 4,74 O.
Fig. 1. Surface morphology and composition of copper-based coatings deposited
from polyligand electrolyte free of modifier (a) and in the presence of 1.25 (b)
and 2.0 (c) g·dm–3 disperse phase of Al2O3. Current density 2.5 A/dm–2,
electrolysis time 60 min: а – 88.80 at.% Cu, 11.20 at.% O;
b – 94.53 Cu, 0.58 Al, 4.89 O; с – 94.28 Cu, 0.98 Al, 4.74 O.
Для дослідження механічних властивостей композиційних матеріалів вико-
ристовували зразки мідної фольги, ідентичної за складом з КЕП. Концентраційні
залежності міцнісних характеристик фольги Cu–Al2O3 свідчать, що з підвищен-
ням концентрації оксиду алюмінію в електроліті в межах 0,25...1,5 gdm–3, отже, і
збільшенням його вмісту у фользі, границя міцності матеріалу зростає від 200 до
500 МPа (рис. 2а, крива 1), границя текучості – від 175 до 360 МPа (рис. 2а,
крива 2), мікротвердість – від 900 до 1500 МPа (рис. 2b). За подальшого збіль-
шення кількості фази модифікатора в електроліті характеристики фольги прак-
тично не змінюються, а максимум показників притаманний матеріалу, одержано-
му за вмісту Al2O3 на рівні 1,0...1,25 gdm–3.
26
Рис. 2. Залежності від вмісту частинок Al2O3 в електроліті:
а – границь міцності (крива 1) і текучості (крива 2); b – мікротвердості.
Fig. 2. Dependences on the content of Al2O3 particles in electrolyte:
a – ultimate strengths (curve 1) and yield strengths (curve 2); b – microhardness.
Відмінності механічних властивостей композитів обумовлені включенням
частинок Al2O3 у матрицю основного металу з утворенням дрібних острівців дру-
гої фази (рис. 1 і 3), частинки якої є стабільними перешкодами для руху дислока-
цій. При цьому імовірний механізм зміцнення полягає в огинанні частинок дис-
локаціями (механізм Орована) [7, 8], проте у будь-якому разі вони створюють
додаткові перешкоди руху дислокацій, внаслідок чого суттєво підвищується міц-
ність матеріалу.
Результати електронної мікроскопії підтверджують наявність у складі мат-
риці міді частинок зміцнювальної фази (рис. 3а), а також дають можливість суди-
ти про зміну розмірів зерен міді після додавання до композиту модифікатора. Ві-
домо, що середній розмір зерна чистої міді 5...7 m [9, 10]. В армованій оксидом
алюмінію фользі зменшується до 1 m, а частинки фази модифікатора розташо-
вуються як в тілі зерна, так і межами зерен, причому частинки другої фази не
утворюють твердого розчину з міддю (рис. 3а).
Рис. 3. Мікроструктура (а) та електронограма (b) фольги Cu–Al2O3, одержаної
з полілігандного електроліту за концентрації оксиду алюмінію в електроліті 2 g·dm–3.
Fig. 3. Microstructure (a) and electron diffraction pattern (b) for Cu–Al2O3 foil, synthesized
from polyligand eletrolyte with alumina concentration in the electrolyte of 2 g·dm–3.
Розмір зерна суттєво впливає на фізико-механічні властивості композицій-
ного матеріалу, зокрема укрупнення зерна супроводжується зниженням механіч-
них характеристик, що пояснюють меншою щільністю міжфазових поверхонь
поділу між зернами-кристалітами, які гальмують розповсюдження дислокацій.
Щільність дислокацій у полікристалі за такої деформації тим вища, що менший
27
розмір зерна, тому полікристалічному агрегату притаманні вищі міцність і твер-
дість порівняно із монокристалічним матеріалом [9–11].
Слід зазначити, що частинки фази модифікатора мають тенденцію до зли-
пання або утворення конгломератів. На електронограмі (рис. 3b) видно суцільні
лінії основної матриці – міді і перервні частинок Al2O3. До відпалу оксид алюмі-
нію знаходиться в аморфному стані і некогерентно зв’язаний із металом матриці.
Як відомо, кристалічна ґратка міді є тривимірною періодичною системою вузлів
з гранецентрованою кубічною будовою. Подвійні лінії на електронограмі відтво-
рюють саме ГЦК будову композиту, а точкові свідчать про наявність полікриста-
лічних зерен міді з частинками фази Al2O3.
Отже, незважаючи на присутність другої фази та підвищення гетерогенності
системи загалом, швидкість корозії КЕП Cu–Al2O3 практично не змінюється (див.
таблицю). Поляризаційна корозійна діаграма для чистої міді свідчить, що процес
перебігає за значної катодної та анодної поляризації. Зі збільшенням вмісту фази
Al2O3 у КЕП закономірно зростає струм анодної реакції, а катодна, навпаки, упо-
вільнюється, внаслідок чого і потенціали корозії дещо зростають. Вочевидь,
зменшення розміру зерен позитивно впливає не тільки на механічні властивості,
а й на корозійну тривкість КЕП, які за глибинним показником корозії можна від-
нести до групи вельми тривких матеріалів.
Корозійні характеристики КЕП
Система Ecorr, V lg jcorr [А/m2] kh103, mm/year Бал стійкості
Cu −0,35 −2,51 2,7
Cu−Al2O3 (0,75 g/dm3) −0,34 −2,30 4,3
Cu−Al2O3 (1,25 g/dm3) −0,33 −2,35 3,8
Cu−Al2O3 (2,0 g/dm3) −0,23 −2,59 2,2
2
Таким чином, завдяки включенню модифікувальної фази оксиду алюмінію в
матрицю міді під час формування КЕП і фольги підвищується міцність і твердість
матеріалу зі збереженням пластичності внаслідок зміни структури матеріалу.
ВИСНОВКИ
Диспергуванням високотемпературного оксиду γ-Al2O3 з ненормованим роз-
міром гранул за принципом “зверху–вниз” у водному розчині гідроксиду атрію
отримали суспензію, що містить нанорозмірні частинки модифікатора. З полі-
лігандного електроліту міднення із додаванням такої суспензії одержано армова-
ні КЕП і фольгу, що містять оксид алюмінію в кількості, що відповідає 0,5 до
1,0 at.% у перерахунку на алюміній. Інкорпорація в основну матрицю міді нано-
розмірних частинок оксиду алюмінію призводить до зменшення розмірів зерен та
істотного підвищення механічних характеристик КЕП і фольги за вмісту в матри-
ці композиту 0,6 at.% оксиду алюмінію (в перерахунку на метал) підвищується
удвічі мікротвердість, а також границі міцності і текучості матеріалу порівняно із
монометалічними покривами і фольгою. Корозійно-електрохімічна поведінка
композитних покривів системи мідь–оксид алюмінію залежить від кількості фази
Al2O3: з підвищенням її вмісту у КЕП закономірно зростає струм анодної реакції,
але гальмується катодна, внаслідок чого потенціали корозії дещо зростають, а
швидкість корозії практично не змінюється.
РЕЗЮМЕ. Описан электрохимический метод формирования композиционных по-
крытий и фольги на основе меди, армированной наноразмерным оксидом алюминия.
Предложен подход к химическому диспергированию оксида алюминия по принципу
“сверху–вниз” и состав электролита, которые обеспечивают формирование композициoн-
28
ных материалов с различным содержанием модифицирующей фазы. Установлено влияние
концентрации оксида алюминия в электролите на физико-механические свойства армиро-
ванной фольги. Результаты механических испытаний свидетельствуют о повышении
прочности и ряда других физико-механических свойств синтезированных композицион-
ных материалов.
SUMMARY. Electrochemical method for synthesis of the copper-based composite coatings
and foils reinforced by nanosized alumina is described. The approach and technique for chemi-
cal dispersing of alumina according to the “top–down” principle as well as the content of elec-
trolyte for the production of composite materials with different contents of modifying phase are
provided. The influence of alumina concentration in the electrolyte on the physic-mechanic
properties of reinforced foil is shown. Results of mechanical tests indicate the increased strength
and other physicomechanical properties of the synthesized composite materials.
1. Наноструктурные материалы: Пер. с англ. А. А. Шустикова / Под ред. Р. Ханника,
А. Хилл. – М.: Техносфера, 2009. – 488 с.
2. Нанохімія, наносистеми, наноматеріали / С. В. Волков, Є. П. Ковальчук, В. М. Огенко,
О. В. Решетняк. – К. : Наук. думка, 2008. – 424 с.
3. Low C. T. J. Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal
deposit // Surface & Coatings Technology. – 2006. – 201. – P. 371–383.
4. Сайфуллин Р. С. Неорганические композиционные материалы. – М.: Химия, 1983.
– 300 с.
5. Сумм Б. Д. Коллоидно-химические аспекты нанохимии – от Фарадея до Пригожина
// Вестник Моск. ун-та. Химия. – 2001. – 42, № 5. – С. 300–305.
6. Ребиндер П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия
// Избр. тр. – М.: Наука, 1978. – 398 с.
7. Браутман Л. Композиционные материалы с металлической матрицей / Пер. с анг.
К. И. Портной. – М.: Машиностроение, 1978. – Т. 4. – 504 с.
8. Механика разрушения композиционных материалов / Под ред. Т. Фудзи, М. Дзако.
– М.: Мир, 1982. – 232 с.
9. Технология металлов и материаловедение / Б. В. Кнорозов, Л. Ф. Усова, А. В. Тре-
тьяков и др. – М.: Металлургия, 1987. – 800 с.
10. Панасюк В. В. Механика квазихрупкого разрушения материалов. – К. : Наук. думка,
1991. – 410 с.
11. Малыгин Г. А. Пластичность и прочность микро- и нанокристаллических материалов
// Физика твердого тела. – 2007. – 49, № 6. – С. 961–982.
Одержано 03.09.2014
|