Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле
This paper is described same aspects and results of influencing of the magnetic fields and altering asymmetric current on the nickel electroplating. It was found, what magnetic fields with altering current can be used during electrodepositing of nickel coatings with aim of forming controlling pro...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22611 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле / Н.А. Щур, А.Е. Шило // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 367-370. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859716527500034048 |
|---|---|
| author | Щур, Н.А. Шило, А.Е. |
| author_facet | Щур, Н.А. Шило, А.Е. |
| citation_txt | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле / Н.А. Щур, А.Е. Шило // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 367-370. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | This paper is described same aspects and results of influencing of the magnetic fields and
altering asymmetric current on the nickel electroplating. It was found, what magnetic fields with
altering current can be used during electrodepositing of nickel coatings with aim of forming controlling
programmed properties.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:12:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
367
4. Мартынова И.Ф., Штерн М.Б. Уравнение пластичности пористого тела, учитывающее
истинные деформации материала основы // Порошковая металлургия. – 1978. – № 1. –
С. 23–28.
5. Green R.J. A plasticity theory for porous solids // International Journal of Mechanical Sci-
ences.– 1972. – 14. – P. 215–224.
6. Shima S., Oyane M. Plasticity theory for porous metals // International Journal of Mechani-
cal Sciences. – 1976. – 18. – P. 285–291.
7. Gurson A.L. Continuum Theory of Ductile Rupture by Void Nucleation and Growth: Part I.
Yield Criteria and Flow Rules for Porous Ductile Materials // Journal of Engineering Mate-
rials and Technology. – 1977. – 99. – P. 2–15.
8. Tvergaard V. Influence of Voids on Shear Band Instabilities under Plane Strain Condition //
International Journal of Fracture Mechanics. – 1981. – 17. – P. 389–407.
9. Kushch V.I., Podoba Ya.O., Shtern M.B. Effect of micro-structure on yield strength of po-
rous solid: A comparative study of two simple cell models // Computational Materials Sci-
ence. – 2008. – 42. – P. 113–121.
10. Механика композитов.(В 12 т.) Т. 1. В.Т. Головчан, А.Н. Гузь, Ю.В. Коханенко, В.И.
Кущ. Статика материалов – Киев: Наук. думка, 1993. – 456 c.
11. Механические свойства кобальта при разных температурах и скоростях деформации.
Л.Д. Соколов, А.Н. Гладких, В.А. Скуднов и др. // Металловедение и термическая об-
работка металлов. – 1969. – № 8. – С. 37–39.
12. Кущ В.И., Иванов С.А. Экспериментально-теоретическая методика определения ло-
кальной пористости // Сверхтвердые материалы. – 2007. – № 1. – С. 51–59.
Поступила 27.05.09
УДК.541.12.012.5
Н. А. Щур, А. Е. Шило, д-р техн. наук
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ФОРМИРОВАНИЕ НИКЕЛЯ
НА АСИММЕТРИЧНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
This paper is described same aspects and results of influencing of the magnetic fields and
altering asymmetric current on the nickel electroplating. It was found, what magnetic fields with
altering current can be used during electrodepositing of nickel coatings with aim of forming con-
trolling programmed properties.
Актуальность
Важнейшей задачей при получении специальных функциональных покрытий и мате-
риалов является разработка новых прогрессивных технологических способов, позволяющих
обеспечить предъявляемые к ним повышенные требования. Эта задача актуальна для всех
электролитических композиционных покрытий и, в частности, для гальванических никеле-
вых, содержащих включения частиц синтетических алмазов.
Цель настоящей работы – совершенствовать технологию нанесения алмазно-
гальванических никелевых покрытий путем возможного улучшения физико-механических
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
368
свойств никеля, осаждаемого электрохимическим способом на асимметричном переменном
токе промышленной частотой в переменном магнитном поле.
Потребность развивающихся отраслей промышленности в новых технологиях стреми-
тельно возрастает. В настоящее время исследования направлены на разработку методов по-
лучения уникальных композиционных материалов по всем существующим направлениям.
Наряду с другими электрохимическая промышленность требует развития технологий, позво-
ляющих создать покрытия с комплексом заданных регулированных свойств, и в этой облас-
ти ведутся интенсивные поиски с целью создания новых материалов. К наиболее известным
способам нанесения композиционных покрытий относится электрохимический. С помощью
этого метода осаждают композиционные электрохимические покрытия (КЭП), содержащие в
своей структуре инородные частицы различной природы [1; 2]. Достоинства данного метода
экономичность и сравнительная легкость нанесения гальванических покрытий, в том числе
на поверхности сложных геометрических форм. Возможность включения частиц в форми-
рующийся электролитический слой обеспечивает существенное изменение полезных свойств
покрытий. Требования к таким физико-механическим характеристикам КЭП как твердость,
прочность, износо- и коррозионностойкость, постоянно повышаются, однако известные про-
мышленные способы их получения не обеспечивают необходимых свойств. Следует отме-
тить, что в процессе электроосаждения композиционных покрытий рост кристаллизирующе-
гося металла подчиняется тем же законам, что и при электрохимическом формовании про-
стых металлов. Следовательно, им могут быть присущи следующие недостатки: неравно-
мерность осаждения, рост дендритов, особенно при длительном электролизе, высокие внут-
ренние напряжения, слабая адгезия к поверхности основного металла, содержание инород-
ных вредных включений, в том числе водорода, что, в свою очередь влияет на свойства ме-
талла-связки и, как следствие, ухудшает технические характеристики композита на ее осно-
ве. Традиционные методы – разработка электролитов новых составов, подбор режимов тем-
пературы и перемешивания раствора, введение поверхностно-активных веществ – частично
устраняют указанные недостатки, однако в полной мере не способствуют достижению тре-
буемых качеств покрытия [3; 4].
Результаты анализа зарубежной и отечественной литературы выявили, что интенсив-
но исследуется воздействие на процессы электролиза ультразвука, лазерной стимуляции,
магнитных полей заданной интенсивности и направленности, переменных токов различной
формы и частоты. Вследствие этого открываются новые пути повышения контроля и управ-
ления толщиной, составом, магнитными свойствами гальванических осадков, позволяющие
влиять на морфологию, структуру покрытия, размер, плотность упаковки и направление
роста кристаллов, изменять внутренние напряжения, количество включаемых в осадок при-
месей, подавлять рост дендритов и пр. [5].
Существенно усилить потенциальный ресурс использования алмазно-гальванических
никелевых покрытий удастся путем улучшения свойств материала-связки.
В последнее время перспективным направлением считается наложение магнитных
полей, обеспечивающее возможность влияния на процесс формирования растущего осадка, а
использование нестационарныхх режимов электролиза позволяет регулировать свойства на-
носимого осадка [6; 7].
Результаты
В целях обеспечения требований, предъявляемых к никелевым электролитическим
покрытиям, которые используются в качестве материала-связки при получении алмазно-
никелевых КЭП, в ИСМ НАН Украины осуществлено их формирование электрохимическим
способом из электролита типа Уоттса на асимметричном переменном токе частотой 50 Гц в
переменном магнитном поле.
Выявлены оптимальные технологические параметры формирования электролитиче-
ского никеля при ведении процесса на асимметричном переменном токе и при воздействии
МП в условиях нестационарного процесса осаждения. Путем варьирования заданными вели-
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
369
чинами как анодной, так и катодной силы тока, удалось получить менее пористые, более
равномерные осадки никеля с улучшенной адгезией к стальной подложке. Установлено су-
щественное влияние анодной поляризации, как при ведении процесса отдельно на асиммет-
ричном переменном токе, так и при электроосаждении в магнитном поле. Было замечено, что
магнитное поле интенсифицирует процесс осаждения. Рассчитаны значения выхода по току
никеля для каждого процесса осаждения по среднему значению плотности тока.
Определены физико-механические свойства полученных покрытий, а так же их мор-
фология и структура. С помощью метода сканирующей электронной микроскопии (СЕМ), и
измерений проведенных на микротвердомере ПМТ3 установлено, что в магнитном поле на
асимметричном переменном токе с коэффициентом асимметрии β = 3–12 можно сформиро-
вать слой металлического осадка с улучшенной адгезией и микротвердостью, которая в 1,7
раза превышает микротвердость никеля, осаждаемого на постоянном токе. Анализ результа-
тов показал, что размер наименьших зерен никеля составляет 0,075-0,16 мкм с увеличением
среднего значения плотности тока и образуется более мелкозернистая структура по всему
объему покрытия. Выявлено, что при осаждении в магнитном поле на изменение морфоло-
гии и твердости покрытий, существенно влияет задаваемая величина силы тока в анодный
полупериод. С повышением анодной силы тока, в случае осаждения в магнитном поле при
изменении коэффициента β = 2,5 - 4,5, достигается размер наименьших зерен 0,25-0,42 мкм.
Следует отметить, что в исследованном диапазоне заданных значений плотностей тока уда-
лось получить как мягкие, так и твердые покрытия, в процессе электроосаждения и в МП, и
просто на асимметричном переменном токе.
Выводы
Установлено воздействие задаваемых значений катодного и анодного тока на морфо-
логию, структуру, физико-механические характеристики электролитического никеля, осаж-
даемого на асимметричном переменном токе промышленной частотой, как в условиях нало-
жения магнитного поля, так и без его воздействия. Показано, что на формирование никеля
влияет амплитуда анодной силы тока. Путем варьирования силой тока в положительный
полупериод достигается изменение размера кристаллических зерен, при этом можно полу-
чить как твердые, так и мягкие электролитические никелевые осадки.
На основании полученных данных можно предположить, что способ электролитиче-
ского осаждение никеля на асимметричном переменном токе в магнитном поле применим
для формирования покрытий с заданными регулируемыми свойствами, а так же для получе-
ния алмазно-никелевых покрытий. В дальнейшем необходимо исследовать влияние этих
параметров на процесс совместного осаждения электролитического металла и зерен синтети-
ческих алмазов.
Литература
1. Антропов Л.И., Лебединский Ю.Н. Композиционные электрохимические покрытия и
материалы. К.: Техника, 1986. – 200 с.
2. Овчинников Е.В., Лещик С.Д., Струк, В.А. и др. Триботехнические характеристики
композиционных многослойных покрытий // Трение и износ. – 2000. – № 2. – С. 147–
157.
3. Костин Н. А. Перспектива развития импульсного электролиза в гальванотехнике //
Гальванотехника и обработка поверхности – 1992. – № 1 – 2. – С. 16–18.
4. Влияние поверхностно-активных веществ на электроосаждение композиционных ан-
тифрикционных покрытий / М. И. Быкова, И. В. Шкляная, Е. М. Чистяков, Л. И. Ан-
тропов: Тез. докл. к совещ. «Новая технология гальванических покрытий». – Киров,
1974. – С. 58–59.
5. Щур Н. А., Донченко М. И. О влиянии магнитного поля на процесс электроосаждения
никеля // Вісн. нац. техн. ун-ту «ХПІ». – 2006. – № 44. -– С. 60–66.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
370
6. Ganesh V., Vijayaraghavan D., Lakshminarayanan V. Fine grain growth of nickel electro-
deposit effect of applied magnetic field during deposition // Appl. Surf. Sci., – 2005. – Р.
285–295.
7. Matushima H., Ispas A., Bund A., Bozzini B. Fine grain growth of nickel electrodeposit ef-
fect of applied magnetic field during deposition // Electroanal. Chem. – 2008. – № 615(2). –
Р. 191–196.
Поступила 28.05.2009
УДК 621.921.34–492.2:666.233:539.89
К. А. Свирид; Г. А. Петасюк, Л. О. Романко, кандидаты технических наук,
В. С. Гаврилова, О. О. Бочечка, д-р техн. наук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ
ЗМІНА ЕЛЕКТРООПОРУ АЛМАЗНИХ ПОРОШКІВ, СИНТЕЗОВАНИХ
В СИСТЕМІ Mg–Zn–В–C, ПРИ ПРЕСУВАННІ
The electrical properties of the diamond powders synthesised in the Mg–Zn–В–C system
have been studied. The pressure dependence of the electrical resistance of the powders has been
measured.
Вступ
Створення електропровідних матеріалів на основі алмазу відкриває перспективи їх-
нього застосування в електроніці та електрохімії. Як відомо, алмаз є широкозонним діелект-
риком. Набуття електричної провідності алмазом відбувається при введенні в його ґратку
бору як домішки заміщення [1]. Ефективним способом такого введення є синтез алмазу в
системі Mg–Zn–В–C [2].
Експериментальне вивчення електричної провідності синтезованих порошків полягає
в вимірюванні вольт-амперних характеристик (ВАХ) стисненого порошку за допомогою спе-
ціально розробленої комірки, яка є прес-формою з матрицею, виготовленою з непровідного
матеріалу з високим питомим опором.
Метою нашої роботи є встановлення впливу тиску пресування на величину електрич-
ного опору брикетів, сформованих в стальній прес-формі з порошків, синтезованих в системі
Mg–Zn–В–C.
Методика дослідження
Синтез алмазу в системі Mg–Zn–В–C здійснювали при тиску біля 8 ГПа і температурі
порядку 1700°С в апараті високого тиску типу «тороїд» [3]. Шихта складалася з однорідної
суміші порошку сплаву MgZn і спектрального графіту. Графіт в якості домішки містив бли-
зько 0,007 % (за масою) бору. В шихту також додатково вводили бор. Продукт синтезу під-
давали термохімічній обробці для видалення металів та неалмазного вуглецю.
Пресування синтезованих порошків при тиску до 0,5 ГПа проводили в стальній прес-
формі діаметром 9 мм при зусиллі преса до 30 МН.
Опір зразків визначали методом вимірювання ВАХ при постійній силі струму, з вико-
ристанням спеціально розробленої вимірювальної комірки. Питомий опір розраховували з
врахуванням геометричних розмірів вимірювальної комірки. Досліджуваний порошок заси-
пали в комірку і на вимірювальному стенді проводили пресування порошку за допомогою
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22611 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:12:13Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Щур, Н.А. Шило, А.Е. 2011-06-26T21:50:09Z 2011-06-26T21:50:09Z 2009 Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле / Н.А. Щур, А.Е. Шило // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 367-370. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22611 541.12.012.5 This paper is described same aspects and results of influencing of the magnetic fields and altering asymmetric current on the nickel electroplating. It was found, what magnetic fields with altering current can be used during electrodepositing of nickel coatings with aim of forming controlling programmed properties. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле Article published earlier |
| spellingShingle | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле Щур, Н.А. Шило, А.Е. Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| title | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| title_full | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| title_fullStr | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| title_full_unstemmed | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| title_short | Электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| title_sort | электролитическое формирование никеляна асимметричном переменном токе в магнитном поле |
| topic | Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| topic_facet | Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22611 |
| work_keys_str_mv | AT ŝurna élektrolitičeskoeformirovanienikelânaasimmetričnomperemennomtokevmagnitnompole AT šiloae élektrolitičeskoeformirovanienikelânaasimmetričnomperemennomtokevmagnitnompole |