Електрохімічне формування композиційних покриттів сплавами кобальту в імпульсному режимі

Abstract

Електроосадження композиційних покриттів тугоплавкими металами та цирконієм з кобальтом дозволяєотримувати покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, недосяжних при використанні іншихметодів нанесення. Варіюванням складу електроліту в гальваностатичному режимі не вдається отримати якіснікомпозиційні покриття с високим вмістом тугоплавких компонентів та виходом за струмом. Як альтернативузапропоновано використання імпульсного режиму електролізу, що дозволяє вдосконалити технологічний процес отриманнякомпозиційних покриттів. Підбір співвідношення тривалості імпульсу та паузи дозволяє уникати введення дорогих добавокі співосаджувати в сплав метали, які в гальваностатичному режимі отримати неможливо. Тому метою роботи буловстановлення параметрів електрохімічного нанесення композиційних покриттів кобальту з тугоплавкими металами іцирконієм з нетоксичних електролітів імпульсним електролізом. Використання імпульсного режиму при співвідношеннітривалості імпульсу 110-3-2010-3с и тривалості паузи 210-3-2010-3с та амплітуді катодної густини струму 2-10 А/дм2надає можливість одержати композиційні сплави на основі кобальту з підвищеним вмістом цирконію, молібдену івольфраму порівняно зі стаціонарним режимам. Підвищення робочих густин струму приводить до збільшення вмістутугоплавких металів в композиційних сплавах, що містять молібден, а також відбувається зменшення розміру зерен уповерхневому шарі сплаву Сo-Mo-WхОy. На підставі аналізу експериментальних досліджень встановлено вплив амплітудиструму і частоти імпульсів на вихід за струмом і склад композиційних покриттів Сo-Mo-WхОy, Co-W-ZrO2 і Co-Mo-ZrO2.Управління складом гальванічних сплавів Сo-Mo-WхОy, Co-Mo-ZrO2 і Co-W-ZrO2 в досить широкому діапазоні концентраційсплавотвірних компонентів досягається варіюванням параметрів імпульсного електролізу, що дозволяє адаптуватитехнологію нанесення до потреб сучасного ринку.Electrodeposition of refractory metals and zirconium in composite alloys with cobalt allows to obtain coatings with a unique combination of physicochemical properties that are unachievable while using other methods of covering. By varying the composition of the electrolyte in galvanostatic mode it is impossible to obtain high-quality composite coatings with a high content of refractory components and current efficiency. As an alternative, it was suggested the use of pulsed electrolysis mode that allows to improve the producing of composite coatings. The selection of the ratio of pulse duration and pause allows avoiding the introduction of expensive additives and co-depositing metals in the alloy, which is not possible in the galvanostatic mode. Therefore, the purpose of the work was to determine the parameters for electrochemical deposition of cobalt coatings with refractory metals and zirconium from non-toxic electrolytes by pulsed electrolysis. The use of pulse mode at a ratio of the pulse duration 110-3-2010-3 s and a pause duration of 210-3-2010-3 s and an amplitude of the cathodic current density of 2-10 A/dm2 allows to obtain cobalt-based composite alloys with an increased content of zirconium, molybdenum and tungsten as comparing with stationary modes. Increasing the operating current densities causes the increase of the refractory metals content in composite alloys that contain molybdenum, and also decreases the grain size of the Сo-Mo-WхОy alloy surface layer. Based on the analysis of the experimental studies, the dependencies of current amplitude and pulse frequency on the current efficiency and composition of Сo-Mo-WхОy, Co-W-ZrO2 and Co-Mo-ZrO2 alloy coating were determined. The control of the composition of Сo-Mo-WхОy, Co-W-ZrO2 and Co-Mo-ZrO2 galvanic alloys in a quite wide range of alloying components concentrations is being achieved by varying the parameters of the pulse electrolysis, which allows adapting of the deposition technology to the needs of the modern market.