Моделювання вмісту компонентів композиційних електролітичних покриттів від густини струму поляризації

Abstract

Електроосадження композиційних покриттів тугоплавкими металами та цирконієм з кобальтом дозволяє отримувати покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, недосяжних при використанні інших методів нанесення.. Однією з причин обмеженого використання електролітичного способу нанесення покриттів такими композитами є складність керування процесом. Властивості сплавів підгрупи заліза з тугоплавкими металами та їх композитами залежить не тільки від хімічного складу, тобто вмісту тугоплавкого компонента, але і від умов осадження. Варіювання густини струму поляризації дозволяє осаджувати покриття різного складу, а відповідно, і різних функціональних властивостей. Основу роботи становили експериментальні дослідження фізико-хімічних закономірностей електролітичного осадження композиційних покриттів на основі кобальта в гальваностатичному режимі. Метою роботи було розроблення математичної моделі залежності формування кобальтвмісних композиційних покриттів від густини струму поляризації. Проблема опису електрохімічного осадження металів, сплавів і композиційних покриттів є актуальною, оскільки математичне моделювання являє собою невід’ємну складову розробки нових та вдосконалення існуючих систем. Для керування складом композиційних електролітичних покриттів на основі кобальту запропонована математична модель, що дозволяє отримувати покритті напередзаданого складу при варіюванні густини робочого струму. Встановлено, що керування складом покриттів, зокрема вмістом Со, Мо, W, можна шляхом варіювання густини струму електролізу, використовуючи розроблені досить прості математичні моделі. Включення Zr до складу композиційних покриттів описується більш складною моделлю, в якій значення параметрів залежать як від концентрації компонентів електроліту, так і умов електролізу.

The composite coatings electrodeposition with the refractory metals and zirconium with cobalt makes it possible to obtain a coating with a unique combination of physicochemical properties that are unattainable when using other application methods. One of the reasons for the limited use of the electrolytic method of coating with such composites is the difficulty of controlling the process. The properties of alloys of the iron subgroup with refractory metals and composites depend not only on the chemical composition (the content of the refractory component) but also on the deposition conditions. Varying the polarization current density allows the creation of coatings of different compositions and, accordingly, different functional properties. The basis of the work was experimental research on the physicochemical patterns of electrolytic deposition of cobalt-based composite coatings by the galvanostatic current. The purpose of the work was to develop a mathematical model of the dependence of the cobalt containing composite coatings formation on the polarization current density. The problem of describing the electrochemical deposition of metals, alloys and composite coatings is relevant since mathematical modeling is an integral part of the development of new and improvement of existing systems. A mathematical model is proposed to control the composition of composite electrolytic coatings based on cobalt, which allows obtaining coatings of a predetermined composition when varying the density of the operating current. It has been established that the composition of coatings, in particular the content of Co, Mo, W, can be controlled by varying the electrolysis current density, using quite simple developed mathematical models. The inclusion of Zr in the composition of composite coatings is described by a more complex model, in which the parameter values depend on both the concentration of the electrolyte components and the electrolysis conditions.