Дослідження впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування на функціональні властивості гетерооксидних покривів

Abstract

Наведено результати досліджень впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування в розчинах дифосфатного електроліту металевих платформ зі сплавів титану, як основи для формування гетерооксидних покривів з фотокаталітичною активністю, на рівень їх функціональних властивостей. Встановлено, що отримані в режимах ПЕО на платформах зі сплавів титану гетерооксидні покриви, до складу яких було інкорпоровано в ролі допантів сполуки цинку та вольфраму, демонструють фотокаталітичну активність в процесах деградації азобарвника під дією УФ опромінення. Підвищення концентрації оксигенвмісних сполук допантів в розчинах електролітівпозитивно впливає на їх інкорпорацію до складу монооксидної матриці композиту та морфологію і каталітичні властивості отриманих покривів. За результатами визначення морфологічних особливостей структури покривів доведено, що порівняно з монооксидом титану, як матеріалу фотокаталітичної платформи, гетерооксидні покриви мають більш розвинену глобулярну мікроструктуру поверхні, що позитивно впливає на рівень їх функціональних показників. Доведено симбатну залежність між вмістом інкорпорованих допантів і питомою площею поверхні покривів та їх фотокаталітичною активністю. Зазначено, що зміна фазової структури поверхневих шарів в процесі плазмо-електролітного формування покриву ТіО/ZnO-WO3 на поверхні металу-носія обумовлює і підвищення механічних характеристик отриманих покривів, зокрема мікротвердості майже вдвічі. Отримані результати можуть стати підґрунтям створення функціональних матеріалів для каталітичного знешкодження природних, синтетичних і техногенних токсикантів, що призведе до вирішення низки екологічних проблем як під час воєнної кризи, так і у період поствоєнного відновлення країни.

The results of a study of the influence of the parameters of plasma-electrolytic oxidation in diphosphate electrolyte solutions of metal platforms made of titanium alloys, as the basis for the formation of heterooxide coatings with photocatalytic activity, on the level of their functional properties are presented. It has been established that heterooxide coatings obtained in PEO modes on titanium alloy platforms, in which zinc and tungsten compounds were incorporated as dopants, demonstrate photocatalytic activity in the processes of azo dye degradation under UV irradiation. An increase in the concentration of oxygen-containing compounds of dopants in electrolyte solutions has a positive effect on their incorporation into the composition of the monoxide matrix of the composite, morphology and catalytic properties of the obtained coatings. Based on the results of determining the morphological features of the structure of the coatings, it was proved that, compared with titanium monoxide, as a material for a photocatalytic platform, heterooxide coatings have a more developed globular surface microstructure, which positively affects the level of their functional performance. A symbatic dependence between the content of incorporated dopants and the specific surface area of coatings, as well as their photocatalytic activity, has been proven. It is noted that the change in the phase structure of the surface layers in the process of plasma-electrolytic formation of the TiO/ZnO-WO3 coating on the surface of the carrier metal causes an increase in the mechanical characteristics of the resulting coatings, in particular, the microhardness almost doubles. The obtained results can become the basis for the creation of functional materials for the catalytic neutralization of natural, synthetic and man-made toxicants, which will lead to the solution of a number of environmental problems both during the war crisis and during the post-war reconstruction of the country.