Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства

Изучены электроосаждение покрытий из карбида вольфрама и диборида циркония, их физико-химические и механические свойства на стальных материалах. Покрытия повышают износостойкость стальных образцов в 6—11 раз, а абразивную стойкость — в 7—10 раз. Это позволяет рекомендовать нанесение покрытий карбида...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Малышев, В.В., Габ, А.И., Шахнин, Д.Б., Ускова, Н.Н., Устундаг, З.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2017
Назва видання:	Адгезия расплавов и пайка материалов
Теми:	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160548
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:	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства / В.В. Малышев, А.И. Габ, Д.Б. Шахнин, Н.Н. Ускова, З. Устундаг // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2017. — Вып. 50. — С. 73-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-160548
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1605482019-11-09T01:25:36Z Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства Малышев, В.В. Габ, А.И. Шахнин, Д.Б. Ускова, Н.Н. Устундаг, З. Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Изучены электроосаждение покрытий из карбида вольфрама и диборида циркония, их физико-химические и механические свойства на стальных материалах. Покрытия повышают износостойкость стальных образцов в 6—11 раз, а абразивную стойкость — в 7—10 раз. Это позволяет рекомендовать нанесение покрытий карбида вольфрама и диборида циркония из ионных расплавов для повышения поверхностной твердости, износостойкости, абразивной и коррозионной стойкости стальных материалов. Вивчено електроосадження покриттів з карбіду вольфраму і дибориду цирконію, їх фізико-хімічні та механічні властивості на сталевих матеріалах. Покриття підвищують зносостійкість сталевих зразків в 6—11 разів, а абразивну стійкість — в 7—10 разів. Це дозволяє рекомендувати нанесення покриттів карбіду вольфраму і дибориду цирконію з йонних розплавів для підвищення поверхневої твердості, зносостійкості, абразивної та корозійної стійкості сталевих матеріалів. The electrodeposition of tungsten carbide and zirconium diboride coatings on steelbased materials has been studied, as well as their physico-chemical and mechanical properties. These coatings increase the wear resistance of steel samples by 6—11 times, as well as the abrasion resistance — by 7—10 times. This allows us to recommend the tungsten carbide and zirconium diboride coatings deposition from ionic melts to increase the surface hardness, wear resistance, abrasion and corrosion resistance of steel materials. 2017 Article Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства / В.В. Малышев, А.И. Габ, Д.Б. Шахнин, Н.Н. Ускова, З. Устундаг // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2017. — Вып. 50. — С. 73-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0136-1732 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160548 621.357.1:546.261 ru Адгезия расплавов и пайка материалов Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
spellingShingle	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Малышев, В.В. Габ, А.И. Шахнин, Д.Б. Ускова, Н.Н. Устундаг, З. Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства Адгезия расплавов и пайка материалов
description	Изучены электроосаждение покрытий из карбида вольфрама и диборида циркония, их физико-химические и механические свойства на стальных материалах. Покрытия повышают износостойкость стальных образцов в 6—11 раз, а абразивную стойкость — в 7—10 раз. Это позволяет рекомендовать нанесение покрытий карбида вольфрама и диборида циркония из ионных расплавов для повышения поверхностной твердости, износостойкости, абразивной и коррозионной стойкости стальных материалов.
format	Article
author	Малышев, В.В. Габ, А.И. Шахнин, Д.Б. Ускова, Н.Н. Устундаг, З.
author_facet	Малышев, В.В. Габ, А.И. Шахнин, Д.Б. Ускова, Н.Н. Устундаг, З.
author_sort	Малышев, В.В.
title	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
title_short	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
title_full	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
title_fullStr	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
title_full_unstemmed	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
title_sort	электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160548
citation_txt	Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства / В.В. Малышев, А.И. Габ, Д.Б. Шахнин, Н.Н. Ускова, З. Устундаг // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2017. — Вып. 50. — С. 73-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Адгезия расплавов и пайка материалов
work_keys_str_mv	AT malyševvv élektroosaždeniepokrytijkarbidovmolibdenaivolʹframaizionnyhrasplavoviihfizikohimičeskiesvojstva AT gabai élektroosaždeniepokrytijkarbidovmolibdenaivolʹframaizionnyhrasplavoviihfizikohimičeskiesvojstva AT šahnindb élektroosaždeniepokrytijkarbidovmolibdenaivolʹframaizionnyhrasplavoviihfizikohimičeskiesvojstva AT uskovann élektroosaždeniepokrytijkarbidovmolibdenaivolʹframaizionnyhrasplavoviihfizikohimičeskiesvojstva AT ustundagz élektroosaždeniepokrytijkarbidovmolibdenaivolʹframaizionnyhrasplavoviihfizikohimičeskiesvojstva
first_indexed	2025-07-14T13:09:17Z
last_indexed	2025-07-14T13:09:17Z
_version_	1837627928486084608
fulltext	ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 73 УДК 621.357.1:546.261 В. В. Малышев, А. И. Габ, Д. Б. Шахнин, Н. Н. Ускова, З. Устундаг* ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ ПОКРЫТИЙ КАРБИДОВ МОЛИБДЕНА И ВОЛЬФРАМА ИЗ ИОННЫХ РАСПЛАВОВ И ИХ ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Изучены электроосаждение покрытий из карбида вольфрама и диборида циркония, их физико-химические и механические свойства на стальных материалах. Покрытия повышают износостойкость стальных образцов в 6—11 раз, а абразивную стойкость — в 7—10 раз. Это позволяет рекомендовать нанесение покрытий карбида вольфрама и диборида циркония из ионных расплавов для повышения поверхностной твердости, износостойкости, абразивной и коррозионной стойкости стальных материалов. Ключевые слова: молибден, вольфрам, карбиды, ионные расплавы, электроосаждение, физико-химические свойства. Нанесение покрытий на основе тугоплавких соединений металлов IV— VIб групп с углеродом, бором и кремнием является в ряде случаев наиболее эффективным, а иногда и единственно возможным средством решения сложных технических проблем [1—3]. Эти покрытия отличаются и другой важной особенностью — они экономически рентабельны, поскольку их применение позволяет в ряде случаев упростить технологию, а также заменить дорогостоящие и редкие металлы менее дефицитными без существенного изменения работоспособности деталей, конструкций и агрегатов. Износо- и жаростойкие покрытия позволяют увеличить срок службы и повысить надежность работы деталей машин и инструментов. В работе [4] отмечается перспективность нанесения покрытий из карбидов и боридов металлов IV—VI б подгрупп на носители катализаторов в качестве промежуточных или активных соединений или каталитических слоев. Одним из перспективных методов нанесения покрытий на основе туго- плавких соединений является высокотемпературный электрохимический синтез (ВЭС) из ионных расплавов [2, 3]. Ранее нами было осуществлено нанесение покрытий из карбида молибдена путем электролиза оксидных вольфрамат-молибдат-карбонатных расплавов [5] и изучены их физико- химические свойства на сталях [6]. Карбид вольфрама W2C и диборид циркония ZrB2 имеют более высокую микротвердость (30 и 31,5 ГПа) и температуру плавления (2795 и 3040 °С), чем карбид молибдена Mo2C [7], что позволяет ожидать повышенных физико-механических и эксплу- атационных характеристик изделий с такими покрытиями. * В. В. Малышев — доктор технических наук, профессор, директор Инженерно- технологического института Университета “Украина”, Киев; А. И. Габ — кандидат химических наук, доцент, там же; Д. Б. Шахнин — кандидат химических наук, доцент, там же; Н. Н. Ускова — кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. В. И. Вернадского НАН Украины, Киев; З. Устундаг —PhD, доцент Университета Думлупинар.  В. В. Малышев, А. И. Габ, Д. Б. Шахнин, Н. Н. Ускова, З. Устундаг, 2017 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 74 Нами разработаны способы электролитического нанесения покрытий W2C [8] и ZrB2 [9] из ионных расплавов. С учетом закономерностей электроосаждения вольфрама, циркония, углерода и бора из расплавов, термодинамических данных о напряжениях разложения соответствующих соединений и технологических особенностей осаждения покрытий из карбида вольфрама нами выбран галогенидно-оксидный расплав NaCl— LiF—Na2WO4—Na2CO3, а для покрытий из диборида циркония — галогенидный расплав NaCl—КCl—NaF—K2ZrF6—KBF4. Механизм высокотемпературного электрохимического синтеза в этих расплавах детально изучен в работе [10]. Методика исследования и материалы Электролиз расплавов осуществляли в графитовых контейнерах марки МПГ-7, которые одновременно служили анодами. Расплав готовили из предварительно просушенных реактивов NaCl, КCl и NaF марки ХЧ, а также K2ZrF6, KBF4, Na2WO4 и Na2CO3 марки ЧДА. Электролит очищали электролизом при катодной плотности тока 10—15 А/дм2 до достижения устойчивого осаждения сплошного покрытия. Катоды — стальные плас- тины размерами 1 × 2 см на никелевом токоподводе. Осадки подвергали рентгено- и металлографическому анализу. Толщину покрытия и скорость осаждения оценивали гравиметрически, а также микрометром ВТО-25 и индикатором 2ИГМ на плоскопараллельных пластинках. Микротвердость на поперечном шлифе определяли прибором ПМТ-3 при нагрузке 1 Н; параметры решетки — дифрактометром ДРОН-4 в СuКα-излучении; толщину покрытий — индикатором 2ИГМ, а в отдельных случаях — металлографически. Стационарные и нестационарные токовые режимы задавали потенциостатом ПИ-50.1. Микроанализ шлифов проводили на оптических металлографических микроскопах МИМ-8М и Эпиквант. Распределение элементов между покрытием и основой выявляли микрорентгеноспектральным анализом на анализаторе МS-46 Саmеса. Для определения пористости покрытий, нанесенных на стальную поверхность, применяли раствор феррицианида калия (К3[Fe(CN)6] — 10 г/л, NaCl — 20г/л). Продолжительность испытания — 5 мин. Прочность сцепления осадков с основой оценивали в процессе испытаний на износостойкость на машине СМЦ-2 при удельной нагрузке 5 МПа в среде трансформаторного масла. Испытания на абразивную стойкость образцов стали 45 с покрытиями выполняли в соответствии с ГОСТ 23208-89 в среде электрокорунда фракции 150 мкм при твердости 45 МПа. Стойкость против общей коррозии изучали при полном погружении в агрессивную среду. Методики испытаний, литературные ссылки на них, а также физико-химические свойства гальванопокрытий Мо2С (для сравнения с покрытиями настоящей работы) приведены в работе [6]. Результаты исследований и их обсуждение Влияние параметров электролиза на состав и структуру покрытий В работе [8] для расплава NaCl—LiF (3 : 1) (% (мас.)) определены области потенциалов выделения вольфрама, углерода и карбида вольфрама. ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 75 Вольфрам восстанавливается из вольфрамат-иона при потенциалах на 100—150 мВ отрицательнее, чем углерод из карбонат-иона. При концентрациях, соответствующих составу расплавов для осуществления синтеза, электровосстановление вольфрамат- и карбонат-ионов проходит одновременно в достаточно узком интервале потенциалов (рис. 1). Вольфрам и углерод способны образовывать два карбида — WC и W2C. Добиться кристаллизации WC в виде сплошного осадка практически невозможно, поскольку WC образуется при некотором избытке свободного углерода, а углерод, как известно, пассивирует фронт роста электролических осадков [8]. Поэтому для кристаллизации карбида вольфрама в виде сплошного осадка необходим более точный контроль процесса электросинтеза и проводить его необходимо в режиме получения W2C. Эксперименты при 1173 К показали, что для осаждения покрытий карбида вольфрама можно использовать расплав, содержащий 5% (мас.) Na2WO4. При содержании Na2CO3 до 0,2% (мас.) на катоде выделяются Рис. 1. Вольтамперограммы расплава NaCl—LiF (3 : 1 (% мас.)) (1) при после- довательном добавлении Na2WO4 (2—4) и Na2CO3 (5—7), моль/см3: 2 — 1,1·10-4; 3 — 1,6·10-4; 4 — 2,8·10-4; 5 — 0,6·10-4; 6 — 1,3·10-4; 7 — 3,2·10-4. T = 1123 K, катод — Pt, скорость поляризации — 0,1 В/с Fig. 1. Voltammograms of melt NaCl—LiF (3 : 1 (% wt.)) (1) with successive addition of Na2WO4 (2—4) and Na2CO3 (5—7), mol/cm3: 2 — 1,1·10-4; 3 — 1,6·10-4; 4 — 2,8·10-4; 5 — 0,6·10-4; 6 — 1,3·10-4; 7 — 3,2·10-4. T = 123 K, cathode — Pt, polarization rate — 0,1 V/s i· 10 3 , A ·с м -2 –E, В 1 2 3 4 5 6 7 20,0 5,0 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 76 сплошные осадки сплавов W—W2C, состав которых также зависит от концентрации карбоната. При концентрации 0,2—0,5% (мас.) Na2CO3 появляются сплошные осадки W2C, при 0,5—1,0% (мас.) — сплошные осадки W2C—WC, а при еще больших концентрациях — несцеплен- ный осадок W2C—WC. Для изучения влияния других параметров электролиза на свойства и структуру покрытий W2C выбран оптимальный расплав NaCl—LiF— 5Na2WO4—0,4 Na2CO3 (% (мас.)). Сплошные осадки получены при 1073— 1173 К. При меньшей температуре наряду с металлом или карбидом осаж- даются оксиды вольфрама. Хорошо сцепленные равномерные и беспорис- тые покрытия получены при катодной плотности тока 2—15 А/дм2 и скорости осаждения 2—20 мкм/ч (рис. 2). Выход покрытий W2C по току — до 40—50%, их толщина — до 50 мкм. Низкий выход покрытия по току обусловлен нарушением роста осадка в результате его пассивации образующимся при электродной реакции оксидом лития. В дальнейшем карбид осаждается в виде покрытия и главным образом порошка, в результате толщина покрытий не превышает 50 мкм. а б Рис. 2. Зависимости скорости осаждения покрытий (a) и выхода по току (б) на образцах Ст. 3 от плотности тока. Покрытия — Mo2C (1) [5], W2C (2), ZrB2 (3) Fig. 2. Dependence of deposition rate of coatings (a) and current output (б) onto the St. 3 samples from the current density. Coating — Mo2C (1) [5], W2C (2), ZrB2 (3) 1 2 3 1 2 3 2 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 77 Размер зерна покрытий уменьшали, применяя реверсивный режим электролиза (рис. 3). Отношение длительности катодного импульса к анодному τк/τа, изменяли в пределах 30—60, длительность анодного периода составляла 0,5—1,5 с при плотности тока 15—50 А/дм2. В результате удалось увеличить толщину карбидного покрытия до 100 мкм. Оптимальные параметры реверсного режима: τк = 45 с, τа = 1,5 с, iк = 8— 10 А/дм2, iа = 20—30 А/дм2. Посредством хроновольтамперметрических исследований [9] установлено, что обеспечить устойчивый разряд совместных комплексов циркония и бора можно, если поддерживать в расплаве КCl—NaCl молярное соотношение [Zr(IV) + B(III)] : [F -] > 1 : 4 (при соотношении [Zr(IV)] : [B(III)] = 1 : 2). При этих условиях вместо парциальных волн электровосстановления комплексов циркония и бора на вольтамперо- граммах появляется волна электровосстановления хлоридно-фторидных гетероядерных комплексов циркония и бора (рис. 4). Однородная фаза диборида циркония при этом образуется в широком интервале плотностей тока. Абсолютная величина суммарной концентрации Zr(IV) и B(III) в электролите (в интервале 0,6—30% (мас.)) не оказывает существенного влияния на состав продукта и технико-экономические показатели процесса. Исследования показали, что температурный порог начала синтеза в изучаемом расплаве находится в интервале 923—943 К. Оптимален для получения покрытий интервал 1073—1173 К при катодной плотности тока 5—20 А/дм2. Рис. 3. Зависимости амплитуды шероховатости покрытий на образцах Ст. 3 от продолжительности электролиза: 1—3 — постоянный ток іk = 6 A/дм2; 4—6 — реверсный режим осаждения. Покрытия — Мо2С (1, 4) [5]; W2C (2, 5); ZrB2 (3, 6) Fig. 3. Dependences of the coatings roughness amplitude at St. 3 samples from the electrolysis duration: 1—3 — constant current іk = 6 A/dm2; 4—6 — reverse mode of precipitation. Coating — Мо2С (1, 4) [5]; W2C (2, 5); ZrB2 (3, 6) 1 2 3 6 5 4 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 78 Рис. 4. Циклические вольтамперограммы: 1 — электровосстановление комплексов циркония в расплаве КСl—NaСl—NaF—K2ZrF6 {CZr = = 5·10-5 моль/см3, [Zr(IV)] : [F -] = 1 : 15}; 2 — электровосстановление комплексов бора в рас- плаве KCl—NaCl—KBF4 {CB = 1·10-4 моль/см3, [B(III)] : [F -] = 1 : 15}; 3 — синтез диборида циркония в расплаве KCl—NaCl—NaF— K2ZrF6—KBF4 {[Zr(IV)] + B(III) : [F -] = 1 : 15} Fig. 4. Cyclic voltammograms: 1 — electroreduction of zirconium complexes in the melt of KCl—NaCl—NaF—K2ZrF6 {CZr = = 5·10-5 mol/cm3, [Zr(IV)] : [F -] = 1 : 15}; 2 — electroreduction of boron complexes in the melt KCl—NaCl—KBF4 {CB = 1·10-4 mol/cm3, [B(III)] : [F -] = 1 : 15}; 3 — synthesis of zirconium diboride in the melt KCl—NaCl— NaF—K2ZrF6—KBF4 {[Zr(IV)] + B(III) : [F -] = = 1 : 15} Физико-химические и эксплуатационные свойства покрытий Внешне покрытия представляют собой темно-серые мелкокристал- лические осадки со столбчатой структурой (рис. 5). Концентрация металлических примесей, по данным микрорентгеноспектрального анализа, включая Al, Cr, Ni и Fe, составляла 2·10-2—5·10-4% (мас.). При таком содержании они не влияют заметно на структуру покрытий. Отсутствие отслаивания покрытий при различных вариантах испытания косвенно подтверждает высокую прочность сцепления. Пористость покрытий определяли, накладывая на испытуемую поверхность покрытых образцов сталей 3 и 45 фильтровальную бумагу, пропитанную раствором феррицианида калия. Среднее число пор на 100 см2 при оптимальных режимах нанесения покрытий не превышает 4—7, что равносильно беспористости. 6,25·10-2 1 2 3 –Е, В ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 79 Микротвердость покрытий карбида молибдена составляет 18—19 [6], карбида вольфрама — 29—31, диборида циркония — 31—32 ГПа. Качественный и полуколичественный микрорентгеноспектральный анализы шлифов поперечных сечений на электронном зонде МS-46 Саmеса показали наличие диффузионной зоны, обеспечивающей адгезию покрытия к основе. Непрерывность перехода покрытия в основу подтверждается стереосканограммами сколов покрытых образцов. Испытанию на износо- и абразивную стойкость подвергали образцы стали 45 с различными покрытиями. Контртело — закаленная сталь 45. В результате нанесения карбидомолибденовых покрытий износостойкость образцов увеличилась в 5—7 раз [5], карбидовольфрамовых — в 6—9 раз, диборидоциркониевых — в 8—11 раз. Абразивная стойкость образцов Рис. 5. Микроструктуры поверхностей карбида вольфрама (а) и диборида циркония (б), осажденных на стальные образцы Fig. 5. Microstructures of the surfaces of tungsten carbide (a) and zirconium diboride (б) deposited onto steel samples Рис. 6. Гистограмма абразивной стойкости образцов стали 45 (1) и гальванопокрытий Mo2C (2) [5], W2C (3) и ZrB2 (4) Fig. 6. Histogram of the abrasion resistance of the samples: 1 — steel 45; 2 — electroplating of Mo2C [5]; 3 —electroplating W2C; 4 — electroplating ZrB2 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 80 стали 45 с карбидомолибденовыми покрытиями увеличилась в 4—6 раз [5], карбидовольфрамовыми — в 7—8 раз, диборидоциркониевыми — в 8—10 раз (рис. 6). Коррозионную стойкость изделий из стали 3, покрытых W2C и ZrB2, проверяли в 3%-ном растворе хлорида натрия в течение 96 ч, в концентри- рованных растворах НСl (38% (мас.)), Н2SO4 (95,1% (мас.)) и Н3РО4 (85,9% (мас.)) при комнатной температуре в течение 20 ч и в нагретых до 80 ºС, но разбавленных до концентрации 9,5% (мас.) этих же кислотах в течение 8,5 ч. Скорость коррозии оценивали по убыли массы. Результаты коррозионных испытаний с соответствующими группами и баллами стойкости представлены в табл. 1 и 2. Коррозионная стойкость изделий возрастает в 10—3000 раз по сравнению с основой, а в отдельных средах покрытые образцы практически не корродируют. Т а б л и ц а 1. Отрицательный показатель изменения массы и средняя скорость коррозии основы из стали 3 и ее образцов с покрытиями из карбида вольфрама , T a b l e 1. Negative mass change index and average corrosion rate of the steel 3 substrate and its samples with tungsten carbide coatings , Коррозионная среда г/(м2·ч) мм/ч Группа, балл 3%-ный раствор NaCl 0,58— 0,66 0,047— 0,056 0,65— 0,75 0,045— 0,054 12—16 Устойчивые, балл 4 Раствор НСl (9,5 мол. доля), Т = 70—80 °С 599— 689 0,78— 1,15 571— 657 0,74— 1,09 520— 882 Снижена устойчивость, балл 4 Раствор H2SO4 (9,5 мол. доля), Т = 70—80 °С 265— 282 0,25— 0,27 297— 317 0,24— 0,25 1018— 1128 Устойчивые, балл 5 Раствор Н3РО4, Т = 70—80 °С 530— 571 0,25— 0,27 542— 594 0,24— 0,26 1960— 2290 Устойчивые, балл 5 HCl конц. 332— 370 1,04— 2,29 373— 415 0,99— 2,18 143— 360 Малоустой- чивые, балл 8 H2SO4 конц. 5,26— 6,04 0,02— 0,03 5,91— 6,78 0,02— 0,03 146— 232 Устойчивые, балл 5 Н3РO4 конц. 13— 15 0,10 15— 17 0,09— 0,15 85— 150 Устойчивые, балл 5 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 81 Т а б л и ц а 2. Отрицательный показатель изменения массы и средняя скорость коррозии основы из стали 3 и ее образцов с покрытиями из диборида циркония , T a b l e 2. Negative mass change index and average corrosion rate of the steel 3 substrate and its samples with zirconium diboride coatings , Коррозионная среда г/(м2·ч) мм/ч Группа, балл 3%-ный раствор NaCl 0,58— 0,66 0,031— 0,043 0,65— 0,75 0,041— 0,048 13—21 Устойчивые, балл 4 Раствор НСl (9,5 мол. доля), Т = 70—80 °С 599— 689 0,063— 0,081 571— 657 0,061— 0,082 7395— 10936 Устойчивые, балл 4 Раствор H2SO4 (9,5 мол. доля), Т = 70—80 °С 265— 282 0,19— 0,23 297— 317 0,21— 0,22 1152— 1484 Устойчивые, балл 5 Раствор Н3РО4, Т = 70—80 °С 530— 571 0,15— 0,19 542— 594 0,19— 0,21 2789— 3806 Устойчивые, балл 5 HCl конц. 332— 370 0,96— 1,56 373— 415 0,83— 1,56 213— 385 Малоустой- чивые, балл 7 H2SO4 конц. 5,26— 6,04 0,01— 0,03 5,91— 6,78 0,01— 0,02 175— 604 Устойчивые, балл 5 Н3РO4 конц. 13—15 0,06— 0,09 15—17 0,08— 0,11 144— 250 Устойчивые, балл 5 Выводы Для повышения поверхностной твердости, износостойкости, абразивной и коррозионной стойкости стальных материалов могут быть рекомендованы гальванопокрытия из карбида вольфрама и диборида циркония, нанесенные из ионных расплавов методом высокотемпературного электрохимического синтеза. РЕЗЮМЕ. Вивчено електроосадження покриттів з карбіду вольфраму і дибориду цирконію, їх фізико-хімічні та механічні властивості на сталевих матеріалах. Покриття підвищують зносостійкість сталевих зразків в 6—11 разів, а абразивну стійкість — в 7—10 разів. Це дозволяє рекомендувати нанесення покриттів карбіду вольфраму і дибориду цирконію з йонних розплавів для підвищення поверхневої твердості, зносостійкості, абразивної та корозійної стійкості сталевих матеріалів. Ключові слова: молібден, вольфрам, карбіди, іонні розплави, електроосадження, фізико-хімічні властивості. 1. Самсонов Г. В. Тугоплавкие покрытия / Г. В. Самсонов, А. В. Эпик. — М. : Металлургия, 1973. — 400 с. 2. Шаповал В. И. Современные проблемы высокотемпературного электрохимического синтеза соединений переходных металлов IV— VIА групп / [В. И. Шаповал, В. В. Малышев, И. А. Новоселова, Х. Б. Кушхов] // Успехи химии. — 1995. — 64, № 2. — С. 133—141. ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2017. Вып. 50 82 3. Малышев В. В. Успехи высокотемпературного электрохимического синтеза в ионных расплавах на рубеже веков / В. В. Малышев, Х. Б. Кушхов // Журн. общ. химии. — 2004. — 74, вып. 8. — С. 1233—1240. 4. Гордиенко П. С. Электрохимический синтез на поверхности металлов структур, перспективных для применения в катализе / [П. С. Гордиенко, В. С. Руднев, С. В. Гнеденков и др.] // Журн. прикладной химии. — 1995. — 68, вып. 6. — С. 971—974. 5. Onischenko V. A. Acidic-basic interactions sn tungstate melts based on tungsten electroplating out of them / [V. A. Onischenko, V. V. Soloviev, L. A. Chernenko, V. V. Malyshev] // Mater. und Werkstofftechnik (Mater. Sci. and Engineering Technology). — 2015. — 45, No. 11. — P. 1030—1038. 6. Malyshev V. V. Management of composition cathodic products in the electrolysis of molybdenum-, tungsten- and carbon-bearing halogenide- ohide and oxide melts / [V. V. Malyshev, V. V. Soloviev, L. A. Chernenko, V. N. Rozhko] // Ibid. — 2015. — 45, No. 11. — P. 67—72. 7. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / Под ред. Т. Я. Косолаповой. — М. : Металлургия, 1986. — 928 с. 8. Malyshev V. Chapter 4.9. galvanic coatings of molybdenum and tungsten carbides from oxide melts: Electrodeposition and initial stages of nucleation / [V. Malyshev, D. Shakhnin, A. Gab et al.] // Molten Salts Chemistry and Technology (Eds.: M. Gaune-Escard, G. M. Haarberg). — Wiley, 2014. — P. 303—317. 9. Malyshev V. Chapter 4.8. Effect of electrolysis parameters on the coatings composition and properties during electrodeposition of tungsten carbides and zirconium diborides / [V. Malyshev, D. Shakhnin, A. Gab et al.] // Ibid. — Wiley, 2014. — P. 295—301. 10. Заруцкий И. В. Электрохимия галогенидных комплексов бора во фторидно-хлоридных расплавах / И. В. Заруцкий, В. В. Малышев, В. И. Шаповал // Расплавы. — 1999. — № 4. — С. 83—91. Поступила 10.12.17 Malyshev V. V., Gab A. I., Shakhnin D. B., Uskova N. N., Ustundag Z. Electrodeposition of molybdenum and tungsten carbides coatings from ionic melts and their physico-chemical properties The electrodeposition of tungsten carbide and zirconium diboride coatings on steel- based materials has been studied, as well as their physico-chemical and mechanical properties. These coatings increase the wear resistance of steel samples by 6—11 times, as well as the abrasion resistance — by 7—10 times. This allows us to recommend the tungsten carbide and zirconium diboride coatings deposition from ionic melts to increase the surface hardness, wear resistance, abrasion and corrosion resistance of steel materials. Keywords: molybdenum, tungsten, carbides, ionic melts, electro-deposition, physico- chemical properties.

Электроосаждение покрытий карбидов молибдена и вольфрама из ионных расплавов и их физико-химические свойства

Репозитарії

Схожі ресурси