blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-5-335-340blackmet-665Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESМЕТАЛЛОМАТРИЧНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ С НАНОКОМПОНЕНТАМИ: ФОРМИРОВАНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕMETALMATRIX PROTECTIVE COATINGS WITH NANOCOMPONENTS: FORMATION, PROPERTIES, APPLICATIONГалевскийГ. В.GalevskiiG. V.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов и химической технологии, директор Института металлургии и материаловедения

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Non-ferrous metallurgy and chemical engineering”, Director of the Institute of Metallurgy and Materials

kafcmet@sibsiu.ruРудневаВ. В.RudnevaV. V.

д.т.н., профессор кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Nonferrous metallurgy and chemical engineering”

ГарбузоваА. К.GarbuzovaA. K.

аспирант кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии

Postgraduate of the Chair “Non-ferrous metallurgy and chemical engineering”

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42РоссияSiberian State Industrial University 42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, RussiaRussian Federation201510062015585335340Copyright © Галевский Г.В., Руднева В.В., Гарбузова А.К., 20152015Галевский Г.В., Руднева В.В., Гарбузова А.К.Galevskii G.V., Rudneva V.V., Garbuzova A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/665

Исследованы условия электроосаждения, структура и физико-механические свойства (микротвердость, сцепление с основой, внутренние напряжения, износостойкость, токи коррозии) металломатричных композиционных покрытий на основе никеля с нанопорошком(НП) (размерный диапазон 0,02 – 0,08 мкм) карбида титана и его микропорошком (МП) (1 – 5 мкм). Установлено, что при электроосаждении никеля из электролита – суспензии металлический никель сначала осаждается на наночастицах, взвешенных в электролите, после чего наночастицы прочно прикрепляются к подложке, легко и равномерно врастают в осадок. В отличие от микропорошка, нанопорошок карбида является не только наполнителем, а выступает в качестве сильного структурообразователя в процессе электрокристаллизации никеля и обеспечивает ее массовый многозародышевый характер, что приводит к образованию покрытий с малыми размерами структурных фрагментов, характерного матового цвета, практически беспористых с повышенными физико-механическими свойствами. Покрытия содержат 97,39 % Ni; 1,79 % O; 0,65 % Ti; 0,17 % C. Отжиг покрытий в вакууме способствует повышению их сцепления с основой в 1,3 раза, микротвердости – в 1,2 раза, износостойкости – в 1,3 раза. Покрытие Ni – НП TiC рекомендовано для антикоррозионной защиты и упрочнения деталей, работающих на износ при средних окружных скоростях и невысоких удельных нагрузках.

Electrodeposition conditions, structure and physicomechanicalproperties (microhardness, coupling with a basis, internal tension,wear resistance, corrosion currents) of metalmatrix composite coverings on the basis of nickel with nanopowder (NP) of titanium carbide (dimensional range (0.02 – 0.08 microns)) and its micropowder (MT) (1 – 5 micron) were investigated. It was established that at electrodeposition of nickel from electrolyte – suspension metal nickel at first is besieged on the nanoparticles weighed in electrolyte then nanoparticles are strongly attached to a substrate, easily and evenly grow into a deposit. Unlike micropowder, nanopowder of carbide is not only a filler, and acts as a strong structure-forming agent in the course of electrocrystallization of nickel and provides its mass multigerminal character that leads to formation of coverings with small sizes of structural fragments, characteristic opaque color, almost pore-free with the increased physicomechanical properties. The coverings contained, %: Ni – 97.39; O – 1.79; Ti – 0.65; C – 0.17. Annealing of coverings in vacuum promotes increased their coupling with a basis in 1.3 times, microhardness - in 1.2 times, wear resistance in 1.3 times. Therefore the Ni – NP TiC covering can be recommended for anticorrosive protection and hardening of the details working very hard at average district speeds and low specific loadings

никелькарбид титанананопорошокмикропорошоккомпозиционное покрытиеэлектролит – суспензияусловия электроосажденияструктурафизико-механические свойстваnickeltitanium carbidenanopowdermicropowdercomposite coatingelectrolyte – suspensionelectrodeposition conditionsstructurephysicomechanical propertiesReferencesSaifullin R.S. Researches in the sphere of creation of composite electrochemical coatings (CEC) with dispersed phase of micro- and nanoparticles. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2009, no. 6, pp. 80–90. (In Russ.).Saifullin R.S. Researches in the sphere of creation of composite electrochemical coatings (CEC) with dispersed phase of micro- and nanoparticles. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2009, no. 6, pp. 80–90. (In Russ.).Desyatkova G.I., Yagodkina L.M., Savochkina I.E., Khaldeev G.V. Composite electrochemical coatings based on nickel. Zashchita metallov. 2002, Vol. 38, no. 5, pp. 525–529. (In Russ.).Desyatkova G.I., Yagodkina L.M., Savochkina I.E., Khaldeev G.V. Composite electrochemical coatings based on nickel. Zashchita metallov. 2002, Vol. 38, no. 5, pp. 525–529. (In Russ.).Tsupak T.E. Vysokoproizvoditel’nye protsessy elektroosazhdeniya nikelya i splava nikel’ – fosfor iz elektrolitov, soderzhashchikh karbonovye kisloty [High-perfermance processes of electrodeposition conditions of nickel and nickel – phosphorus alloy from the electrolytes containing carboxylic acids]: Dr. Chem. Sci. diss. Moscow, 2008. 40 p. (In Russ.).Tsupak T.E. Vysokoproizvoditel’nye protsessy elektroosazhdeniya nikelya i splava nikel’ – fosfor iz elektrolitov, soderzhashchikh karbonovye kisloty [High-perfermance processes of electrodeposition conditions of nickel and nickel – phosphorus alloy from the electrolytes containing carboxylic acids]: Dr. Chem. Sci. diss. Moscow, 2008. 40 p. (In Russ.).Dolmatov V.Yu. Modern industrial detonating nanodiamond technologies (ND) and the main field of their usage. In: Nanotekhnologii – proizvodstvu – 2006: Trudy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Nanotechnologies – for production – 2006: roceedings of the International scientific and practical conference] Moscow: Yanus-K, 2006, pp. 113–151. (In Russ.).Dolmatov V.Yu. Modern industrial detonating nanodiamond technologies (ND) and the main field of their usage. In: Nanotekhnologii – proizvodstvu – 2006: Trudy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Nanotechnologies – for production – 2006: roceedings of the International scientific and practical conference] Moscow: Yanus-K, 2006, pp. 113–151. (In Russ.).Shiryaeva L.S., Nozdrin I.V., Galevskii G.V., Rudneva V.V. The research of composite electrochemical coatings of nickel – chromium nanocarbonitrides. Gal’vanotekhnika i obrabotka poverkhnosti. 2014, no. 2, Vol. XXII, pp. 51–57. (In Russ.).Shiryaeva L.S., Nozdrin I.V., Galevskii G.V., Rudneva V.V. The research of composite electrochemical coatings of nickel – chromium nanocarbonitrides. Gal’vanotekhnika i obrabotka poverkhnosti. 2014, no. 2, Vol. XXII, pp. 51–57. (In Russ.).Rudneva V.V., Galevskii G.V. Peculiarities of electrodeposition conditions and features of composite coatings with nanocomponents. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2007, no. 3, pp. 39–43. (In Russ.).Rudneva V.V., Galevskii G.V. Peculiarities of electrodeposition conditions and features of composite coatings with nanocomponents. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2007, no. 3, pp. 39–43. (In Russ.).Kolpak V.P. Supply with crystallizer tubes of Continuous Casting Machines at JSC «Zapsibmetcombinat». In: 4-aya Mezhdunarodnaya konferentsiya «Oborudovanie i tekhnologii termicheskoi obrabotki metallov i splavov»: Sb. dokladov [The 4th International Conference “Equipment and technology of heat treatment of metals and alloys”: Reports]. Kharkiv: KhGU, 2003, pp. 58–60.Kolpak V.P. Supply with crystallizer tubes of Continuous Casting Machines at JSC «Zapsibmetcombinat». In: 4-aya Mezhdunarodnaya konferentsiya «Oborudovanie i tekhnologii termicheskoi obrabotki metallov i splavov»: Sb. dokladov [The 4th International Conference “Equipment and technology of heat treatment of metals and alloys”: Reports]. Kharkiv: KhGU, 2003, pp. 58–60.Sukhovol’skii S.V. Influence of chromium-nickel coatings of a crystallizer on the quality of continuous casting work pieces. In.: Aktual’nye problemy elektrometallurgii, svarki, kachestva. T. 1: Trudy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. [Actual problems of electrometallurgy, welding, quality. Vol. 1: Proceedings of the International scientific and practical conference]. Novokuznetsk: SibGIU, 2006, pp. 142–144. (In Russ.).Sukhovol’skii S.V. Influence of chromium-nickel coatings of a crystallizer on the quality of continuous casting work pieces. In.: Aktual’nye problemy elektrometallurgii, svarki, kachestva. T. 1: Trudy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. [Actual problems of electrometallurgy, welding, quality. Vol. 1: Proceedings of the International scientific and practical conference]. Novokuznetsk: SibGIU, 2006, pp. 142–144. (In Russ.).Gamayunov I.G., Baranov A.N. Corrosion protection of steel bars in aluminum electrolyzers. In.: Perspektivy razvitiya tekhnologii, ekologii i avtomatizatsii khimicheskikh, pishchevykh i metallurgicheskikh proizvodstv: Materialy nauchno-prakticheskoi konferentsiiGamayunov I.G., Baranov A.N. Corrosion protection of steel bars in aluminum electrolyzers. In.: Perspektivy razvitiya tekhnologii, ekologii i avtomatizatsii khimicheskikh, pishchevykh i metallurgicheskikh proizvodstv: Materialy nauchno-prakticheskoi konferentsii[Perspectives of technology development, ecology and automation of chemical, food and metallurgical processing: Works of scientific-practical conference]. Irkutsk: IrGTU, 2008, pp. 272–274. (In Russ.).[Perspectives of technology development, ecology and automation of chemical, food and metallurgical processing: Works of scientific-practical conference]. Irkutsk: IrGTU, 2008, pp. 272–274. (In Russ.).Gamburg Yu.D. Gal’vanicheskie pokrytiya. Spravochnik po primeneniyu [Galvanic coatings. Usage reference book]. Moscow: Tekhnosfera, 2006. 216 p.Gamburg Yu.D. Gal’vanicheskie pokrytiya. Spravochnik po primeneniyu [Galvanic coatings. Usage reference book]. Moscow: Tekhnosfera, 2006. 216 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.