Влияние элементов-аморфизаторов на структуру и свойства электролитических покрытий на основе железа

• Автор: Корешкова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Электролитическое железнение
1.2 Особенности структуры электролитических сплавов
на основе железа
1.2.1 Структурная и концентрационная неоднородность
1.2.2 Дисперсность
1.2.3 Дефекты кристаллического строения
1.2.4 Текстура покрытий
1.3 Свойства электроосажденных сплавов на основе железа
1.4 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Получение электролитических сплавов железо-фосфор
и железо-молибден
2.2 Определение плотности покрытий
2.3 Определение твердости
2.4 Испытание на растяжение
2.5 Определение вязкости разрушения
2.6 Определение конструктивной прочности
2.7 Измерение внутренних напряжений
2.8 Определение износостойкости покрытий
2.9 Оценка коррозионной стойкости
2.10 Световая микроскопия
2.11 Электронно-микроскопические исследования
2.12 Рентгеноструктурный анализ
2.13 Электронная спектроскопия

2.14 Мессбауэровская спектроскопия
2.15 Дифференциальный термический анализ
2.16 Статистическая обработка результатов исследований
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗО-ФОСФОР И ЖЕЛЕЗО-МОЛИБДЕН
3.1 Фазовое состояние сплавов
3.2 Элементный состав сплавов
3.3 Формирование текстуры покрытий
3.4 Структура покрытий
3.5 Термическая стабильность структуры покрытий
ГЛАВА 4 СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
ЖЕЛЕЗО-ФОСФОР И ЖЕЛЕЗО-МОЛИБДЕН
4.1 Внутренние напряжения в электролитических покрытиях
4.2 Твердость покрытий
4.3 Коррозионная стойкость покрытий
4.4 Износостойкость покрытий
4.5 Конструктивная прочность покрытий
4.6 Реализация результатов работы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время решение вопросов экономии металла, связанных с коррозионными процессами и износом деталей машин и конструкций, часто реализуется за счет изменения свойств поверхностных слоев изделий путем нанесения функциональных металлических покрытий. Среди разнообразных способов нанесения покрытий наиболее распространен в промышленности метод электролитического осаждения металлов и сплавов. Гальванопокрытия широко используются для защиты от коррозии и износа деталей машин в машиностроении, нефтегазодобывающей промышленности, на транспорте и в приборостроении. Это обусловлено сравнительной простотой процесса осаждения, доступностью контроля и автоматизации, практически неограниченными возможностями варьирования свойствами осаждаемых покрытий.
Для упрочнения и восстановления изношенных поверхностей деталей оборудования могут эффективно использоваться электролитические сплавы на основе железа. Последнее время особый интерес вызывают сплавы, которые в процессе электроосаждения имеют тенденцию к аморфизации. Формирование аморфно-кристаллической и аморфной структуры, связанное с влиянием вводимых в сплав элементов-аморфизаторов, приводит к кардинальным изменениям физико-механических и эксплуатационных свойств.
Для практического использования таких покрытий необходимо иметь четкие представления о структуре электролитических легированных аморфных сплавов, которая является связующим звеном между задаваемыми условиями осаждения и свойствами покрытий.

железом никелевых покрытий в интервале концентраций до 35% железа не снижает значимую коррозионную стойкость. Поэтому блестящие защитно-декоративные никелевые гальванопокрытия заменяют более дешевыми покрытиями из железо-никелевого сплава. При последующем увеличении содержания в покрытии железа до 50% скорость коррозии постепенно возрастает. Дальнейший рост содержания железа приводит к образованию двухфазных покрытий. В них помимо фазы твердого раствора никеля с ГЦК-решеткой появляется фаза твердого раствора железа с ОЦК-решеткой. Это приводит к резкому снижению коррозионной стойкости покрытий: потенциал коррозии смещается в отрицательную сторону на 0,13 В, скорость коррозии увеличивается более чем на порядок, а скорость анодного растворения в активной области - более чем на 2 порядка величины.
Заметное снижение коррозионной стойкости покрытий, содержащих более 50% железа, объясняется не только увеличением дисперсности и дефектности структуры, но и образованием в сплаве фазы с «рыхлой» кристаллической решеткой. Установлено, что в плотноупакованной ГЦК-решетке никеля на суммарный объем атомов металла приходится 74% всего объема и 26% на промежутки между ними, в ОЦК-решетке железа -68 и 32% соответственно. Поэтому энергия сцепления атомов металлов в ГЦК-решетке больше, чем в ОЦК-решетке. Это приводит к различной адсорбционной способности решеток по отношению к молекулам воды и анионами и сказывается на коррозионно-электрохимическом поведении данных гальванопокрытий.
Как установлено в работе [90], электролитические сплавы металлов подгруппы железа растворяются в кислых средах селективно. Этот вывод