Kinetic Regularities of the Formation of Composite Electrolytic Coatings Containing Ultradispersed Diamond Particles
Loading...
Files
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ukraine
Abstract
ENG: The paper formulates the problem of joint electrolytic co-deposition of metal ions and ultradispersed diamond particles into a metal matrix. It presents the developed mathematical model that describes the mechanism and kinetics of the cathode process, mass transfer of metal ions and ultradispersed diamond particles. A satisfactory correlation with experimental data was obtained. The contribution of the thermal action of laser radiation to the intensification of the process of co-deposition of dispersed particles and metal ions was determined. It was found that the more intense penetration of dispersed phase particles into the forming coating during the laser stimulation of the electrodeposition process is due to the presence of a temperature gradient, which provides an additional supply of metal ions in the irradiation region. Based on the theoretical and experimental studies, we established the regularities of the influence of the number and size of nanoparticles on the strengthening properties of composite metal coatings. It was found that an increase in the temperature of an aqueous electrolyte solution in the cathode region during a laser-stimulated deposition process leads to an increase in the flux density of ultradispersed diamond particles, and, as a result, to an increase in the concentration of the dispersed phase in nickel composite coatings, which contributes to the formation of a finer crystalline structure of coatings, an improvement in adhesion, strength properties and increased wear resistance of coatings.
UKR: Сформульована задача сумісного електролітичного осадження іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу в металеву матрицю. Розроблено математичну модель, що описує механізм та кінетику катодного процесу, масоперенесення іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу. Отримано задовільну кореляцію з експериментальними даними. Визначено внесок теплової дії лазерного випромінювання в інтенсифікацію процесу співосадження частинок дисперсної фази та іонів металу. Встановлено, що більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у покриття, що формується у процесі стимуляції процесу електроосадження лазерним випромінюванням, обумовлене присутністю температурного градієнту, що забезпечує додаткове підведення іонів металу в області опромінювання. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу кількості та розміру наночастинок на зміцнюючі властивості композиційних металевих покриттів. Встановлено, що підвищення температури водного розчину електроліту у прикатодній області при лазерно-стимульованому процесі електроосадження призводить до збільшення густини потоку частинок ультрадисперсного алмазу, та, як наслідок, до збільшення концентрації дисперсної фази у нікелевих композиційних покриттях, що сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриттів, поліпшенню міцності, адгезійних властивостей та підвищенню зносостійкості покриттів.
UKR: Сформульована задача сумісного електролітичного осадження іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу в металеву матрицю. Розроблено математичну модель, що описує механізм та кінетику катодного процесу, масоперенесення іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу. Отримано задовільну кореляцію з експериментальними даними. Визначено внесок теплової дії лазерного випромінювання в інтенсифікацію процесу співосадження частинок дисперсної фази та іонів металу. Встановлено, що більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у покриття, що формується у процесі стимуляції процесу електроосадження лазерним випромінюванням, обумовлене присутністю температурного градієнту, що забезпечує додаткове підведення іонів металу в області опромінювання. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу кількості та розміру наночастинок на зміцнюючі властивості композиційних металевих покриттів. Встановлено, що підвищення температури водного розчину електроліту у прикатодній області при лазерно-стимульованому процесі електроосадження призводить до збільшення густини потоку частинок ультрадисперсного алмазу, та, як наслідок, до збільшення концентрації дисперсної фази у нікелевих композиційних покриттях, що сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриттів, поліпшенню міцності, адгезійних властивостей та підвищенню зносостійкості покриттів.
Description
V. Tytarenko: ORCID 0000-0001-6695-9810, E. Shtapenko: ORCID 0000-0001-7046-3578, V. Zabludovsky: ORCID 0000-0001-9930-2356; I. Tytarenko: ORCID 0000-0002-5692-0135
Keywords
ultrafine diamond particles, electrodeposition, laser stimulation of the electrodeposition process, composite electrolytic coatings, mechanical properties, частинки ультрадисперсного алмазу, електроосадження, лазерне стимулювання процесу електроосадження, композиційні електролітичні покриття, механічні властивості, КФ, КГВФ (ДІІТ), КІСЕ
Citation
Tytarenko V. V., Zabludovsky V. A., Shtapenko E. Ph., Tytarenko I. V. Kinetic Regularities of the Formation of Composite Electrolytic Coatings Containing Ultradispersed Diamond Particles. Physics and Chemistry of Solid State. 2022. V. 23, No. 3. P. 461–467. DOI: 10.15330/pcss.23.3.461-467.