Model of Dispersed Phase Particle Distribution in a Composite Electrolytic Coating
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Springer Science + Business Media, США
Abstract
EN: A model is proposed to evaluate distribution of dispersed phase particles in a composite metal coating. This model is based on calculation of degree of surface occupation by particles and their distribution in volume. Effective parameters applied for electrolytic composites evaluation at the microscale level were formulated, and method for the parameters evaluation was set out. It was shown that density of distribution and portion of particles with certain size in a coating depend on electrodeposition modes. Generation of higher-fine crystalline close-packed structures of coatings in conditions of pulse relative duration increase from 2 to 50 and unchanged current frequency 50 Hz is caused by both increase of oversaturation at the crystallization front that results in higher non-equilibrium process of crystallization and also by passivation effect of UDD particles on the surface which is formed. Non-equilibrium conditions of crystallization give rise to more intensive penetration of disperse phase particles with smaller size (~ 0.25–1 μm) into growing coating, decrease of microlayers thickness from 4 to 2 μm and increase of UDD particles concentration from 1.43 to 2.47 mas.%.
RU: Для оценки распределения частиц дисперсной фазы в композиционном металлическом покрытии предложена модель, основанная на расчете степени заполнения поверхности и плотности распределения частиц в объеме. Разработаны эффективные параметры оценки электролитических композиций на микроуровне и изложена методология их определения. Показано, что плотность распределения и доля частиц определенных размеров в покрытии зависят от режимов электроосаждения. Формирование более мелкокристаллических, плотно упакованных структур покрытий при увеличении скважности импульсов от 2 до 50 и неизменной частоте следования импульсов тока 50 Гц вызвано увеличением пересыщения на фронте кристаллизации, что приводит к более неравновесному процессу кристаллизации, а также пассивирующим действием частиц ультрадисперсного алмаза на формирующуюся поверхность. Неравновесные условия кристаллизации способствуют более интенсивному внедрению в формирующееся покрытие частиц дисперсной фазы меньшего размера (~0,25-1 мкм), уменьшению толщины микрослоев от 4 мкм до 2 мкм и увеличению концентрации частиц ультрадисперсного алмаза от 1,43 масс. % до 2,47 масс.%.
UK: Для оцінки розподілу часток дисперсної фази в композиційному металевому покритті запропонована модель, заснована на розрахунку ступеня заповнення поверхні і щільності розподілу часток в об’ємі. Розроблено ефективні параметри оцінки електролітичних композицій на мікрорівні і викладена методологія їх визначення. Показано, що щільність розподілу і частка частинок певних розмірів в покритті залежать від режимів електроосадження. Формування більш дрібнокристалічних, щільно упакованих структур покриттів при збільшенні шпаруватості імпульсів від 2 до 50 і незмінній частоті проходження імпульсів струму 50 Гц викликано збільшенням пересичення на фронті кристалізації, що призводить до більш нерівноважного процесу кристалізації, а також пасивуючою дією частинок ультрадисперсного алмаза на поверхню, що формується. Нерівноважні умови кристалізації сприяють більш інтенсивному впровадженню в покриття, що формується, частинок дисперсної фази меншого розміру (~ 0,25-1 мкм), зменшення товщини мікрошарів від 4 мкм до 2 мкм і збільшення концентрації частинок ультрадисперсного алмаза від 1,43 мас. % до 2,47 мас.%.
RU: Для оценки распределения частиц дисперсной фазы в композиционном металлическом покрытии предложена модель, основанная на расчете степени заполнения поверхности и плотности распределения частиц в объеме. Разработаны эффективные параметры оценки электролитических композиций на микроуровне и изложена методология их определения. Показано, что плотность распределения и доля частиц определенных размеров в покрытии зависят от режимов электроосаждения. Формирование более мелкокристаллических, плотно упакованных структур покрытий при увеличении скважности импульсов от 2 до 50 и неизменной частоте следования импульсов тока 50 Гц вызвано увеличением пересыщения на фронте кристаллизации, что приводит к более неравновесному процессу кристаллизации, а также пассивирующим действием частиц ультрадисперсного алмаза на формирующуюся поверхность. Неравновесные условия кристаллизации способствуют более интенсивному внедрению в формирующееся покрытие частиц дисперсной фазы меньшего размера (~0,25-1 мкм), уменьшению толщины микрослоев от 4 мкм до 2 мкм и увеличению концентрации частиц ультрадисперсного алмаза от 1,43 масс. % до 2,47 масс.%.
UK: Для оцінки розподілу часток дисперсної фази в композиційному металевому покритті запропонована модель, заснована на розрахунку ступеня заповнення поверхні і щільності розподілу часток в об’ємі. Розроблено ефективні параметри оцінки електролітичних композицій на мікрорівні і викладена методологія їх визначення. Показано, що щільність розподілу і частка частинок певних розмірів в покритті залежать від режимів електроосадження. Формування більш дрібнокристалічних, щільно упакованих структур покриттів при збільшенні шпаруватості імпульсів від 2 до 50 і незмінній частоті проходження імпульсів струму 50 Гц викликано збільшенням пересичення на фронті кристалізації, що призводить до більш нерівноважного процесу кристалізації, а також пасивуючою дією частинок ультрадисперсного алмаза на поверхню, що формується. Нерівноважні умови кристалізації сприяють більш інтенсивному впровадженню в покриття, що формується, частинок дисперсної фази меншого розміру (~ 0,25-1 мкм), зменшення товщини мікрошарів від 4 мкм до 2 мкм і збільшення концентрації частинок ультрадисперсного алмаза від 1,43 мас. % до 2,47 мас.%.
Description
V. Tytarenko: ORCID 0000-0001-6695-9810; V. Zabludovsky: ORCID 0000-0001-9930-2356; E. Shtapenko: ORCID 0000-0001-7046-3578
Keywords
composite electrolytic coating, ultra-dispersed diamond particles, degree of surface occupation, density of distribution, композиционное электролитическое покрытие, частицы ультрадисперсного алмаза, степень заполнения поверхности, плотность распределения, композиційне електролітичне покриття, частки ультрадисперсного алмазу, ступінь заповнення поверхні, щільність розподілу, КФ
Citation
Tytarenko V. V., Zabludovsky V. A., Shtapenko E. Ph. Model of Dispersed Phase Particle Distribution in a Composite Electrolytic Coating. Metallography, Microstructure, and Analysis. 2020. Vol. 9, No. 5. Р. 651–659 – DOI: 10.1007/s13632-020-00679-6.