ORCID: 0000-0001-7660-0253 Руднєва С.І.
Актуальною проблемою сьогодення є створення наукового підгрунтя технології новітніх матеріалів з наперед заданими функціональними властивостями – фізико-механічними, радіопрозорістю, високим хімічним опором, електрофізичними, електро- і фотокаталітичною активністю та ін., що саме і зумовлює їх затребуваність [1]. Особливу увагу в умовах військової агресії проти нашої країни становлять матеріали і покриви, створені в царині монометалевих і синергетичних сплавів, металоксидних і композиційних систем, затребуваних для облаштування виробів і систем військового та подвійного призначення. Серед інноваційних економічно ефективних технологій синтезу наноструктурованих покривів синергетичними сплавами та металоксидними композитами провідну роль відіграють гальванохімічні, що повною мірою відповідає світовим трендам і вимогам Індустрії 4.0.
Серед наявних проблем в новітніх технологіях відзначимо визначення чинників, які дозволяють керувати процесами синтезу нанорозмірних структур, особливо при виробництві тонкошарових матеріалів [2]. З огляду на технологічні аспекти виробництва означених матеріалів цілком обгрунтованим і актуальним виглядає гальванохімічний синтез металоксидних композитів з металевою матрицею, в ролі другої фази яких використовуються оксиди алюмінію у формі корунду, тобто композиційні електрохімічні покриви (КЕП). Композити, армовані наночастинками, розглядаються як перспективні матеріали для роботи в умовах ударних динамічних впливів, оскільки мають підвищену, порівняно із звичайним структурним станом, твердість та зносостійкість. Перевагами таких технологій є застосування серійного обладнання, висока продуктивність, наявність сировинної бази та ряд інших позитивних ознак. Однією з проблем при реалізації означеної методології формування КЕП є необхідність застосування зміцнювальної фази у формі нанорозмірних частинок, технології виготовлення яких, їх собівартість, наявність постачальників та ін. створює численні науково-технічні та економічні проблеми. З огляду на такий стан речей нами опрацьовано технологію КЕП, за якою до складу електроліту, з якого формують металеву матрицю, вводять золь оксиду алюмінію, який містить дисперсну фазу наноразмірного оксиду алюмінію. Гідрозоль оксиду алюмінію одержували диспергуванням високотемпературної форми γ – Al2O3 у водному розчині при рН ≥ 13 з наступним декантуванням колоїдного розчину [3]. Диспергування частинок оксиду алюмінію відбувалось за рахунок часткового хімічного розчинення амфотерного оксиду в лужному розчині з утворенням гідроксокомплексів [Al(OH)4]-, які адсорбуються на поверхні оксиду алюмінію з утворенням колоїдних частинок
{m(Al2O3)·n[Al(OH4)]-·(n-x)Na+·yН2O }x-x·Na+·z·H2O
Стабільність колоїдних частинок забезпечується іонами [Al(OH)4]–, які є ефективними зарядотвірними частинками, а агрегаційна стабільність таких систем додатково забезпечується і тим, що для нанорозмірних частинок броунівський рух конкурує з седиментацією. Одержаний таким чином матеріал є перспективним для синтезу композитів з поліпшеними функціональними властивостями.
Одним з наочних прикладів реалізації опрацьованих методів синтезу КЕП було отримання фольг з металевою матрицею на основі міді, які включають до складу наноструктурний оксид алюмінію, а також дослідження фізико-хімічних та фізико-механічних властивостей синтезованих матеріалів. Фольги формували методом гальванопластики на підкладках із полірованої нержавіючої сталі AISI 304. Електролітичне формування фольги проводили з дифосфатного електроліту міднення з додаванням дисперсної фази нанорозмірного оксиду алюмінію за густини струму 2 - 3 А/дм2, температурі 20 - 25 ˚С, протягом 60 - 120 хв. Товщина досліджуваних фольг становила 20 – 50 мкм. Визначали такі фізико-механічні характеристики як мікротвердість, межа плинності та межа міцності залежно від вмісту вторинної фази. З концентраційних залежностей цих характеристик було встановлено, що із зростанням вмісту наноструктурного оксиду алюмінію в електроліті значення мікротвердості, межі плинності та міцності зростають при незначному зниженні пластичності, і досягають максимальних значень за вмісту дисперсної фази 1,5 – 2, 0 г/дм3. Частинки вторинної фази виступають у ролі надійного бар’єру для руху дислокацій, що характерно для дисперсного механізму зміцнення за Орованом. Середній розмір зерна чистої міді становив 5 - 7 мкм, а при отриманні КЕП, армованих Al2O3, розмір зерна міді зменшився до 1 мкм. Частинки допанту розташовані як у зернах, так і за межами зерен, при цьому структура матриці зберігається.
Список літератури
1. Yar-Mukhamedova G.Sh., Sakhnenko N.D., Ved M.V. Nanocomposite electrolytic coatings with defined functional properties. Almaty: Kazakh University, 2020. 180 p.
2. Нанохімія, наносистеми, наноматеріали / Волков С. В., Ковальчук Є. П., Огенко В. М., Решетняк О. В. К.: Наукова думка, 2008. 424 с
3. Sakhnenko M., Zhelavska Yu., Djenyuk A. Physical chemistry of dispersed systems. Kharkiv: FOP Panov A.M., 2021. 92 p.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter