Сафонов В. В., Шишурин С. А., Горбушин П. А., Венскайтис В. В. Влияние наноразмерных частиц оксида алюминия на морфологию, структуру и химический состав гальванического хрома // Научная жизнь. 2022. Т. 17. Вып. 6.

Сафонов Валентин Владимирович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Шишурин Сергей Александрович, д-р техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Горбушин Павел Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Венскайтис Вадим Викторович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.

Тел.: (845-2) 74-96-56
E-mail: safonow2010sgau@yandex.ru

В статье представлены результаты исследований по изучению морфологии, структуры и химического состава гальванического покрытия хрома, полученного при совместном соосаждении с наноразмерными частицами оксида алюминия. Наноразмерные частицы получали методом плазменной переконденсации исходного сырья. Гальванические покрытия хрома наносили из саморегулирующегося электролита хромирования на режимах твердого хромирования при постоянном воздействии ультразвука на электролит. Морфологию и структуру поверхностей получаемых покрытий исследовали с помощью растрового электронного микроскопа Mira II Tescan. В результате проведенных исследований установлено, что введение наноразмерных частиц оксида алюминия в электролит хромирования приводит к уменьшению размера зерна покрытия, что влечет за собой увеличение плотности дислокаций и как следствие микротвердости получаемого покрытия. Средний размер зерна у базового покрытия хрома составил 1,1 × 10^-4 см, что соответствовало плотности дислокаций 2,5 × 108 см^-2 и микротвердости 9,6 ГПа, в то время как у нанокомпозиционного электролитического покрытия на основе хрома средний размер зерна 7,2 × 10^-5 см, что соответствовало плотности дислокаций 5,7 × 10⁸ и микротвердости 14,32 ГПа. Анализ спектрограмм, полученных в результате эмиссионного анализа образцов с покрытиями показал, что нанокомпозиционное гальваническое покрытие хрома содержит элементы наноразмерных частиц, применяемых для его получения, которые отсутствуют в базовом покрытии. Это свидетельствует о внедрении наноразмерных частиц в покрытие в процессе его нанесения. Полученные результаты создают предпосылки к проведению дальнейших исследований и разработке алгоритма и методики управления физико-механическими свойствами получаемых покрытий путем внедрения в них заданного количества определенных наноразмерных частиц.

Список литературы:

1. Батищев А. Н., Голубев И. Г., Лялякин В. П. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники. – М. : Информагротех, 1995. – 295 с.

2. Бурак П. И., Голубев И. Г. Реализация инновационных технологий технического сервиса. – М. : Росинформагротех, 2014. – 160 с.
3. Бурумкулов Ф. Х., Лезин П. П. Работоспособность и долговечность восстанавливаемых деталей и сборочных единиц. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1993. – 120 с.
4. Власов П. А. Надежность сельскохозяйственной техники. – Пенза, 2001. – 124 с.
5. Голубев И. Г., Тараторкин В. М. Технологические процессы ремонтного производства. – М. : Академия, 2017. – 304 с.
6. Safonov V. V. [et al.] Effect of alumina nanoparticles on the structure and physicochemical properties of chromium coatings // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2015. – Vol. 51, № 6. – Pp. 517-522.
7. Sajjadnejad M., Abadeh H. Karimi, Omidvar H., et al. Assessment of tribological behavior of nickel-nano Si3N4 composite coatings fabricated by pulsed electroplating process // Surface topography-metrology and properties. – 2020. – Vol. 8 (2). – Article Number: 025009.
8. Safonov V. [et al.] Investigation of structure and wear resistance of nanocomposite coating of chemical nickel // Tribology in Industry. – 2018. – Vol. 40, № 4. – Pp. 529-537.
9. Dezfuli Saeid Mersagh, Sabzi Masoud. Deposition of ceramic nanocomposite coatings by electroplating process: A review of layer-deposition mechanisms and effective parameters on the formation of the coating // Ceramics international. – 2019. – Vol. 45 (17). – Pp. 21835–21842.
10. Сафонов В. В. [и др.] Cтруктура и физико-механические свойства композиционных гальванохимических покрытий // Вестник АПК Ставрополья. – 2014. – № 3 (15). – С. 77-80.
11. Бородин И. Н. Порошковая гальванотехника. – М. : Машиностроение, 1990. – 235 с.
12. Пат. 2207933 РФ, МПК B 22 F 9/12. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления / В. И. Кириллин, Э. К. Добринский, Е. А. Красюков, С. И. Малашин. – № 2001118997/02 ; заявл. 10.07.2001 ; опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.
13. Пат. 2238174 РФ, МПК B 22 F 9/14. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления / В. Ю. Мелешко, В. А. Карелин, Г. Я. Павловец, С. И. Малашин, Э. К. Добринский, Е. А. Красюков. – № 2003129029/02 ; заявл. 30.09.2003; опубл. 20.10.2004, Бюл. № 29.
14. Антропов Л. И., Лебединский Ю. Н. Композиционные электрохимические покрытия и материалы. – Киев : Техника, 1986. – 200 с.
15. Молчанов В. Ф. Получение комбинированных покрытий при хромировании. – Киев : Машиностроение, 1964. – 89 с.
16. Сайфуллин Р. С. Комбинированные электрохимические покрытия и материалы. – М. : Химия, 1972. – 167 с.
17. Пат. 2680116 РФ, МПК C25D 15/00, C25D 17/02. Установка для получения композиционных электролитических покрытий / В. В. Сафонов, Э. К. Добринский, С. А. Шишурин, С. В. Чумакова, П. А. Горбушин. – № 2018116958 ; заявл. 07.05.2018 ; опубл. 15.02.2019, Бюл. № 5.
18. Молчанов В. Ф. Хромирование в саморегулирующихся электролитах. – Киев : Техника, 1972. – 155 с.
19. Миркин Л. И., Уманский Я. С. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов : справочник; под ред. Я. С. Уманского. – М. : Физматлит, 1961. – 863 с.

INFLUENCE OF NANOSCALE ALUMINUM OXIDE PARTICLES ON MORPHOLOGY, STRUCTURE AND CHEMICAL COMPOSITION OF GALVANIC CHROMIUM

Safonov Valentin Vladimirovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Head of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Shishurin Sergey Alexandrovich, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Gorbushin Pavel Alexandrovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Venskaitis Vadim Viktorovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.

Keywords: composite coatings, nanoscale particles, chrome plating, morphology, microstructure, grain size, dislocation density, microhardness.

Abstract. The article presents the results of studies on the morphology, structure and chemical composition of chromium electroplating obtained by co-deposition with nanoscale aluminum oxide particles. Nanoscale particles were obtained by plasma recondensation of the feedstock. Electroplated chromium coatings were applied from a self-regulating chromium plating electrolyte in solid chrome plating modes with constant exposure to ultrasound on the electrolyte. The morphology and structure of the surfaces of the obtained coatings were studied using a Mira II Tescan scanning electron microscope. As a result of the conducted research, it was found that the introduction of nanoscale aluminum oxide particles into the chromium plating electrolyte leads to a decrease in the grain size of the coating, which entails an increase in the dislocation density and, as a consequence, the microhardness of the resulting coating. The average grain size of the chromium base coating was 1.1 × 10-⁴ cm, which corresponded to a dislocation density of 2.5 × 108 cm^-2 and a microhardness of 9.6 GPa, while the nanocomposite electrolytic coating based on chromium had an average grain size of 7.2 × 10^-5 cm, which corresponded to a dislocation density of 5.7 × 10⁸ and a microhardness of 14.32 GPa. The analysis of spectrograms obtained as a result of emission analysis of samples with coatings showed that the nanocomposition electroplating of chromium contains elements of nanoscale particles used to produce it, which are absent in the base coating. This indicates the introduction of nanoscale particles into the coating during its application. The obtained results create prerequisites for further research and development of an algorithm and methodology for controlling the physico-mechanical properties of the coatings obtained by introducing a given number of certain nanoscale particles into them.