Сафонов В. В., Шишурин С. А., Горбушин П. А., Остриков В. В. Седиментационная стойкость электролита-суспензии и микротвердость нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома // Научная жизнь. 2021. Т. 16. Вып. 1. С. 65-76. DOI: 10.35679/1991-9476-2021-16-1-65-76

Сафонов Валентин Владимирович,д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Шишурин Сергей Александрович, д-р техн. наук, доцент, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Горбушин Павел Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Остриков Валерий Васильевич, д-р техн. наук, зав. лабораторией «Использование смазочных материалов и отработанных продуктов», и. о. директора, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»: Россия, 392022, Тамбовская обл., г. Тамбов, Ново-рубежный переулок, 28.

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

Добавляя наноразмерные материалы в электролиты, можно получать покрытия с улучшенными физико-механическими свойствами. Гальванические покрытия находят применение для решения задач машиностроительного и ремонтного производства, как в автомобилестроении, так и в строительстве, авиационной, радиотехнической и электронной промышленности.Наибольший интерес представляли полититанаты калия. Для получения нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома для исследований была выбрана следующая группа наноразмерных частиц: Al₂O₃, AlN, SiC, TiC, WC, K₂O_nTiO₂.В статье рассмотрены способы повышения седиментационной стойкости электролитов для нанесения нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома. Для получения нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома был выбран саморегулирующийся электролит хромирования. Выбран способ плазменной переконденсации, позволяющий получать различные нанодисперсные материалы с размером частиц от 10 до 100 нм. Проведенные исследования показали, что наибольшей стойкостью обладает электролит-суспензия полученный путем обработки ультразвуковым генератором с частотой 22 кГц в течение 10–12 мин. Нанесение покрытий целесообразно проводить при постоянном действии ультразвуковых колебаний ультразвуковой ванны с частотой 18 кГц. Микротвердость покрытий, полученных таким способом, при использовании наноразмерных частиц Al₂O₃, достигает 14,1 ГПа, что в 1,03…1,21 раза больше микротвердости покрытий, полученных с другими частицами и в 1,47 раза больше микротвердости покрытий без добавления наноразмерных частиц.

Список литературы:

1. 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. – No. 6. – P. 517-522.

2. 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.
3. Safonov V. [et al.] Investigation of structure and wear resistance of nanocomposite coating of chemical nickel // Tribology in Industry. – 2018. – Vol. 40. – No. 4. – P. 529-537.
4. Deposition of ceramic nanocomposite coatings by electroplating process: A review of layer-deposition mechanisms and effective parameters on the formation of the coating / Dezfuli, Saeid Mersagh; Sabzi, Masoud // Ceramics international. – 2019. – Vol. 45 (17). – P. 21835–21842.
5. Сафонов В. В. [и др.] Cтруктура и физико-механические свойства композиционных гальванохимических покрытий // Вестник АПК Ставрополья. – 2014. – № 3 (15). – С. 77-80.
6. Кириллин В. И., Добринский Э. К., Красюков Е. А., Малашин С. И. Пат. 2207933 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/12. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления. – № 2001118997/02 ; заявл. 10.07.2001 ; опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.
7. Мелешко В. Ю., Карелин В. А., Павловец Г. Я., Малашин С. И., Добринский Э. К., Красюков Е. А. Пат. 2238174 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/14. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления. – № 2003129029/02 ; заявл. 30.09.2003; опубл. 20.10.2004, Бюл. № 29.
8. Антропов Л. И., Лебединский Ю. Н. Композиционные электрохимические покрытия и материалы. – Киев : Техника, 1986. – 200 с.
9. Бородин И. Н. Порошковая гальванотехника. – М. : Машиностроение, 1990. – 235 с.
10. Zimnyakov D. A. [et al.] Data on Energy-Band-Gap Characteristics of Composite Nanoparticles Obtained By Modification of the Amorphous Potassium Polytitanate in Aqueous Solutions of Transition Metal Salts // Data in Brief. – 2016. – Vol. 7. – P. 1383–1388.
11. Ковалева Д. С., Гороховский А. В., Третьяченко Е. В. Гетероструктурные наноматериалы на основе системы полититанат калия - переходный материал. Структура и фотокаталитические свойства // Дизайн. Материалы. Технология. – 2015. – №5(40). – С. 49-52.
12. Молчанов В. Ф. Получение комбинированных покрытий при хромировании. – Киев : Машиностроение, 1964. – 89 с.
13. Сайфуллин Р. С. Комбинированные электрохимические покрытия и материалы. – М. : Химия, 1972. – 167 с.
14. Гинберг А. М., Федотова Н. Я. Ультразвук в гальванотехнике. – М. : Металлургия, 1969. – 208 с.
15. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных. – Л. : Химия, 1973. – 152 с.
16. Сафонов В. В., Добринский Э. К., Шишурин С. А., Чумакова С. В., Горбушин П. А. Пат. 2680116 Российская Федерация, МПК C25D 15/00, C25D 17/02. Установка для получения композиционных электролитических покрытий. – № 2018116958 ; заявл. 07.05.2018 ; опубл. 15.02.2019, Бюл. № 5.
17. Молчанов, В. Ф. Хромирование в саморегулирующихся электролитах. – Киев : Техника, 1972. – 155 с.

SEDIMENTATION RESISTANCE OF ELECTROLYTE-SUSPENSION AND MICROHARDNESS OF NANOCOMPOSITE GALVANIC COATINGS BASED ON CHROMIUM

Safonov Valentin Vladimirovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Prof. of the Department "Technical Support of the Agro-Industrial Complex", Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov, Saratov, Russia.
Shishurin Sergey Alexandrovich, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the department "Technical Support of the Agro-Industrial Complex", Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov, Saratov, Russia.
Gorbushin Pavel Alexandrovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Department "Technical Support of the Agro-Industrial Complex", Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov, Saratov, Russia.
Ostrikov Valery Vasilievich, Dr. of Tech. Sci., head of the laboratory "Use of lubricants and spent products", acting director, All-Russian Research Institute for the Use of Equipment and Petroleum Products in Agriculture, Tambov, Russia.

Keywords: composite coatings, nanoscale particles, chroming, sedimentation resistance, ultrasound, microhardness.

Abstract. By adding nanosized materials to electrolytes, coatings with improved physical and mechanical properties can be obtained. Galvanic coatings are used to solve the problems of machine-building and repair production, both in the automotive industry and in construction, aviation, radio and electronic industries. The most interesting were potassium polytitanates. To obtain chromium-based nanocomposite electroplating coatings, the following group of nanosized particles was selected for research: Al₂O₃, AlN, SiC, TiC, WC, K₂O_nTiO₂. The article considers methods of increasing sedimentation resistance of electrolytes for application of nanocomposite electroplating coatings based on chromium. To obtain chromium-based nanocomposite electroplating coatings, a self-regulating chromium electrolyte was selected. The method of plasma re-condensation is selected, allowing to obtain various nanodisperse materials with particle size from 10 to 100 nm. Studies have shown that electrolyte suspension obtained by ultrasonic generator treatment with frequency of 22 kHz for 10-12 min is most resistant. Coating application should be carried out under constant action of ultrasonic oscillations of ultrasonic bath with frequency of 18 kHz. The microhardness of the coatings obtained by this method, using nano-sized particles Al₂O₃, reaches 14.1 GPa, which is 1.03... 1.21 times the microhardness of the coatings obtained with other particles and 1.47 times the microhardness of the coatings without adding nano-sized particles.