Laser-Assisted Electrodeposition of Composite Carbon-Containing Nickel Coatings
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the N.A.S. of Ukraine, Kyiv
Abstract
ENG: The paper presents the study of the structure, protective and mechanical properties of nickel composite coatings modified with ultradispersed diamonds and electrodeposited under conditions of external stimulation by laser radiation. An analysis of the cathodic polarization curves shows that the presence of dispersed particles with a concentration of 2-15 g/l in the aqueous electrolyte solution leads to a shift in the cathodic potential to the electronegative region by 108-340 mV, respectively, that indicates an increase in charge-transfer resistance. Nickel composite coatings obtained by laser-assisted electrodeposition are characterized by a higher content of ultradispersed diamond particles in the coating (4.35-5.10 wt.%) as compared to the mode of deposition without laser irradiation (2.24-3.15 wt.%). In this case, the proportion of particles of smaller size (~0.25-1 µm) increases in the coatings. The more intense penetration of dispersed-phase particles into the emerging 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. Increased concentration of the dispersed phase in nickel composite coatings promotes formation of a finer crystalline coating structure, enhanced hardness, corrosion resistance, and wear resistance of the coatings.
UKR: У даній роботі представлено дослідження структури, захисних і механічних властивостей ніклевих композиційних покриттів, модифікованих ультрадисперсними діямантами, електроосаджених в умовах зовнішнього впливу лазерним випроміненням. Аналіза катодних поляризаційних кривих показала, що наявність у водному розчині електроліту дисперсних частинок із концентрацією у 2–15 г/л приводить до зміщення катодного потенціялу в електронеґативну область на 108–340 мВ відповідно, що вказує на збільшення опору передачі заряду. Ніклеві композитні покриття, одержані методом лазерного електроосадження, характеризуються вищим вмістом ультрадисперсних діямантових частинок у покритті (4,35–5,10 мас.%) порівняно зі способом осадження без лазерного опромінювання (2,24–3,15 мас.%). Водночас у покриттях збільшується частка частинок меншого розміру (~0,25–1 мкм). Більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у формівне покриття під час лазерної стимуляції процесу електроосадження зумовлено наявністю температурного ґрадієнту, який забезпечує додаткове надходження йонів металу в область опромінювання. Підвищена концентрація дисперсної фази в ніклевих композиційних покриттях сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриття, підвищенню твердости, корозійної стійкости та зносостійкости покриттів.
UKR: У даній роботі представлено дослідження структури, захисних і механічних властивостей ніклевих композиційних покриттів, модифікованих ультрадисперсними діямантами, електроосаджених в умовах зовнішнього впливу лазерним випроміненням. Аналіза катодних поляризаційних кривих показала, що наявність у водному розчині електроліту дисперсних частинок із концентрацією у 2–15 г/л приводить до зміщення катодного потенціялу в електронеґативну область на 108–340 мВ відповідно, що вказує на збільшення опору передачі заряду. Ніклеві композитні покриття, одержані методом лазерного електроосадження, характеризуються вищим вмістом ультрадисперсних діямантових частинок у покритті (4,35–5,10 мас.%) порівняно зі способом осадження без лазерного опромінювання (2,24–3,15 мас.%). Водночас у покриттях збільшується частка частинок меншого розміру (~0,25–1 мкм). Більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у формівне покриття під час лазерної стимуляції процесу електроосадження зумовлено наявністю температурного ґрадієнту, який забезпечує додаткове надходження йонів металу в область опромінювання. Підвищена концентрація дисперсної фази в ніклевих композиційних покриттях сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриття, підвищенню твердости, корозійної стійкости та зносостійкости покриттів.
Description
V. Tytarenko: ORCID 0000-0001-6695-9810, V. Zabludovsky: ORCID 0000-0001-9930-2356; I. Tytarenko: ORCID 0000-0002-5692-0135
Keywords
ultradispersed diamond particles, composite nickel coatings, laser-assisted electrodeposition, structure, mechanical and protective properties, ультрадисперсні діямантові частинки, композиційні нікелеві покриття, лазерностимульоване електроосадження, структура, механічні та захисні властивості, КГВФ, КІСЕ
Citation
Tytarenko V. V., Zabludovsky V. A., Tytarenko I. V. Laser-Assisted Electrodeposition of Composite Carbon-Containing Nickel Coatings. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. 2024. Vol. 22, Iss. 1. P. 41–52. DOI: https://doi.org/10.15407/nnn.22.01.041.