Регистрация / Вход
Прислать материал

Определение концентрации наночастиц оксида алюминия в композиционном электрохимическом покрытии

ФИО: Попова К. С.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: к.т.н., доц. Полушин Н.И.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Академическая группа: ФХ-10-2

Важным преимуществом композиционных электрохимических покрытий по сравнению с другими покрытиями является твердость и прочность, которые могут достигать широких пределов за счет объемного содержания дисперсной фазы, ее размеров и расстояния между упрочняющими частицами. Таким образом, исследование оптимальных размеров и концентрации дисперсных частиц в покрытии является одной из основных научных и технологических задач в этой области.

В данной работе приводятся результаты исследования нанопорошка оксида алюминия, полученного методом плазменного синтеза, и композиционных электрохимических покрытий (КЭП). При пропускании электрического тока на электроды в электролитической ванне происходит соосаждение наночастиц вместе с металлом. В результате проведенных экспериментов установлено, что значение микротвердости по Виккерсу наномодифицированного никелевого покрытия больше в 2 раза по сравнению с чистым никелевым покрытием, что связано с дисперсионным упрочнением, которое объясняется торможением дислокаций на наночастицах и измельчением никелевой структуры матрицы.

По результатам исследований выявлена зависимость объемного содержания нанопорошка оксида алюминия в никелевой матрице от концентрации этого порошка в электролите, который посчитан прямым методом. В отличие от косвенного метода, где определяется концентрация элементного состава, прямой метод заключается в визуальном анализе фотографий КЭП на просвечивающем электронном микроскопе, что позволяет получить информацию о гомогенности распределения наночастиц оксида алюминия в матрице и о его количественном содержании. Образцы из медной фольги с КЭП подвергали травлению на устройстве для прецизионного ионного травления GATAN Model 691 (PIPS). Выявлено, что при концентрации нанопорошка в электролите 25 г/л и плотности тока 2 А/дм2, соответствующий максимальной микротвердости КЭП, концентрация нанопорошка оксида алюминия в никелевой матрице (12,870±0,017)% (в об. долях). В настоящее время разрабатывается методика определения концентрации наночастиц в композиционных электрохимических покрытиях.

Добиваясь гомогенности распределения наночастиц в металлической матрице, композиционное электрохимическое покрытие можно применять для изготовления алмазно-гальванических инструментов. Кроме того, среди широкой номенклатуры нанодисперсных порошков, которые удовлетворяют требованиям, используемых в гальванотехнике, оксид алюминия обладает высоким модулем сдвига и низкой ценой, что снижает себестоимость упрочняемой детали с использованием наночастиц в качестве модифицирующей добавки.