Введение к работе
Актуальность темы. Основное применение процесса электролити-іеского железнения - это восстановление размеров изношенных сталь-шх деталей. По сравнению с часто используемыми в восстановительной технологии процессами хромирования и никелирования, железнение име-эт существенные экономические преимущества. Например, скорость формирования электролитического покрытия при железнении во много раз. 5олыпе, чем при хромировании, благодаря в три раза более высокому электрохимическому эквиваленту железа и в 4-6 раз более высокому выходу его по току. Процесс железнения экологически менее вреден и позволяет использовать более простые и экономичные способы обработки промышленных стоков. Кроме того, возможно варьировать микротвер-цость осадков электролитического железа в широких пределах через протекающую параллельно реакцию выделения водорода путем изменения температуры, рН раствора, плотности тока и времени электролиза, все сказанное делает процесс электролитического железнения предпочтительным в восстановительной технологии ремонтной индустрии транспортных средств. Введение меди в состав черных металлов и чугунов приводит к повышению их износостойкости и коррозионной стойкости в широком диапазоне условий эксплуатации. Комбинированные покрытия Fe-Cu более приспособлены к условиям трения на остаточной смазочной пленке: практически в два раза возрастает предельная нагрузка, соответственно уменьшается работа сил трения и выделения тепловой энергии. Работы по изучению влияния меди на твердость и износостойкость электролитических осадков железа, на их коррозионную стойкость очень немногочислены. Практически отсутствуют в литературе сведения о кинетике и механизме процесса сплавообразования при электролитическом соосаждении железа и меди, о структуре и свойствах образующихся осадков сплава Fe-Cu, о морфологии их роста на подложках из стани и чугуна при различных режимах электролиза.
Таким образом, тема работы актуальна.
Об актуальности изучения процесса электролитического осаждения железа совместно с медью и другими металлами говорят ставшие уже регулярными (1993,1994,1996) международные конференции и симпозиумы по проблемам восстановления работоспособности транспортных средств.
Работа выполнена в рамках Всероссийской научно-технической программы ГКНТ РФ "Восстановление"! постановление N 19 ШШТП России от 3.01.92) а также в соответствии с программой "Поисковые и прикладные исследования ВШ в приоритетных направлениях науки и техники
- 4 -(раздел 4.1 - Перспективные материалы)".
Цель работы. Получить дачные о природе катодной поляризации при соосавдении железа и меди ив подкисленных хлоридно-аммиакатных растворов с помощью комплекса электрохимических методов: потенциос-татического, гальваностатического, катодного внедрения; получить сведения о рН приэлектродного слоя и о роли процессов комплексооб-разования при электроосаждении сплава; изучить кинетику и выяснить механизм образования и роста зародышей сплава путем сочетания электрохимических измерений, микроскопии поверхности и рентгеност-руктурного анализа; изучить морфологию поверхности и природу периодических явлений на межфазной границе в процессе роста осадка; изучить смачиваемость поверхности электролитического осадка в зависимости от условий электролиза; определить условия (состав электролита, рН, режим электролиза) формирования структуры осадка, обеспечивающей высокие антикоррозионные свойства и сопротивляемость износу.
Научная новизна. Впервые показана возможность формирования на стали и чугуне покрытий из сплава Fe-Cu путем электролитического соосаждения железа и меди из хлорид-аммиакатного электролитического раствора. Разработан состав электролита и режим электролиза. Исследованы кинетика формирования осадков сплава Fe-Cu в потенциостати-ческом и гальЕаностатическом режиме, структура осадков и их физико-механические свойства в зависимости от плотности тока, длительности электролиза, концентрации компонентов раствора. Измерена величина рНс приэлектродного слоя для Fe-Cu (сталь) электрода в различных экспериментальных условиях. Показано значительное влияние процессов комплексообразования в растворе на кинетику соосавдении сплаЕа, на его структуру и свойства. Впервые обнаружено, что протекание процесса соосаждения железа и меди сопровождается периодическими явлениями при достижении областей предельных токов разряда ионов Cu+, Fe+, НзО+. Впервые измерена смачиваемость поверхности сплава Fe-Cu (на стальной основе) в зависимости от потенциала электрода, состава и концентрации раствора и от температуры. Установлен периодический характер этих зависимостей. Обнаружено явление структурной периодичности поверхности формируемого электролитически осадка сплава Fe-Cu. Определены кинетические и технологические параметры процесса формирования качественных осадков сплаЕа Fe-Cu путем соосаждения железа и меди из хлорид-аммиакатного электролита, предложена технологическая схема процесса.
- 5 -:оридно-аммиакатного электролита и режим электролиза для осаждения міезо-медньїх покрытий с высокой коррозионной стойкостью, обеспечи-ющих повышенное сопротивление износу, которые могут найти широкое іименение в индустрии ремонта транспортных средств.
Разработанные покрытия и методики их нанесения и анализа енєд-!ны на заводе "Саратовдизельаппарат" (участок ремонта двигателей) используются в учебном процессе на кафедре ТЭП ТИ СГТУ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы >ложены и обсуждены на международных конференциях: "Концепция раз-ітия и высокие технологии индустрии ремонта транспортных средств" )ренбург, 1993);, "Поддержание и восстановление работоспособности эанспортных средств" (Саратов. 1994); "Актуальные проблемы фунда-штальных наук" (Москва, 1994); "Гальванотехника-95" ( Москва, )95); 6th Intern Frumkin Symposium "Fundamental aspects of elect.-rchemistry" (Москва, 1995); "Hydrogen Materials Science and che-.stry of Metal Hydrides", NATO ICHMS-95 (Крым, Кацивели, 1995); юсийских научно-технических конференциях: "Современные злектрохи-іческие технологии" (Екатеринбург, 1993, Саратов 1996); "Прогрес-іБная технология и Еопросы экологии в гальванотехнике" (Пенза, 395); "Совершенствование технологии гальванических покрытий " (Ки-;Е, 1994); на научно-технической конференции молодых ученых НИИ-ЇТ. 1994); на итоговых научно-технических конференциях, научных ?минарах ТИ СГТУ (Энгельс, 1992-1996 гг.).
Публикации По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в ж числе 1 методическое пособие.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, гсти глав, выводов и списка цитируемой литературы. Изложена на S30 границах машинописного текста и включает 132 рисунка, 11 таблиц и іисок литературы ив 157 наименований.
