Виявлення особливостей застосування функціональних електрохімічних покривів в технологіях поверхневої обробки

Автор(и)

  • Ann Karakurkchi Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-1287-3859
  • Mykola Sakhnenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5525-9525
  • Maryna Ved’ Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5719-6284
  • Iryna Yermolenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5496-9621
  • Sergey Pavlenko Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0001-5944-8107
  • Vadym Yevsieiev Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0002-0164-2991
  • Yaroslav Pavlov Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0002-0852-5659
  • Vladislav Yemanov Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0001-8265-6844

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.171787

Ключові слова:

поверхнева обробка, електрохімічний покрив, функціональні властивості, ремонтне виробництво

Анотація

Проаналізовано підходи щодо застосування електрохімічних покривів в технологіях поверхневої обробки. Показано, що спрямоване модифікування поверхні дозволяє розширити функціональні властивості оброблюваного матеріалу, зокрема підвищити показники міцності, зносостійкості, корозійної тривкості, каталітичної активності.

Запропоновано спосіб поверхневої обробки нелегованих сталей та чавунів шляхом формування тонкоплівкових покривів тернарними сплавами заліза та кобальту з молібденом і вольфрамом. Показано, що введення тугоплавких металів до 37 ат.% в поверхневий шар призводить до зміни фазової структури покриття. Виявлено, що це забезпечують підвищення зносостійкості на 40 %, мікротвердості у 2,5-3,5 рази, а також зменшення коефіцієнту тертя в 3-4 рази у порівнянні з матеріалом підкладки. Сформовані матеріали можуть бути використані для зміцнення і захисту поверхонь в різних галузях промисловості.

Для модифікування поверхні поршневих силумінів запропоновано використовувати метод плазмово-електролітичного оксидування із формуванням керамікоподібних покривів. Показано, що в гальваностатичному режимі із лужних розчинів електролітів, що містять солі мангану та кобальту, можливо одержувати рівномірні щільні з високою адгезією до основного металу оксидні покриви, доповані каталітичними компонентами, вміст яких варіюється в межах 25–35 ат.%. Показано, що морфологія та фазова структура поверхневих шарів змінюється із інкорпорацією металів-допантів. Сформовані покриви мають високий ступінь розвинення поверхні, що є передумовою підвищення їх функціональних властивостей. Запропонований підхід використано для модифікування поверхні поршня КамАЗ-740. Встановлено, що використання керамікоподібних покривів поршня двигуна приводить до зниження годинної витрати палива та кількості токсичних речовин з відпрацьованими газами, що робить їх перспективними для використання у внутрішньоциліндровому каталізі

Біографії авторів

Ann Karakurkchi, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра загальної та неорганічної хімії

Mykola Sakhnenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра фізичної хімії

Maryna Ved’, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра загальної та неорганічної хімії

Iryna Yermolenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідна лабораторія

Sergey Pavlenko, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат військових наук, доцент кафедри

Кафедра технічного та тилового забезпечення

Vadym Yevsieiev, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат військових наук, заступник начальника кафедри

Кафедра тактико-спеціальної підготовки

Yaroslav Pavlov, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат педагогічних наук, заступник начальника факультету

Факультет логістики

Vladislav Yemanov, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат військових наук, начальник факультету

Факультету логістики

Посилання

  1. Suslov, A. G., Bezyazychniy, V. F., Panfilov, Yu. V., Bishutin, S. G. (2008). Inzheneriya poverhnosti detaley. Moscow: Mashinostroenie, 320.
  2. Kolmykov, D. V., Goncharov, A. N. (2012). Kombinirovannye metody uprochneniya. Visnyk Sumskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu, 6 (24), 46–50.
  3. Meille, V. (2006). Review on methods to deposit catalysts on structured surfaces. Applied Catalysis A: General, 315, 1–17. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.08.031
  4. Rudnev, V. S., Lukiyanchuk, I. V., Vasilyeva, M. S., Medkov, M. A., Adigamova, M. V., Sergienko, V. I. (2016). Aluminum- and titanium-supported plasma electrolytic multicomponent coatings with magnetic, catalytic, biocide or biocompatible properties. Surface and Coatings Technology, 307, 1219–1235. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.07.060
  5. Sahnenko, N. D., Ved', M. V., Mayba, M. V. (2015). Konversionnye i kompozitsionnye pokrytiya na splavah titana. Kharkiv: NTU «KhPI», 176.
  6. Karakurkchi, A. V., Ved', M. V., Sahnenko, N. D., Zyubanova, S. I., Ermolenko, I. Yu. (2014). Elektroosazhdenie dvoynyh i troynyh splavov zheleza iz tsitratnyh elektrolitov. Nanotekhnologii: nauka i proizvodstvo, 3 (30), 24–27.
  7. Sakhnenko, N. D., Ved', M. V., Karakurkchy, A. V., Ermolenko, I. Yu., Zubanova, S. I. (2013). Resaursesaving technology for wear machine elements restoration. Intehrovani tekhnolohiyi ta resursozberezhennia, 2, 9–13.
  8. MIL-STD-1501D. Finishes, Coatings, And Sealants, for the Protection of Aerospace Weapons Systems (2005). Department of Defense Standard Practice, 14.
  9. Zunino, J., Battista, L., Colon, N. (2005). U.S. Army Development of Active Smart Coatings™ System for Military Vehicles. NSTI-Nanotech, 3, 387–390.
  10. Tsyntsaru, N., Dikusar, A., Cesiulis, H., Celis, J.-P., Bobanova, Z., Sidel’nikova, S. et. al. (2009). Tribological and corrosive characteristics of electrochemical coatings based on cobalt and iron superalloys. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 48 (7-8), 419–428. doi: https://doi.org/10.1007/s11106-009-9150-7
  11. Ved’, M. V., Sakhnenko, N. D., Karakurkchi, A. V., Yermolenko, I. Yu. (2015). Electroplating and functional properties of Fe-Mo and Fe-Mo-W coatings. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 5-6, 53–60.
  12. Cesiulis, H., Donten, M., Donten, M. L., Stojek, Z. (2001). Electrodeposition of Ni-W, Ni-Mo and Ni-Mo-W Alloys from Pyrophosphate Baths. Materials Science (Medziagotyra), 7 (4), 237–241.
  13. Podlaha-Murphy, E. J. (2013). Electrodeposition of Ni-Fe-Mo-W Alloys. 1st Quarterly Report. AESF Research Project #R-117. NASF Surface Technology White Papers, 77 (12), 11–17. doi: http://doi.org/10.13140/RG.2.2.10596.27529
  14. Podlaha-Murphy, E. J. (2013). Electrodeposition of Ni-Fe-Mo-W Alloys. 2nd Quarterly Report. AESF Research Project #R-117. NASF Surface Technology White Papers, 77 (12), 18–27. doi: http://doi.org/10.13140/RG.2.2.11435.13602
  15. Podlaha, E. J. (1997). Induced Codeposition. Journal of The Electrochemical Society, 144 (5), 1672–1680. doi: https://doi.org/10.1149/1.1837658
  16. Podlaha-Murphy, E. J., Kola, A. (2014). Electrodeposition of Ni-Fe-Mo-W Alloys. 4th thru 6th Quarterly Reports October. AESF Research Project #R-117. NASF Surface Technology White Papers, 79 (2), 1–14. doi: http://doi.org/10.13140/RG.2.2.24273.63847
  17. Sun, S., Bairachna, T., Podlaha, E. J. (2013). Induced Codeposition Behavior of Electrodeposited NiMoW Alloys. Journal of The Electrochemical Society, 160 (10), D434–D440. doi: https://doi.org/10.1149/2.014310jes
  18. Nabiyouni, G., Saeidi, Sh., Kazeminezhad, I. (2012). Magnetic and nanostructural characteristics of electrodeposited supermalloy (Ni-Fe-Mo) thin films. Research and Reviews in Materials Science and Chemistry, 1 (1), 1–14.
  19. He, F.-J., Lei, J.-T., Lu, X., Huang, Y.-N. (2004). Friction and wear behavior of electrodeposited amorphous Fe-Co-W alloy deposits. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 14 (5), 901–906.
  20. Letov, S. S., Serebrovskiy, V. V., Afanas'ev, E. A., Molodkin, A. Yu., Stepashov, R. V. (2011). Primenenie elektroosazhdennyh binarnyh pokrytiy na osnove zheleza dlya uprochneniya i vosstanovleniya detaley mashin. Instrument i tekhnologi, 34, 26–32.
  21. Gadalov, V. N., Safonov, S. V., Serebrovsky, V. I., Skripkina, J. V., Goretsky, V. V. (2013). Machine-building renovation and agricultural machinery galvanic zhelezohromistymi coatings using cementation. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta.
  22. Gupta, P., Tenhundfeld, G., Daigle, E. O., Ryabkov, D. (2007). Electrolytic plasma technology: Science and engineering – An overview. Surface and Coatings Technology, 201 (21), 8746–8760. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.11.023
  23. Dong, H. (Ed.) (2010). Surface Engineering of Light Alloys: Aluminium, Magnesium and Titanium Alloys. Elsevier, 680.
  24. Goodman, J. (2008). Nikasil and Alusil. Engine Professional, 18–22.
  25. Krug, P., Kennedy, M., Foss, J. (2006). New Aluminum Alloys for Cylinder Liner Applications. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2006-01-0983
  26. Alusul – Cylinder Blocks for the new AUDI V6 and V8 SI Engines. KS Aluminium Technologie AG. Germany, Neckarsulm: Kolbenschmidt Pierburg Group.
  27. Krishtal, M. M., Yasnikov, I. S., Ivashin, P. V., Polunin, A. V. (2012). The application of technology microarc oxidation to repair and restore characteristics of products from aluminum alloy AK9. Vestnik Samarskogo Universiteta. Aerokosmicheskaya Tekhnika, Tekhnologii i Mashinostroenie, 3 (34), 225–228.
  28. Krishtal, M. M., Ivashin, P. V., Kolomiets, P. V. (2010). Micro arc oxidation technology usage for ice with aluminium cilinder block designing. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, 12 (4), 242–246.
  29. Butusov, I., Dudareva, N. (2013). Influence of micro-arc oxidation on durability of IC-engine’s piston. Science and Education of the Bauman MSTU, 9, 127–144. doi: https://doi.org/10.7463/0913.0606017
  30. Stepanov, V. A. (2014). Uluchshenie ekspluatatsionnyh pokazateley avtomobiley mikrodugovym oksidirovaniem dnisch porshney dvigateley. Science and world, 1 (5), 115–117.
  31. Marchenko, A. P., Shpakovskiy, V. V. (2011). Vliyanie korundovogo sloya na rabochih poverhnostyah porshney na protsess sgoraniya v DVS. Dvigateli vnutrennego sgoraniya, 2, 24–28.
  32. Marchenko, A. P., Shpakovskyi, V. V., Pylov, V. V. (2013). Pidvyshchennia ekonomichnosti benzynovoho dvyhuna na riznykh rezhymakh roboty pry zastosuvanni chastkovo-dynamichnoi teploizoliatsiyi porshniv. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI". Ser.: Transportne mashynobuduvannia, 32, 106–110.
  33. Karakurkchi, A. V. (2015). Functional properties of multicomponent galvanic alloys of iron with molybdenum and tungsten. Functional materials, 22 (2), 181–187. doi: https://doi.org/10.15407/fm22.02.181
  34. Karakurkchi, A. V., Ved’, M. V., Yermolenko, I. Y., Sakhnenko, N. D. (2016). Electrochemical deposition of Fe–Mo–W alloy coatings from citrate electrolyte. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 52 (1), 43–49. doi: https://doi.org/10.3103/s1068375516010087
  35. Ved’, M. V., Sakhnenko, M. D., Karakurkchi, H. V., Ermolenko, I. Y., Fomina, L. P. (2016). Functional Properties of Fe−Mo and Fe−Mo−W Galvanic Alloys. Materials Science, 51 (5), 701–710. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-016-9893-5
  36. Sakhnenko, N., Ved, M., Karakurkchi, A., Galak, A. (2016). A study of synthesis and properties of manganese-containing oxide coatings on alloy VT1-0. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (81)), 37–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.69390
  37. Sakhnenko, N. D., Ved, M. V., Bykanova, V. V. (2014). Characterization and photocatalytic activity of Ti/TinOm∙ZrxOy coatings for azo-dye degradation. Functional materials, 21 (4), 492–497. doi: https://doi.org/10.15407/fm21.04.492
  38. Sakhnenko, M., Karakurkchi, A., Galak, A., Menshov, S., Matykin, O. (2017). Examining the formation and properties of TiO2 oxide coatings with metals of iron triad. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (86)), 4–10. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97550
  39. Yar-Mukhamedova, G. S., Ved’, M. V., Karakurkchi, A. V., Sakhnenko, N. D. (2017). Mixed alumina and cobalt containing plasma electrolytic oxide coatings. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 213, 012020. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/213/1/012020
  40. Karakurkchi, A., Sakhnenko, M., Ved, M., Galak, A., Petrukhin, S. (2017). Application of oxide-metallic catalysts on valve metals for ecological catalysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (89)), 12–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109885
  41. Ved’, M. V., Sakhnenko, N. D., Yermolenko, I. Y., Nenastina, T. A. (2018). Nanostructured Functional Coatings of Iron Family Metals with Refractory Elements. Springer Proceedings in Physics, 3–34. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-92567-7_1
  42. Yermolenko, I. Y., Ved`, M. V., Sakhnenko, N. D., Sachanova, Y. I. (2017). Composition, Morphology, and Topography of Galvanic Coatings Fe-Co-W and Fe-Co-Mo. Nanoscale Research Letters, 12 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s11671-017-2128-3
  43. Dudareva, N. Y., Abramova, M. M. (2016). The Structure of Plasma-Electrolytic Coating Formed on Al–Si alloys by the Micro-Arc Oxidation Method. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 52 (1), 128–132. doi: https://doi.org/10.1134/s2070205116010093
  44. Vasilyeva, M. S., Rudnev, V. S., Ustinov, A. Y., Korotenko, I. A., Modin, E. B., Voitenko, O. V. (2010). Cobalt-containing oxide layers on titanium, their composition, morphology, and catalytic activity in CO oxidation. Applied Surface Science, 257 (4), 1239–1246. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.08.031
  45. Krishtal, M. M. (2008). Oxide Layer Formation by Micro-Arc Oxidation on Structurally Modified Al-Si Alloys and Applications for Large-Sized Articles Manufacturing. Advanced Materials Research, 59, 204–208. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.59.204
  46. Parsadanov, I. V., Sakhnenko, N. D., Ved’, M. V., Rykova, I. V., Khyzhniak, V. A., Karakurkchi, A. V., Gorokhivskiy, A. S. (2017). Increasing the efficiency of intra-cylinder catalysis in diesel engines. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 6, 75–81.
  47. Lukiyanchuk, I. V., Rudnev, V. S., Tyrina, L. M. (2016). Plasma electrolytic oxide layers as promising systems for catalysis. Surface and Coatings Technology, 307, 1183–1193. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.06.076

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-06-27

Як цитувати

Karakurkchi, A., Sakhnenko, M., Ved’, M., Yermolenko, I., Pavlenko, S., Yevsieiev, V., Pavlov, Y., & Yemanov, V. (2019). Виявлення особливостей застосування функціональних електрохімічних покривів в технологіях поверхневої обробки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (99), 29–38. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.171787

Номер

Том 3 № 12 (99) (2019): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Ann Karakurkchi, Mykola Sakhnenko, Maryna Ved’, Iryna Yermolenko, Sergey Pavlenko, Vadym Yevsieiev, Yaroslav Pavlov, Vladislav Yemanov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.