ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ МІДІ ІЗ МЕТАНСУЛЬФОНАТНОГО ЕЛЕКТРОЛІТУ

The dependences of the electrical conductivity of the methanesulfonate copper plating electrolyte on the concentrations of acid and copper methanesulfonate have been established. It has been shown that an electrolyte with a composition of 0.6 M Cu (CH3SO3)2 + 0.6 M CH3SO3Н is characterized by maximum copper ion concentration and high electrical conductivity.  The study of the morphology of the copper coatings obtained in different hydrodynamic modes showed that smooth fine-grained deposits, well adhered to the base can be obtained from  stirred methanesulfonate electrolyte in a range of current densities of 1 to 7 A/dm2. High-quality deposits from a quiescent electrolyte are obtained at current densities below 3 A/dm2.X-ray analysis of copper coatings deposited from a methanesulfonate electrolyte showed that their structure corresponds to a face-centred cubic lattice. The deposit crystallite sizes decrease with increasing the current density. The dependence of the dislocation density on the current density is antibate. Stirring of the electrolyte mitigates the impact of current density on the parameters of the structure of coating , which changes are significantly reduced. It has been shown that stirring the electrolyte affects the structurally dependent properties of the copper coatings, such as internal stress and micro hardness. Along with the diminishing crystallite sizes, an increase in the internal stress and micro hardness of the coatings is observed. Stirring, along with the expansion of the range of coating current densities can reduce the internal stress of the ones. This is an important factor for obtaining thick layers of copper.Установлены зависимости электропроводности метансульфонатного электролита меднения от концентрации кислоты и метансульфоната меди. Показано, что электролит максимально концентрированный по ионам меди, характеризующийся высокой электропроводностью, соответствует составу 0.6 М Cu(СН3SO3)2 + 0.6 M СН3SO3Н. Исследование морфологии медных покрытий, полученных в разных гидродинамических режимах, показало, что при перемешивании метансульфонатного электролита можно получить гладкие мелкокристаллические осадки, хорошо сцепленные с основой в диапазоне плотностей тока 1–7 А/дм2. Качественные осадки из покоящегося электролита получаются при плотности тока ниже 3 А/дм2. Рентгеновский анализ медных покрытий, осажденных из метансульфонатного электролита, показал, что их структура соответствует гранецентрированной кубической решетке. Размер кристаллитов осадков снижается  при увеличении плотности тока. Зависимость плотности дислокаций от плотности тока антибатная. Перемешивание электролита сглаживает влияние плотности тока на параметры структуры покрытий, изменения которых значительно уменьшаются. Показано, что перемешивание электролита влияет на структурно-зависимые свойства медных покрытий внутренние напряжения и микротвердость. Вместе с измельчением кристаллитов происходит повышение внутренних напряжений и микротвердости покрытий. Использование перемешивания, наряду с расширением диапазона плотностей тока осаждения покрытий, позволяет снизить их внутренние напряжения. Это важный фактор при получении толстых слоев меди.Встановлено залежності електропровідності метансульфонатного електроліту міднення від концентрації кислоти і метансульфонату міді. Показано, що електроліт з максимальною концентрацією іонів міді, який характеризується високою електропровідністю, відповідає складу 0,6 М Cu(СН3SO3)2 + 0,6 M СН3SO3Н. Дослідження морфології мідних покривів, які було осаджено в різних гідродинамічних режимах, показало, що при перемішуванні метансульфонатного електроліту можна отримати гладенькі, дрібнокристалічні осади добре зчеплені з основою в діапазоні густин струму 1–7 А/дм2. Без перемішування якісні осади отримано при густині струму нижче 3 А/дм2. Рентгенівський аналіз мідних покривів, осаджених із метансульфонатного електроліту, показав, що їх структура відповідає гранецентрованій кубічній гратці. Розмір кристалітів осадів зменшується при збільшенні густини струму. Залежність густини дислокацій від густини струму антибатна. Перемішування електроліту згладжує вплив густини струму на параметри структури покривів, зміни яких значно зменшуються. Показано, що перемішування електроліту впливає на структурно-залежні властивості мідних покривів, такі як внутрішні напруження і мікротвердість. Разом з подрібненням кристалітів відбувається підвищення внутрішніх напружень і мікротвердості покривів. Використання перемішування, поряд з розширенням діапазону густин струму осадження покривів, дозволяє знизити їх внутрішні напруження. Це важливий фактор при отриманні товстих шарів міді

Электроосаждение нанокристаллических хром-углеродных сплавов из электролита на основе сульфата трёхвалентного хрома с использованием импульсного тока

Danilov, F. I. Electrodeposition of Nanocrystalline Chromium–Carbon Alloys from Electrolyte Based on Trivalent Chromium Sulfate Using Pulsed Current / F. I. Danilov, V. S. Protsenko, V. O. Gordiienko, A. S. Baskevich, V. V. Artemchuk // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. - 2012. – Vol. 48, No. 3. – P. 328–333.EN: The effect of pulse parameters on the electrolysis current output, nanocrystals size, composition, hardness, friction coefficient and wear resistance of nanocrystalline coatings Cr-C, obtained from the sulfuric acid-based electrolyte salts Cr (III), comprising urea and formic acid. It is shown that coatings containing ~ 9% (wt.) carbon; current density and duty cycle do not affect the composition blocked. It was found that depending on the current output from the duty cycle when there is a maximum duty cycle ~ 1.05 ... 1.1, where the output current significantly exceeds the value realized in current-mode steady-state. It is shown that if the micro-hardness Cr-C deposits obtained at DC, is close to 850-900 HV, then using a pulsed electrolysis in certain modes may increase the microhardness up to ~ 1200-1300 HV. Found that the use of pulsed electrolysis can significantly reduce the coefficient of friction chrome-carbon cover (with steel counterbody) in conditions of dry friction and under boundary lubrication, and also increases the durability of precipitation.RU: Исследовано влияние параметров импульсного электролиза на выход по току, размер нанокристаллов, состав, твердость, коэффициент трения и износостойкость нанокристаллических покрытий Cr–C, получаемых из электролита на основе сернокислой соли Cr(III), содержащего карбамид и муравьиную кислоту. Показано, что покрытия содержат ~9% (мас.) углерода; плотность тока и скважность импульсов практически не влияют на их состав. Обнаружено, что на зависимости выхода по току от скважности импульсов возникает максимум при скважности импульсов ~1.05…1.1, при этом выход по току заметно превышает величину, реализуемую в стационарном токовом режиме. Показано, что если микротвердость Cr–C осадков, полученных на постоянном токе, близка к 850–900 HV, то при использовании импульсного электролиза в определенных режимах возможно возрастание микротвердости до ~1200–1300 HV. Установлено, что применение импульсного электролиза позволяет заметно снизить коэффициент трения хром-углеродного покрытия (стальное контртело) как в условиях сухого трения, так и при граничной смазке, а также приводит к повышению износостойкости осадков.UK: Досліджено вплив параметрів імпульсного електролізу на вихід по струму, розмір нанокристалів, склад, твердість, коефіцієнт тертя і зносостійкість нанокристалічних покриттів Cr-C, одержуваних з електроліту на основі сірчанокислої солі Cr (III), що містить карбамід і мурашину кислоту. Показано, що покриття містять ~ 9% (мас.) вуглецю; щільність струму і шпаруватість імпульсів практично не впливають на їх склад. Виявлено, що на залежності виходу по струму від шпаруватості імпульсів виникає максимум при шпаруватості імпульсів ~ 1.05 ... 1.1, при цьому вихід за струмом помітно перевищує величину, реалізовану в стаціонарному струмовому режимі. Показано, що якщо мікротвердість Cr-C опадів, отриманих на постійному струмі, близька до 850-900 HV, то при використанні імпульсного електролізу в певних режимах можливе зростання мікротвердості до ~ 1200-1300 HV. Встановлено, що застосування імпульсного електролізу дозволяє помітно знизити коефіцієнт тертя хром-вуглецевого покриття (сталеве контртіло) як в умовах сухого тертя, так і при граничній мастилі, а також призводить до підвищення зносостійкості опадів

Поліпшення твердості і трибологічні характеристики нанокристалічних Cr-C плівок, отриманих з Cr (III) гальванічної ванни з використанням імпульсного електроосадження

Protsenko, V. S. Improving hardness and tribological characteristics of nanocrystalline Cr-C films obtained from Cr(III) plating bath using pulsed electrodeposition / V. S. Protsenko, F. I. Danilov, V. O. Gordiienko, A. S. Baskevich, V. V. Artemchuk // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2012. – V. 31. – P. 281–283.EN: Effect of pulsed electrodepostion on the nanocrystal size, composition, hardness, coefficient of friction and wear resistance was investigated for the Cr–C electrodeposits obtained from a trivalent chromium bath. The electrodeposits were shown to contain about 9% of carbon. Pulsed electrodeposition does not virtually affect the carbon content. At the same time, an increase in the off time duration leads to a decrease in the nanocrystals size. The hardness and wear parameters of the electrodeposits may be sufficiently improved when using pulsed current. For instance, at ton=toff=1 s, the hardness reaches the values of ~1200÷1300 HV (meanwhile, it is close to 850÷950 HV at a steady-state electrolysis).RU: Было исследовано влияние импульсного электроосаждения на размер нанокристаллов Cr-C, состав, твердость, коэффициент трения и износостойкости, полученных из трехвалентного хрома гальванической ванны. Импульсное электроосаждение практически не влияет на содержание углерода. В то же время, увеличение продолжительности времени приводит к уменьшению размера нанокристаллов. Твердости и износостойкости параметров электроосаждения могут быть существенно улучшены при использовании импульсного тока. Например, на ton=toff=1 с, твердость достигает значения ~ 1200 ÷1300 HВ (между тем, она близка к 850÷950 HВ на стационарном электролизе).UK: Було досліджено вплив імпульсного електроосадження на розмір нанокристалів Cr-C, склад, твердість, коефіцієнт тертя і зносостійкості, отриманих з тривалентного хрому гальванічної ванни. Імпульсне електроосадження практично не впливає на вміст вуглецю. У той же час, збільшення тривалості часу призводить до зменшення розміру нанокристалів. Твердості і зносостійкості параметрів електроосадження можуть бути істотно поліпшені при використанні імпульсного струму. Наприклад, на ton = toff = 1 с, твердість досягає значення ~ 1200÷1300 HВ (між тим, вона близька до 850÷950 HВ на стаціонарному електролізі.Український державний хіміко-технологічний університе

Investigation of structural transformations in alloys Fe-Ni-P, obtained in non-equilibrium conditions еlectrocrystallization

Данилов, Ф. И. Электроосаждение нанокристаллических хром-углеродных сплавов из электролита на основе сульфата трёхвалентного хрома с использованием импульсного тока / Ф. И. Данилов, В. С. Проценко, В. О. Гордиенко, А. С. Баскевич, В. В. Артемчук // Физикохимия поверхности и защиты материалов. - 2012. – Т. 48, № 3. – С. 280–285.RU: Исследовано влияние параметров импульсного электролиза на выход по току, размер нанокристаллов, состав, твердость, коэффициент трения и износостойкость нанокристаллических покрытий Cr–C, получаемых из электролита на основе сернокислой соли Cr(III), содержащего карбамид и муравьиную кислоту. Показано, что покрытия содержат ~9% (мас.) углерода; плотность тока и скважность импульсов практически не влияют на их состав. Обнаружено, что на зависимости выхода по току от скважности импульсов возникает максимум при скважности импульсов ~1.05…1.1, при этом выход по току заметно превышает величину, реализуемую в стационарном токовом режиме. Показано, что если микротвердость Cr–C осадков, полученных на постоянном токе, близка к 850–900 HV, то при использовании импульсного электролиза в определенных режимах возможно возрастание микротвердости до ~1200–1300 HV. Установлено, что применение импульсного электролиза позволяет заметно снизить коэффициент трения хром-углеродного покрытия (стальное контртело) как в условиях сухого трения, так и при граничной смазке, а также приводит к повышению износостойкости осадков.EN: The effect of pulse parameters on the electrolysis current output, nanocrystals size, composition, hardness, friction coefficient and wear resistance of nanocrystalline coatings Cr-C, obtained from the sulfuric acid-based electrolyte salts Cr (III), comprising urea and formic acid. It is shown that coatings containing ~ 9% (wt.) carbon; current density and duty cycle do not affect the composition blocked. It was found that depending on the current output from the duty cycle when there is a maximum duty cycle ~ 1.05 ... 1.1, where the output current significantly exceeds the value realized in current-mode steady-state. It is shown that if the micro-hardness Cr-C deposits obtained at DC, is close to 850-900 HV, then using a pulsed electrolysis in certain modes may increase the microhardness up to ~ 1200-1300 HV. Found that the use of pulsed electrolysis can significantly reduce the coefficient of friction chrome-carbon cover (with steel counterbody) in conditions of dry friction and under boundary lubrication, and also increases the durability of precipitation.UK: Досліджено вплив параметрів імпульсного електролізу на вихід по струму, розмір нанокристалів, склад, твердість, коефіцієнт тертя і зносостійкість нанокристалічних покриттів Cr-C, одержуваних з електроліту на основі сірчанокислої солі Cr (III), що містить карбамід і мурашину кислоту. Показано, що покриття містять ~ 9% (мас.) вуглецю; щільність струму і шпаруватість імпульсів практично не впливають на їх склад. Виявлено, що на залежності виходу по струму від шпаруватості імпульсів виникає максимум при шпаруватості імпульсів ~ 1.05 ... 1.1, при цьому вихід за струмом помітно перевищує величину, реалізовану в стаціонарному струмовому режимі. Показано, що якщо мікротвердість Cr-C опадів, отриманих на постійному струмі, близька до 850-900 HV, то при використанні імпульсного електролізу в певних режимах можливе зростання мікротвердості до ~ 1200-1300 HV. Встановлено, що застосування імпульсного електролізу дозволяє помітно знизити коефіцієнт тертя хром-вуглецевого покриття (сталеве контртіло) як в умовах сухого тертя, так і при граничній мастилі, а також призводить до підвищення зносостійкості опаді

Електроосадження зносостійких нанокристалічних покриттів з електроліту, що містить основний сульфат хрому (III) (хромовий дубитель)

Данилов, Ф. И. Электроосаждение износостойких нанокристаллических покрытий из электролита, содержащего основной сульфат хрома (III) (хромовый дубитель) / Ф. И. Данилов, В. С. Проценко, В. О. Гордиенко, А. С. Баскевич, В. В. Артемчук // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2013. – Т. 49, № 3. – С. 284-288. Англомовний варіант статті, що включений у БД Scopus: Danilov, F.I. Electroplating of wear-resistant nanocrystalline coatings from a bath containing basic chromium(III) sulfate (chrome tanning agent) / F. I. Danilov, V. S. Protsenko, V. O. Gordiienko, A. S. Baskevich, V. V. Artemchuk // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. — 2013. — Vol. 49, is. 3. — P. 299-303. — Access Mode : DOI : 10.1134/S2070205113030076 Метадані з http://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84878744932&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=%22Electroplating+of+wear-resistant+nanocrystalline+coatings+from+a+bath+containing+basic+chromium%28III%29+sulfate+%28chrome+tanning+agent%29%22&sid=96FA293489306A40863C04A95A142B5C.euC1gMODexYlPkQec4u1Q%3a340&sot=b&sdt=b&sl=140&s=TITLE%28%22Electroplating+of+wear-resistant+nanocrystalline+coatings+from+a+bath+containing+basic+chromium%28III%29+sulfate+%28chrome+tanning+agent%29%22%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=1&searchTerm=TITLE%28\%26quot%3BElectroplating+of+wear-resistant+nanocrystalline+coatings+from+a+bath+containing+basic+chromium%28III%29+sulfate+%28chrome+tanning+agent%29\%26quot%3B%29RU: Исследованы закономерности электроосаждения покрытий сплавом хром-углерод из электролита, содержащего основной сульфат хрома(III), карбамид, муравьиную кислоту, сульфат натрия, сульфат алюминия, ортоборную кислоту и додецилсульфат натрия. Показано, что замена сульфата хрома на основной сульфат хрома (хромовый дубитель) в качестве источника ионов трехвалентного хрома в растворе приводит к снижению плотности тока, при которой начинает осаждаться металл; в результате улучшается кроющая способность электролита. Обнаруженные эффекты обусловлены изменением в составе разряжающихся комплексов хрома. Некоторое избыточное количество OH–групп во внутренней сфере электроактивного комплекса хрома ведет к ускорению процесса электроосаждения. Исследованный электролит на основе хромового дубителя позволяет осаждать толстослойные высококачественные нанокристаллические покрытия сплавом Cr-C с улучшенными трибологическими характеристиками.UK: Досліджено закономірності електроосадження покриттів сплавом хром-вуглець з електроліту, що містить основний сульфат хрому (III), карбамід, мурашину кислоту, сульфат натрію, сульфат алюмінію, ортоборної кислоту і додецилсульфат натрію. Показано, що заміна сульфату хрому на основний сульфат хрому (хромовий дубитель) в якості джерела іонів тривалентного хрому в розчині призводить до зниження щільності струму, при якій починає осідати метал; в результаті поліпшується криюча здатність електроліту. Виявлені ефекти обумовлені зміною в складі разряжающихся комплексів хрому. Деякий надмірна кількість OH-груп у внутрішній сфері електроактивного комплексу хрому веде до прискорення процесу електроосадження. Досліджений електроліт на основі хромового дубителя дозволяє осаджувати товстошарові високоякісні нанокристалічні покриття сплавом Cr-C з поліпшеними трибологічних характеристик.EN: Regularities of the electroplating of chromium-carbon alloy coatings from a bath containing basic chromium(III) sulfate, carbamide, formic acid, sodium sulfate, aluminum sulfate, orthoboric acid, and sodium dodecyl sulfate are studied. Replacement of chromium sulfate as a source of trivalent chromium ions in the solution with basic chromium sulfate (chrome tanning agent) results in a decrease in the current density when metal deposition begins. As a result, the covering power of the bath increases. The effects discovered are determined by changes in the composition of the discharged chromium complexes. A certain excess of OH- groups in the inner sphere of electroactive chromium complexes results in acceleration of electroplating. The studied electrolyte based on chrome tanning agent enables one to produce thick high-quality nanocrystalline Cr-C alloy coatings with improved tribological characteristics. © 2013 Pleiades Publishing, Ltd.Український державний хіміко-технологічний університе