Bulk Oriented UHMWPE/FMWCNT Films for Tribological Applications

Bulk oriented films based on ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) with a drawing ratio of 35 were prepared by using a low solvent concentration. Bulk oriented films were filled with fluorinated multi-walled carbon nanotubes (FMWCNTs). The structure of bulk oriented films on UHMWPE, which were manufactured at different stages of orientation, was investigated by scanning electron microscope (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). The addition of FMWCNTs at a concentration of 0.05 wt % in bulk oriented UHMWPE films led to an increase in the tensile strength by 10% (up to 1020 ± 23 MPa) compared to unfilled oriented films. However, the addition of FMWCNTs at a concentration of more than 0.5 wt % led to a decrease in tensile strength due to excessive accumulation of nanotubes and hindering of self-diffusion of UHMWPE macromolecules. The multiple increase in tensile strength, doubling the hardness, the formation of fibrillar structure, and the presence of carbon nanotubes led to a significant increase in tribological properties in bulk oriented films. Bulk oriented UHMWPE/1% FMWCNT films can be operated at a maximum contact pressure that is 18 times higher and exhibit a specific wear rate more than an order of magnitude and less than the traditional UHMWPE of isotropic structure. Bulk oriented UHMWPE/1% FMWCNT films have an extremely low dry coefficient of friction (COF) of 0.075 at a contact pressure of 31 MPa. The developed bulk oriented films can be used for manufacturing frictional surfaces for sliding bearings, or for acetabular cups for knee and hip endoprostheses

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

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

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

ILC Reference Design Report Volume 4 - Detectors

This report, Volume IV of the International Linear Collider Reference Design Report, describes the detectors which will record and measure the charged and neutral particles produced in the ILC's high energy e+e- collisions. The physics of the ILC, and the environment of the machine-detector interface, pose new challenges for detector design. Several conceptual designs for the detector promise the needed performance, and ongoing detector R&D is addressing the outstanding technological issues. Two such detectors, operating in push-pull mode, perfectly instrument the ILC interaction region, and access the full potential of ILC physics.This report, Volume IV of the International Linear Collider Reference Design Report, describes the detectors which will record and measure the charged and neutral particles produced in the ILC's high energy e+e- collisions. The physics of the ILC, and the environment of the machine-detector interface, pose new challenges for detector design. Several conceptual designs for the detector promise the needed performance, and ongoing detector R&D is addressing the outstanding technological issues. Two such detectors, operating in push-pull mode, perfectly instrument the ILC interaction region, and access the full potential of ILC physics

ILC Reference Design Report Volume 3 - Accelerator

The International Linear Collider (ILC) is a 200-500 GeV center-of-mass high-luminosity linear electron-positron collider, based on 1.3 GHz superconducting radio-frequency (SCRF) accelerating cavities. The ILC has a total footprint of about 31 km and is designed for a peak luminosity of 2x10^34 cm^-2 s^-1. The complex includes a polarized electron source, an undulator-based positron source, two 6.7 km circumference damping rings, two-stage bunch compressors, two 11 km long main linacs and a 4.5 km long beam delivery system. This report is Volume III (Accelerator) of the four volume Reference Design Report, which describes the design and cost of the ILC.The International Linear Collider (ILC) is a 200-500 GeV center-of-mass high-luminosity linear electron-positron collider, based on 1.3 GHz superconducting radio-frequency (SCRF) accelerating cavities. The ILC has a total footprint of about 31 km and is designed for a peak luminosity of 2x10^34 cm^-2 s^-1. The complex includes a polarized electron source, an undulator-based positron source, two 6.7 km circumference damping rings, two-stage bunch compressors, two 11 km long main linacs and a 4.5 km long beam delivery system. This report is Volume III (Accelerator) of the four volume Reference Design Report, which describes the design and cost of the ILC