Surface analysis of Fe-Co-Mo electrolytic coatings

Coatings Fe-Co-Mo with a composition of 47 at.% iron, 28 at.% Cobalt and 25 at.% Molybdenum were deposited from citrate electrolyte using pulse electrolysis mode. Scanning electron and atomic force microscopy have established the surface morphology and topography. It was identified the parts with a globular structure which have an average size of 0.2-0.5μm and singly located sharp grains. Within the same scan area sites with developed surface were detected the topography of which is identical to the crystal structure of cobalt with the crystallites size of 0.2–1.75μm. The parameters Ra and Rq for parts with different morphology as well as average characteristics of coatings demonstrated the low roughness of the surface. It is found that the coercive force of Fe-Co-Mo films is 7-10 Oe, which allow us to classify the Fe-Co-Mo coatings as soft magnetic materials

Функциональные свойства гальванических сплавов Fe−Mo и Fe−Mo−W

The influence of the modes of electrodeposition on the morphology, topography, and structure of the galvanic alloys of iron with molybdenum and tungsten is discussed. It is shown that the increase in the corrosion resistance of Fe–Mo and Fe–Mo–W coatings in acid and neutral chloride-containing media is caused both by the elevation of their passivating ability caused by the process of alloying components and by the formation of globular surfaces with homogeneous chemical composition. The microhardnesses of Fe–Mo and Fe–Mo–W galvanic alloys prove to be 2–3 times higher than the microhardnesses of the substrates made of low-alloy steel, which can be explained by the formation of amorphous structures. The results of investigations and tribological tests show that it is reasonable to apply the coatings of double and triple iron alloys in order to reduce wear in friction couples and to increase the corrosion resistance and mechanical strength of the surfaces, which makes them promising for the repair and restoration technologies.Изучено влияние методов электроосаждения на морфологию, топографию и структуру гальванических сплавов железа с молибденом и вольфрамом. Показано, что рост коррозионной стойкости покрытий Fe–Mo и Fe–Mo–W в кислых и нейтральных хлоридсодержащих средах обусловлен увеличением их способности к пассивации в присутствии легирующих компонентов и формированием глобулярной равномерной по составу поверхности. Микротвердость гальванических сплавов Fe–Mo и Fe–Mo–W возрастает в 2-3 раза по сравнению с показателем подложки из низколегированной стали за счет формирования аморфной структуры. Результаты исследований и трибологических тестов показали целесообразность применения двойных и тройных сплавов железа для снижения износа в парах трения и увеличения коррозионного сопротивления и механической прочности поверхностей, что делает их привлекательными для технологий восстановления и упрочнения поверхностей

Research into influence of the electrolysis modes on the composition of galvanic Fe-Co-Mo coatings

Досліджено вплив енергетичних (густина струму і) і часових (тривалість імпульсу tі і паузи tn, співвідношення tі/tn) параметрів електролізу на склад та морфологію покриттів Fe-Co-Mo. Встановлено, що підвищення тривалості імпульсу сприяє збагаченню сплаву молібденом тим більше, чим вище густина струму. Показано, що зі збільшенням густини струму структура поверхні покриттів змінюється від дрібнозернистої до глобулярної

Электроосаждение покрытий железо-молибден-вольфрам из цитратных электролитов

Specific features of the electrodeposition of iron–molybdenum–tungsten coatings from citrate electrolytes based on iron(III) sulfate in the dc mode and with a unipolar pulsed current were studied. It was shown that varying the relative concentrations of salts of alloy-forming metals and the solution pH makes it possible to obtain lustrous compact coatings with low porosity and various contents of high-melting components. The effect of temperature on the coating composition and current efficiency was examined. The current density ranges providing high electrolysis efficiency were found and it was demonstrated that using a pulsed current favors formation of more compositionally homogeneous surface layers at a smaller amount of adsorbed nonmetallic impurities in the coatings. The iron–molybdenum–tungsten coatings are X-ray-amorphous and have better physicomechanical properties and corrosion resistance as compared with the base, which makes it possible to recommend these coatings for application in techniques for surface reinforcement and restoration of worn-out articles.Исследованы особенности электроосаждения покрытий железо-молибден-вольфрам из цитратных электролитов на основе сульфата железа (III) на постоянном и униполярном импульсном токе. Показано, что варьирование соотношения концентраций солей сплавообразующих металлов и pH раствора позволяет получать блестящие компактные покрытия с низкой пористостью и различным содержанием тугоплавких компонентов. Исследовано влияние температуры на состав покрытий и выход по току. Установлены интервалы плотности тока, обеспечивающие высокую эффективность электролиза, и показано, что применение импульсного тока способствует формированию более равномерных по составу поверхностных слоев при снижении количества адсорбированных неметаллических примесей в покрытиях. Покрытия железо-молибден-вольфрам являются рентгеноаморфными, обладают более высокими по сравнению с основой физико-механическими свойствами и коррозионной стойкостью, что позволяет рекомендовать их для использования в технологиях поверхностного упрочнения и восстановления изношенных детале

Functional ternary Fe-Co-Mo(W) coatings

The researchers and technologists increased interest to multicomponent galvanic alloys of iron triad metals with refractory elements (W, Mo etc.) [1, 2] is caused by several reasons. The main is creation new technology of coatings with a unique set of functional properties such as wear and corrosion resistance, increased catalytic activity and microhardness, magnetic properties, and others [3, 4]. This allows replacing toxic chromium-plating, to create effective catalytic materials, more available compared to traditional platinum based systems [5] and to obtain new soft magnetic films for the production of magnetic head elements for recording and reproducing information [6]. In this connection, the electrochemical methods of deposition are considered to be a competitive alternative to the physical methods of production [7] due to the possibility of flexible process control and monitoring. This enables the formation of coatings of a varying composition and structure, which is a key factor for production of the materials with specified functional properties. Many scientific papers delve into the electrodeposition of binary [8, 9] and ternary [10] iron and cobalt alloys with refractory components. In [11], Fe-W and Fe-W-P coatings with high wear resistance and corrosion resistance were obtained from electrolytes of different composition. It is noted that friction coefficient of amorphous ternary Fe-W-P alloys is lower than that of binary Fe-W coatings. The authors of [12] emphasize the increased wear resistance of Fe-W, Ni-W and Co-W coatings obtained from citrate and citrate-ammonia electrolytes at low bulk current densities. The molybdenum incorporation into cobalt deposits leads to a significant decrease in the coercive force and an increase in the saturation magnetization of the materials [13]. It is shown [14] that the molybdenum content in the alloy increases as the potential shifts toward negative values. The structure of deposits varies from close-packed hexagonal to mixed crystalline and amorphous with increasing current density. depends on coatings thickness: thin films have an amorphous structure. The great practical interest for works [15, 16] are due to electrosynthesis of ternary Fe-Mo-W alloys with increased physic-mechanical and corrosion protective properties for hardening machine parts. Obviously, in each individual case the formation of the coating depends on the qualitative and quantitative composition of the electrolyte and on the synthesis conditions. It should be noted the modes and parameters of the electrolysis predetermine in a particular way the concentration ratio of the alloy components and phase composition of the coatings [17]. Accordingly, the functional properties of coatings depended on the composition and structure can be controlled by deposition conditions. It should be noted that most published results covers to binary alloys Fe (Ni, Co) -Mo (W). Thereby it is relevant to study the process of electrosynthesis of ternary alloys and to analyze their properties

Электрохимическое формирование покрытий сплавом Fe-Mo-W из цитратного электролита

Peculiarities of the electrochemical deposition of Fe–Mo–W coatings from citrate electrolyte containing iron (III) on the substrates of mild steel and gray cast iron are investigated. The effect of the salt concentration of alloying components and electrolysis modes on the quality, composition, and properties of the alloys is determined. It is shown that the alloys formed via nonstationary electrolysis exhibit a more uniform surface and lower content of impurities. The improved physical and mechanical properties as well as corrosion resistance of Fe–Mo–W coatings in comparison with the base metal can be considered as promising technologies for surface hardening and repair of worn items.Исследованы особенности электрохимического формирования покрытий Fe-Mo-W из цитратного электролита на основе железа (III) на подложках из малоуглеродистой стали и серого чугуна. Установлено влияние концентрации солей сплавообразующих компонентов и режимов электролиза на качество, состав и свойства полученных сплавов. Показано, что сплавы, сформированные в условиях нестационарного электролиза, имеют более равномерную поверхность и характеризуются меньшим содержанием примесей. Повышенные физико-механические и антикоррозионные свойства покрытий Fe-Mo-W в сравнении с основным металлом позволяют рассматривать их как перспективные в технологиях упрочнения поверхностей и ремонта изношенных изделий

Cytotoxicity of Carbon Nanotubes

The industrial applications of carbon nanotubes (CNTs) for creating of new kinds of materials are limited because of their potential toxicity. There are many data concerning CNTs influences on the living body–from quite negative ones to the possibility of CNTs use in medicine. In a given work, the cell toxicity of CNTs on the example of healthy hepatocytes and Eirlich adenocarcinoma cells (EAC) is studied. As shown, the cells’ contact with CNTs suspension leads to the radicals’ release from cells. This radical release depends on both the time of cells’ contact with suspension and the CNTs concentration. As also shown, the influence of CNTs on EAC is essentially higher than that on healthy hepatocytes.Промислове використання вуглецевих нанорурок (ВНР) для виготовлення нових композиційних матеріялів обмежене їх потенційною токсичністю. В літературі є дані, які уможливлюють тлумачити вплив ВНР на живий організм від вкрай неґативного до можливого використання їх в медицині. Дану роботу присвячено вивченню токсичности ВНР на прикладі здорових клітин печінки (гепатоцитів) та клітин аденокарциноми Ерліха (ЕАК). Показано, що контакт клітин з суспензією ВНР призводить до викиду ними перекисних радикалів, а рівень викиду цих радикалів залежить від часу контакту і концентрації ВНР. Також було встановлено, що вплив ВНР на ЕАК є більш явним у порівнянні з гепатоцитами.Промышленное использование углеродных нанотрубок (УНТ) для создания новых композиционных материалов ограничено их потенциальной токсичностью. В литературе представлены данные, которые позволяют рассматривать влияние УНТ на живой организм как крайне негативное, так и позволяющее их использование в медицине. Данная работа посвящена изучению токсичности УНТ на примере здоровых клеток печени (гепатоцитов) и клеток аденокарциномы Эрлиха (ЭАК). Показано, что контакт клеток с суспензией УНТ приводит к выбросу клетками перекисных радикалов, уровень чего зависит от времени контакта и концентрации УНТ. Также показано, что влияние УНТ на ЭАК – более выраженное, чем на гепатоциты

Бинарные и тройные сплавы железа с молибденом и вольфрамом

Electrodeposition of Fe-Mo-W and Fe-Mo layers from a citrate solution containing iron(III) on steel and iron substrates is compared. The utilization of iron(III) compounds significantly improved the electrolyte stability eliminating side anodic redox reactions. The influence of concentration ratios and electrodeposition mode on quality, chemical composition, and functional properties of the alloys is determined. It has been found that alloys deposited in pulse mode have more uniform surface morphology and chemical composition and contain less impurities. Improvement in physical and mechanical properties as well as corrosion resistance of Fe-Mo and Fe-Mo-W deposits when compared with main alloy forming metals is driven by alloying components chemical passivity as well as by alloys amorphous structure. Indicated deposits can be considered promising materials in surface hardening technologies and repair of worn out items.Покрытия сплавами Fe-Mo-W и Fe-Mo получены из цитратных электролитов на основе железа (III) на подложках из стали и чугуна. Использование солей железа(III) существенно повышает стабильность электролита за счет элиминирования побочных анодных реакций. Установлено влияние соотношения концентраций и режимов электроосаждения на качество, химический состав и функциональные свойства сплавов. Показано, что полученные в импульсном режиме сплавы характеризуются более равномерной поверхностью, распределением компонентов и содержат меньше примесей. Повышение физико-механических свойств и коррозионной стойкости покрытий Fe-Mo и Fe-Mo-W по сравнению со сплавообразующими металлами и подложкой обусловлено химической инертностью компонентов и аморфной структурой сплава. Полученные покрытия можно рассматривать как перспективные материалы для упрочнения поверхности и восстановления деталей

Research into composition and properties of the Ni–Fe electrolytic alloy

Встановлено вплив умов елек-тролізу на склад сплаву Ni–Fe, електроосадженого із метилсульфонатного електроліту. Показано, що натрій сахаринат істотно не впливає на склад сплаву при густині струму вище 2 А/дм². Встановлено, що натрій сахаринат сприяє підвищенню мікротвердості і зниженню внутрішніх напружень і коерцитивної сили покриттів. Проаналізовано залежність досліджених властивостей сплаву Ni–Fe від структури осаду