Исследование механизмов формирования углеродсодержащих композиционных электрохимических покрытий из электролитов-расплавов в рамках задания 2.4.03 «Исследовать механизм формирования метастабильных сплавов при плазменной обработке электрохимических композиционных покрытий»

Abstract

Объектом исследования являлись композиционные электрохимические покрытия (КЭП) железо-никель-углерод (Fe-Ni-C), никель-железо-углерод (Ni-Fe-C), железо-углерод (Fe-C). Цель работы – исследование влияния состава электролита на основе карбамида, режима процесса электролиза, термообработки на состав, микроструктуру, микротвердость композиционных электрохимических покрытий Fе-Ni-C, Ni- Fе-C, Fе-C; установление механизмов электрокристаллизации, разработка процессов нанесения покрытий. Показано, что массовый и фазовый состав КЭП Fe-Ni-C, Ni-Fe-C зависят от состава электролита (соотношения концентраций солей металлов) и плотности тока. Установлено, что при увеличении плотности тока до 30 мА/см2 происходит изменение механизма электрокристаллизации покрытий Fe-Ni-C, Ni-Fe-C и их микроструктуры. При плотности тока до 10 мА/см2 происходит восстановление углерода, который внедряется в покрытие в форме ультрадисперсных частиц. При этом реализуется механизм совместного зарождения и роста центров кристаллизации никеля, железа, углерода. При плотности тока более 10 мА/см2 углерод выделяется в форме дисперсных частиц. Рост покрытия протекает по механизму раздельного зарождения и роста центров кристаллизации углерода и металлической фазы. Микроструктура КЭП изменяется от однородной до гетерогенной, представляющей собой металлический сплав, в котором расположены прослойки углерода. Установлено, что термообработка (500-600 К) покрытий Fe-Ni-C, Ni-Fe-C сопровождается увеличением микротвердости покрытий от 2,9 до 9,2 ГПа, изменением их фазового состава, но не приводит к изменению зеренной микроструктуры покрытий. Предложены механизмы изменения фазового состава. Разработаны составы электролитов на основе карбамида и технологические инструкции нанесения при выбранных режимах проведения процесса электролиза углеродсодержащих покрытий Fe-Ni-C, Ni-Fe-C, Fe-C.