Электрохимическое осаждение композиционных покрытий на основе никеля, модифицированных углеродсодержащей дисперсной фазой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Джумиева Асел Сериковна

• Джумиева Асел Сериковна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Джумиева Асел Сериковна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Проблема коррозионного разрушения металлов

1.2 Методы защиты от коррозии

1.3 Электроосаждение никелевых покрытий

1.4 Композиционные никелевые покрытия

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Подготовка поверхности электродов

2.2 Синтез углеродных дисперсных материалов

2.3 Приготовление электролитов

2.4 Электроосаждение композиционных покрытий

2.5 Электрохимические методы исследования

2.6 Методика коррозионных испытаний

2.7 Методы исследования состава и структуры покрытий

2.8 Оценка воспроизводимости экспериментальных результатов

Глава 3. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-ОКСИД ГРАФЕНА

3.1 Электроосаждение КЭП никель-оксид графена в стационарном режиме

3.2 Электроосаждение КЭП никель-оксид графена в импульсном режиме

3.3 Электроосаждение КЭП никель-оксид графена в реверсивном режиме

Глава 4. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ ОКСИДОМ ГРАФЕНА

4.1 Электроосаждение КЭП на основе никеля с оксидом графена, обработанным СВЧ-излучением

4.2 Электроосаждение КЭП никель-азот-модифицированный оксид графена

Глава 5. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-TiзC2Tx MXene

5.1 Электроосаждение КЭП никель—Пз^^х MXene (I)

5.2 Электроосаждение КЭП никель-Ti3C2TX MXene (II)

5.3 Технологическая схема процесса электроосаждения композиционных никелевых покрытий, модифицированных углеродсодержащей дисперсной фазой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

КЭП - композиционные электрохимические покрытия

ОГ - оксид графена

СВЧ - сверхвысокие частоты

ОГ (СВЧ) - оксид графена, обработанный СВЧ-излучением

АМОГ - азот-модифицированный оксид графена

ПДК - потенциодинамическая кривая

РФА - рентгенофазовый анализ

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрохимическое осаждение композиционных покрытий на основе никеля, модифицированных углеродсодержащей дисперсной фазой»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Никелирование является одним из наиболее широко используемых процессов в гальванотехнике. Никелевые покрытия обладают твердостью, коррозионной стойкостью и хорошей адгезией к подложке. Но, зачастую, физико-механические и коррозионные свойства электрохимического никеля недостаточны для модифицирования металлических поверхностей. Эффективным методом повышения функциональных свойств электролитических никелевых покрытий является включение в их состав различных дисперсных частиц. Для этого получают композиционные электрохимические покрытия (КЭП) из электролитов-суспензий в стационарном и нестационарных (импульсный, реверсивный) режимах электролиза. Преимущество последних заключается в возможности контроля большего числа параметров электроосаждения, что позволяет управлять зародышеобразованием и ростом зерен в процессе формирования покрытий.

Функциональные свойства КЭП в значительной степени определяются природой дисперсной фазы. Перспективными дисперсными материалами являются различные углеродные и углеродсодержащие вещества, среди которых выделяются оксид графена (ОГ) и относительно новый двумерный наноматериал MXene. Данные соединения устойчивы в агрессивных средах, обладают высокими механическими и физико-химическими свойствами.

Таким образом, исследование совместного электрохимического осаждения никеля с оксидом графена и MXene является актуальной научно-технической задачей.

Работа выполнялась в рамках проекта, поддержанного Фондом содействия инновациям (Договор № 17294гу/2022 от 11.04.2022 г.).

Степень разработанности темы. Научные основы и прикладные аспекты процесса электроосаждения композиционных покрытий были заложены в работах отечественных ученых Р.С. Сайфуллина, Ю.М. Полукарова, Л.И. Антропова. Современные исследователи в России и за рубежом развивают данное направление. Можно выделить публикации В.И. Балакая, И.М. Жарского, F.C. Walsh, E. Pavlatou,

N. Boshkov и др. В настоящее время актуальным является целенаправленное регулирование функциональных свойств композиционных покрытий путем их модифицирования различными углеродными и углеродсодержащими материалами.

Целью работы является разработка процесса электрохимического осаждения композиционных покрытий на основе никеля, модифицированных оксидом графена и МХепе с улучшенными эксплуатационными свойствами.

В процессе исследования решались следующие задачи:

1. Изучение кинетических закономерностей осаждения композиционных электрохимических покрытий никель-оксид графена, никель-МХепе и функциональных свойств данных покрытий (микротвердость, скорость коррозии);

2. Исследование процесса совместного электроосаждения никеля с оксидом графена в стационарном, реверсивном и импульсном режимах электролиза;

3. Изучение кинетических закономерностей совместного электроосаждения никеля с оксидом графена, обработанным СВЧ-излучением и азот-модифицированным оксидом графена;

4. Установление влияния углеродсодержащей дисперсной фазы (оксид графена, МХепе) на физико-механические и коррозионные свойства композиционных никелевых покрытий.

Объектами исследования в данной работе были композиционные электрохимические покрытия на основе никеля, модифицированные углеродсодержащей дисперсной фазой (оксид графена, МХепе).

Предметами исследования настоящей работы являлись процессы совместного электрохимического осаждения никеля с оксидом графена и МХепе, влияние природы дисперсной фазы и режима электролиза на физико-механические и коррозионные свойства формирующихся композиционных покрытий.

Работа соответствует паспорту научной специальности 2.6.9 «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии»: пункты 3 -Электрохимические, химические, физические и комбинированные методы обработки поверхности материалов и нанесения покрытий. Гальванопластика и

гальваностегия; 5 - Структура, защитные, механические, декоративные и другие свойства коррозионностойких материалов и защитных покрытий.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались современные электрохимические и физико-химические методы. Эксперимент проводился с помощью потенциодинамического, потенциостатического, гальваностатического методов и нестационарных электрохимических методов (импульсный, реверсивный), сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, измерения микротвердости и скорости коррозии.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Достоверность результатов работы подтверждается использованием высокоточного научного оборудования, комплекса современных методов и апробированных методик исследования, всесторонним анализом экспериментальных данных, применением методов математической статистики и средств программного обеспечения при их обработке, а также публикацией в рецензируемых журналах.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований не противоречат существующим работам, прошли испытания на производстве.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- установлены кинетические закономерности совместного электрохимического осаждения никеля с оксидом графена и никеля с МХепе;

- выявлено, что при соосаждении никеля с оксидом графена и никеля с МХепе из сульфатно-хлоридного электролита формируются композиционные электрохимические покрытия;

- установлена возможность получения композиционных покрытий при совместном осаждении никеля с оксидом графена в стационарном и нестационарных (реверсивный, импульсный) режимах электролиза;

- впервые получены композиционные электрохимические покрытия на основе никеля с оксидом графена, обработанным СВЧ-излучением и азот-модифицированным оксидом графена.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в следующем:

- получены КЭП никель-ОГ в стационарном, реверсивном и импульсном режимах электролиза и показано, что включение оксида графена в электролитические осадки никеля способствует повышению их микротвердости и снижению скорости коррозии;

- установлено, что введение дисперсной фазы МХепе в сульфатно-хлоридный электролит никелирования способствует улучшению эксплуатационных свойств (микротвердость, коррозионная стойкость) никелевых покрытий;

- получены КЭП на основе никеля с оксидом графена, обработанным СВЧ-излучением и азот-модифицированным оксидом графена и установлено, что включение модифицированного ОГ в матрицу никелевых КЭП приводит к улучшению их физико-механических и коррозионных свойств;

- разработаны технологические рекомендации по электроосаждению композиционных покрытий на основе никеля с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Результаты диссертационного исследования прошли испытания и апробацию в НИИХИТ (АО) (г. Саратов).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Кинетические закономерности процесса совместного электроосаждения никеля с оксидом графена и никеля с МХепе из сульфатно-хлоридного электролита.

2. Влияние режима электролиза (стационарный, реверсивный, импульсный) на физико-механические и коррозионные свойства композиционных электрохимических покрытий на основе никеля с оксидом графена.

3. Кинетические закономерности формирования композиционных электрохимических покрытий на основе никеля с оксидом графена, обработанным СВЧ-излучением и азот-модифицированным оксидом графена.

4. Влияние технологических параметров процесса электроосаждения на функциональные свойства (микротвердость, скорость коррозии) композиционных электрохимических покрытий никель-оксид графена и никель-МХепе.

Автором лично проведен анализ литературных данных по исследованной проблеме; подготовлены и проведены эксперименты по получению композиционных электрохимических покрытий на основе никеля, модифицированных углеродсодержащей дисперсной фазой, по исследованию их структуры, физико-механических и коррозионных свойств; проведены обработка и анализ полученных экспериментальных данных, а также их подготовка к опубликованию.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Яковлеву А.В., к.х.н. Цыганову А.Р., к.т.н. Горшкову Н.В. за содействие в проведении ряда экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на I Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы современной науки, технологии и образования» (Энгельс, 2020); Тринадцатой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Троицк, 2021); Международной научно-практической конференции «Current Trends in History, Culture, Science and Technology» (Саратов, 2021); IX Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» (Энгельс, 2022); IV Всероссийском научно-общественном форуме «Экологический форсайт» (Саратов, 2022); XVIII Международном форуме-конкурсе студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, 2022); XIII Международной научной конференции «Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах» (Минск, 2023); V Международной научно-практической конференции «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение» (Тамбов, 2023); V Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы теории и практики электрохимических процессов» (Энгельс, 2023); XIX Международном форуме-конкурсе студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, 2023).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 17 работ, в том числе 2 статьи в журналах Перечня рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 5 статей в журналах, индексируемых в международных реферативных базах Scopus и Web of Science, а также 10 публикаций в сборниках трудов и материалах научных конференций различного уровня.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 100 источников и приложений. Диссертационная работа изложена на 128 страницах, включает 19 таблиц и 46 рисунков.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Проблема коррозионного разрушения металлов

Проблема коррозионного разрушения оборудования и материалов в различных отраслях промышленности по сей день является актуальной и требует поиска эффективных методов, направленных на борьбу с этим вредоносным процессом.

Согласно ГОСТ 9.072-2017 [1] коррозия - это процесс разрушения (ухудшения) свойств материала, вызванное химическими, электрохимическими или микробиологическими реакциями, протекающими под воздействием окружающей или какой-либо иной среды.

Коррозия металлов приводит к многомиллионным экономическим потерям, в промышленно развитых государствах они оцениваются в 3-4 % ВВП [2]

Ежегодно по причине коррозии теряется 10-20 % от общего объема произведенной стали [3].

Суммарные экономические потери от фреттинг-коррозии (особого типа коррозии, который вызывается одновременно вибрацией и воздействием коррозионной среды) в атомной промышленности составляют ежегодно от 0,0012 до 0,0415 миллиардов рублей [4].

Нефтегазовая отрасль также подвержена коррозионным рискам. Ежегодно по нефтегазовым трубам транспортируются миллионы кубометров технологических жидкостей и продукции скважин, содержащие существенное количество коррозионно-активных компонентов, наличие которых приводит к повышенному износу трубопровода и становится основной причиной аварий, связанных с разливом нефти. Вследствие процессов внутренней коррозии процент изношенности нефтегазовых труб остается по-прежнему значительным [5].

В рамках исследования, проведенного авторами [6], рассмотрены случаи попадания перекачиваемых продуктов во внешнюю среду из-за разгерметизации и повреждения трубопроводных систем. Неконтролируемая коррозия металла внутренней и внешней оболочки трубопровода относится к одной из таких причин.

В автомобильной промышленности также широко распространена проблема коррозионного разрушения материалов. Только от коррозионных повреждений кузова легковых автомобилей и автобусов экономические потери составляют 7 тыс. руб. в год, а в масштабах автопарка страны - 300 млрд. руб. [7].

Ввиду повсеместного распространения этого разрушительного процесса и нарастающей потребности в снижении негативных последствий и экономических потерь в различных отраслях промышленности, поиск эффективных способов защиты от коррозии до сих пор не теряет своей актуальности.

1.2 Методы защиты от коррозии

Методы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном воздействии, приводящем к полному или частичному снижению активности факторов, способствующих развитию коррозионных процессов [8].

Так как коррозия вызвана взаимодействием металла и окружающей среды, возможны два основных метода защиты:

1) изоляция металла от воздействия агрессивной среды;

2) изменение свойств коррозионной среды.

По первому методу металл изолируют от окружающей среды путем нанесения на его поверхность различных покрытий, более устойчивых к агрессивной среде, чем сам металл. Такими покрытиями могут быть пленки из труднорастворимых оксидов и солей данного металла, из других металлов, из силикатов, цементов, смол, пластмасс и др. Покрытие увеличивает коррозионную стойкость металла, а функциональные свойства изготовленных из него изделий при этом не изменяются [9].

Второй метод защиты основан на изменении свойств агрессивной среды путем обработки различного рода реагентами или введения добавок, снижающих ее агрессивность, например, ингибиторы коррозии.

Существует также отдельный метод защиты от электрохимической коррозии, к разновидностям которого относят катодную, анодную и протекторную защиту,

электродренаж [9].

Наряду с вышеуказанными способами распространено применение различных комбинированных методов защиты, среди которых можно выделить катодную защиту с одновременным созданием на металле защитных пленок или введением ингибиторов в агрессивную среду, использование ингибированных пленочных и лакокрасочных покрытий и т.п [9].

1.2.1 Металлические покрытия

Нанесение металлических покрытий является одним из наиболее распространенных методов антикоррозионной защиты. Такие покрытия способствуют не только защите от коррозии, но и придают поверхности твердость, износоустойчивость, электропроводность, отражательную способность, хороший декоративный вид и т.д. [9]

По способу защитного действия металлические покрытия подразделяются на анодные и катодные.

Срок службы анодных покрытий определяется толщиной и скоростью коррозии покрытия в данных условиях. Они защищают металл не только механически, но и электрохимически, выполняя функцию анода при коррозии.

Катодные покрытия защищают металл чисто механически, изолируя его от агрессивной среды [9].

При выборе покрытия, наряду с конструктивными соображениями, необходимо учитывать условия эксплуатации детали, коррозионную стойкость металлов, допустимость гальванических пар, возникающих при сопряжении деталей в узлы, и характеристику защитных свойств покрытия. Вид покрытия выбирается с учетом электрохимических свойств металлов основы и покрытия. Величиной, определяющей электрохимические свойства металла, является электродный потенциал [10].

Металлические покрытия по сравнению с неметаллическими обладают большой механической прочностью, хотя технология их нанесения сложнее. По способу нанесения их делят на гальванические, химические, диффузионные,

металлизационные и механотермические.

Гальванические покрытия получают методом электролитического осаждения металла из раствора, соответствующих солей [9].

Электроосаждение имеет ряд преимуществ перед другими методами защиты, т.к. оно позволяет [11, 12]:

- регулировать толщину слоя;

- экономно расходовать цветные металлы;

- наносить покрытия из металлов, имеющих высокую температуру плавления, например, хром, никель, серебро, платина.

Защитные электрохимические покрытия должны обладать [11]:

- способностью изолировать изделие от агрессивной среды;

- собственной коррозионной стойкостью;

- заданными физико-механическими свойствами.

Нанесение металлических покрытий из расплава на стальные листы и проволоку - наиболее простой способ. Такие покрытия образуются путем погружения защищаемого металла в расплавленный металл покрытия. При этом образуются толстые и практически беспористые покрытия. Однако такие покрытия характеризуются значительной неравномерностью по толщине, а их изготовление сопровождается не только большим расходом цветных металлов, но и потерей металла вследствие угара (окисления кислородом воздуха) [9].

Выделяют также термодиффузионные покрытия, которые получают насыщением поверхностных слоев металла атомами других элементов, диффундирующих вглубь. При этом диффузия осуществляется при высоких температурах. В качестве элементов, образующих диффузионные защитные покрытия, используют алюминий (алитирование), хром (термохромирование), кремний (термосилицирование) [9].

Покрытия, полученные методом термодиффузии, сочетают в себе жаропрочность и жаростойкость. Кроме того, поверхностный защитный слой позволяет сохранить хорошие механические свойства изделий [11].

Плакирование относят к механотермическим методам получения защитного

металлического слоя и применяют при изготовлении биметаллических листов, лент, проволоки, для облицовки стальных сосудов, автоклавов. Покрытие образуется при совместной прокатке, горячей прессовке, нагреве под давлением двух металлов, один из которых выполняет функцию защитного покрытия [9]. Данный метод является наиболее совершенным методом защиты малостойких металлов сплавами или металлами, обладающими повышенной коррозионной стойкостью [11].

В методе металлизации напылением расплавленный металл наносят на поверхность защищаемого изделия с помощью струи сжатого воздуха или инертного газа. Частицы расплавленного металла, двигаясь с большой скоростью, ударяются о поверхность основного металла и сцепляются с ней, образуя металлическое покрытие. Получаемое покрытие имеет чешуйчатую структуру и высокую пористость. При металлизации расходуется большое количество металла на угар и распыление, покрытие имеет пористую структуру, неравномерную толщину и низкую адгезию к металлу [11].

1.2.2 Неметаллические покрытия

Среди неметаллических покрытий наибольшее распространение получили силикатные эмали, которые получают из силикатной шихты (размолотое стекло), наносимой на подготовленную (протравленную) поверхность металла и нагреваемой до размягчения и сцепления с поверхностью. Основной недостаток данного вида покрытий - чувствительность к механическим воздействиям и растрескивание при термоударах [9].

Также к данной группе покрытий относят покрытия на основе вяжущих материалов, главным образом, цементные толстослойные облицовочные покрытия. Вследствие высокого pH капиллярной влаги цемента защищаемая поверхность переходит в пассивное состояние, за счет чего обеспечивается высокая коррозионная стойкость, однако такие покрытия неустойчивы к химическим воздействиям и термическому удару [9].

Следующий вид неметаллических покрытий - конверсионные, к которым относят покрытия, получаемые в результате химической реакции непосредственно на поверхности металла. По защитным свойствам они уступают металлическим и применяются в сочетании с лакокрасочными покрытиями [9].

Одним из широко используемых способов защиты оборудования от коррозии, кавитационных, эрозионных и других видов воздействий является гуммирование, под которым понимают нанесение на поверхность защищаемых изделий покрытий из натуральных или синтетических каучуков [9].

Еще одним способом антикоррозионной защиты металлов является нанесение на них лакокрасочных покрытий, защитное действие которых заключаются в создании на поверхности металлического изделия сплошной пленки, которая препятствует агрессивному воздействию окружающей среды и предохраняет металл от разрушения [11]. Эффективность применения данного вида покрытий целесообразна при условии долговечности эксплуатации не более 10 лет и скорости коррозии до 0,05 мм/год. Компонентами лакокрасочных материалов служат пленкообразующие вещества, растворители, пластификаторы, пигменты, наполнители, катализаторы (сиккативы) [11].

К недостаткам следует отнести малую термостойкость (150...200 °С), невысокую механическую прочность, недостаточную стойкость к водным средам

[9].

1.2.3 Изменение свойств коррозионной среды

Состав коррозионной среды является одним из основных факторов, определяющих характер и скорость коррозии металла [9].

В промышленных условиях эксплуатации в ряде случаев уменьшение потерь от коррозии может быть достигнуто при помощи изменения состава агрессивной среды. Используют два приема [11]:

- удаление из агрессивной среды веществ, вызывающих коррозию металлов;

- введение в агрессивную среду специальных веществ, которые вызывают значительное снижение скорости коррозионного процесса. Такие вещества

называются замедлителями или ингибиторами коррозии.

При осуществлении первого приема используются следующие способы [11]:

- удалением кислорода при помощи деаэрации раствора, насыщения его азотом или добавления в него поглотителей кислорода;

- удалением кислот путем нейтрализации раствора гашеной известью или едким натром;

- удалением солей из воды, идущей на питание паровых котлов, путем обработки ее ионообменными смолами;

- вакуумированием.

В тех случаях, когда нанесение защитных покрытий на изделие невозможно или нанесенные покрытия не обеспечивают необходимой защиты, снижение скорости коррозии может быть достигнуто с помощью ингибиторов [9].

Действие ингибиторов обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции ингибиторов или образования с катионами металла труднорастворимых соединений. Защитные слои, создаваемые ингибиторами, всегда тоньше наносимых покрытий [11].

Катодные и анодные ингибиторы замедляют соответствующие электродные реакции, смешенные ингибиторы изменяют скорость обеих реакций. Катодные ингибиторы замедляют катодные реакции или активное растворение металла. Для предотвращения локальной коррозии более эффективны анионные ингибиторы [11].

Выделяют неорганические ингибиторы, которые ограничивают скорость коррозии металлов путем повышения перенапряжения катодного процесса и сокращения площади катодных участков, и органические ингибиторы, которые воздействуют на скорость как катодной, так и анодной реакций [11].

1.2.4 Электрохимическая защита

Под электрохимической защитой понимают перевод металла в нереакционноспособное состояние путем электродной поляризации. Различают два способа электрохимической защиты. Первый из них, обеспечивающий

изменение направления тока в системе металл-электролит, называется катодной защитой. Второй способ, затрудняющий или предотвращающий отдачу металлом электронов, называется анодной защитой [9].

Сущность метода состоит в уменьшении скорости электрохимической коррозии металла при поляризации электрода от источника постоянного тока или при контакте с добавочным электродом, являющимся анодом по отношению к корродирующей системе [11].

Электрохимическую защиту применяют в том случае, если потенциал свободной коррозии Екор конструкционного материала располагается в области активного растворения (Е1) или перепассивации (Е2), то есть материал растворяется с высокой скоростью (рис. 1.1) [11].

При катодной защите снижение скорости растворения металла происходит вследствие смещения потенциала в область значений, отрицательнее Екор. При этом характер растворения металла не меняется - он остается в активном состоянии [11].

Е

Рисунок 1.1 - Способы снижения скорости растворения металлов при электрохимической

защите [11]

Катодная защита применяется в тех случаях, когда металл не склонен к пассивации, то есть имеет протяженную область активного растворения, узкую пассивную область, высокие значения критического тока (1кр) и потенциала (Екр) пассивации. Осуществление катодной защиты возможно различными способами: снижением скорости катодной реакции (например, деаэрацией растворов, в

которых протекает коррозионный процесс); поляризацией от внешнего источника тока; созданием контакта с другим материалом, имеющим в рассматриваемых условиях более отрицательный потенциал свободной коррозии (протекторная защита).

Катодную защиту с использованием поляризации от внешнего источника тока применяют для защиты оборудования из углеродистых, низко- и высоколегированных и высокохромистых сталей, олова, цинка, медных и медноникелевых сплавов, алюминия и его сплавов, свинца, титана и его сплавов. Как правило, это подземные сооружения (трубопроводы и кабели различных назначений, фундаменты, буровое оборудование), оборудование, эксплуатируемое в контакте с морской водой (корпуса судов, металлические части береговых сооружений, морских буровых платформ), внутренние поверхности аппаратов и резервуаров химической промышленности. Часто катодную защиту применяют одновременно с нанесением защитных покрытий. Уменьшение скорости саморастворения металла при его внешней поляризации называют защитным эффектом [11].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Джумиева Асел Сериковна, 2024 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 9.072-2017 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Термины и определения. - М. : Стандартинформ, 2020. - 36 с.

2. Роствинская, А. С. Коррозия - ущерб экономике и способы борьбы с ней / А. С. Роствинская // Трибуна ученого. - 2020. - С. 57-64.

3. Рыбакова, Л. Ю. Экономические потери от коррозии / Л. Ю. Рыбакова // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре : Электронный ресурс: материалы 71-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2013 года, Самара, 07-11 апреля 2014 года / под редакцией М.И. Бальзанникова, Н.Г. Чумаченко. - Самара: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет", 2014. - С. 850-851.

4. Кокнаев, А. С. Экономические потери от коррозии материалов ЯЭУ / А. С. Кокнаев // Энергия-2022 : Семнадцатая всероссийская (девятая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Материалы конференции. В 6-ти томах, Иваново, 11-13 мая 2022 года. Том 6. - Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2022. - С. 99.

5. Байдюков, Е. Н. Внутренняя коррозия нефтегазовых труб: причины, механизмы и меры по её уменьшению с помощью ингибиторов коррозии / Е. Н. Байдюков // Инновации. Наука. Образование. - 2021. - №47. - С.1559 - 1564.

6. Проблемы защиты от коррозии при эксплуатации трубопроводных систем и оборудования нефтегазовой отрасли / К. Н. Абдрахманова, И. А. Дягилев, Н. Х. Абдрахманов [и др.] // Безопасность техногенных и природных систем. — 2020. — № 3. — С. 39-46.

7. Коррозия автомобилей: классификация причин, методы и периодичность профилактики // В. Н. Басков, А.С. Гребенников, С. А. Гребенников

[и др.] / Сборник научных трудов кафедры ЭАТиС, посвященный 85-летию кафедры ЭАТиС МАДИ по материалам 79-ой научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ, 2021. - С. 261-267.

8. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: справочник: В 2 т. Т.1. / под ред. А. А. Герасименко. - М. : Машиностроение, 1987. - 688 с.

9. Неверов, А. С. Коррозия и защита материалов: учеб. пособие / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - Минск : Выш. шк., 2007. - 222 с.

10. Мальцева, Г. Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии: учеб. пособие / Г. Н. Мальцева; под редакцией д. т. н., профессора С. Н. Виноградова. -Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. - 211 с.

11. Коррозия и защита от коррозии / под ред. И. В. Семеновой - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 336 с.

12. Nasirpouri, F. Ultrasonic-assisted pulse electrodeposition process for producing nanocrystalline nickel films and their corrosion behavior: Competition between mass transport and nucleation / F. Nasirpouri, A. Farmani, S. Safarpour // Surface & Coatings Technology. - 2024. - V. 487. - 130996.

13. Улиг, Г. Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Г. Г. Улиг, Р. У. Реви; под ред. А. М. Сухотина. - Л. : Химия, 1989. -456 с.

14. Лапина, Т. И. Повышение эффективности работы электрохимической защиты / Т. И. Лапина, Н. В. Журавлева // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). - 2020. - №5 (74). - С. 46 - 50.

15. Просмыцкий, В. Д. Исследование катодного комплекса электрохимической защиты корпуса судна от коррозии / В. Д. Просмыцкий // Молодежь. Наука. Инновации. - 2022. - Т.1 - С. 69-75.

16. Кудрявцев, Н. Т. Электролитические покрытия металлами / Н. Т. Кудрявцев. - М. : Химия, 1979. - 352 с.

17. Гамбург, Ю. Д. Гальванические покрытия. Справочник по применению / Ю. Д. Гамбург. - М. : Техносфера, 2006. - 216 с.

18. Recent developments in the electrodeposition of nickel and some nickelbased alloys / R. Orinakova, A. Turonova, D. Kladekova [et al.] // Journal of Applied Electrochemistry. - 2006. - № 36. - P. 957 - 972.

19. Bockris, J. The electrode kinetics of the deposition and dissolution of iron / J. Bockris, D. Drazic, A. R. Despic // Electrochimica Acta. - 1961. - V. 4. - P. 325 - 361.

20. Electrodeposition of nickel on vitreous carbon: Influence of potential on deposit morphology / E. Gomez, C. Muller, W. G. Proud [et al.] // Journal of Applied Electrochemistry. - 1992. - V. 22. - P. 872 - 876.

21. Epelboin, I. Impedance measurements for nickel deposition in sulfate and chloride electrolytes / I. Epelboin, M. Joussellin, R. Wiart // Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. -1981. - V.119. - P. 61-71.

22. Chassaing, E. The kinetics of nickel electrodeposition: Inhibition by adsorbed hydrogen and anions / E. Chassaing, M. Jousselin, R. Wiart // Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. - 1983. - V.157. - P. 7588.

23. Proud, W. G. The electrodeposition of nickel on vitreous carbon: Impedance studies / W. G. Proud, C. Muller // Electrochimica Acta. - 1993. - V.38. - P. 405-413.

24. Lekka, M. Electrochemical deposition of composite coatings / M. Lekka // Encyclopedia of Interfacial Chemistry. Surface Science and Electrochemistry. - 2018. -P. 54-67.

25. Fabrication and characterization of Ni-Co-TiN/ CeO2 composite coating by ultrasonic vibration-assisted jet electrodeposition / H. Li, Y. Chen, F. Zhu [et. al] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2024. - V. 687. -133526.

26. Electrodeposition and properties of Ni-W-Ti2AlC composite coatings / M. Gao, L. Liu, Z. Huang [et. al] // Ceramics International. - 2024. - V. 50. - P. 1883218842.

27. Винокуров, Е. Электроосаждение композиционных покрытий / Е. Винокуров, Л. Марголин, В. Фарафонов // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2020. - Т. 63, № 8. - С. 4 - 38.

28. Guglielmi, N. Kinetics of the deposition of inert particles from electrolytic baths / N. Guglielmi // Journal of The Electrochemical Society. - 1972. - V.119, № 8. -P. 1009 - 1012.

29. Celis, J. P. A mathematical-model for the electrolytic codeposition of particles with a metallic matrix / J. P. Celis, J. R. Roos, C. Buelens // Journal of the Electrochemical Society. - 1987. - V.134. - P.1402-1408.

30. Room and high temperature wear behaviour of Ni matrix micro- and nano-SiC composite electrodeposits / M. Lekka, A. Lanzuttti, A. Casagrande [et. al] // Surface and Coatings Technology. - 2012. - V.206. - P. 3658 - 3665.

31. The determination of alumina in a copper matrix by atomic absorption spectrometry / J. P. Celis, J. A. Helsen, P. Hermans [et. al] // Analytica Chimica Acta. -1977. - V.92. - P. 413-416.

32. Industrialization of Ni-^SiC electrodeposition on copper moulds for steel continuous casting / M. Lekka, P. L. Bonora, A. Lanzutti [et. al] // La Metallurgia Italiana. - 2012. - №6. - P. 21 - 27.

33. Lee, C. C. A study of the composite electrodeposition of copper with alumina powder / C. C. Lee, C. C. Wan // Journal of The Electrochemical Society. - 1988. - V.135, № 8. - P. 135.

34. Banovic, S. W. Characterization of single and discretely-stepped electro-composite coatings of nickel-alumina / S. W. Banovic, K. Barmak, A. R. Marder // Journal of Materials Science. - 1999. - V.34. - P. 3203-3211.

35. Hovestad, A. Electrochemical codeposition of inert particles in a metallic matrix / A. Hovestad, L. J. J. Janssen // Journal of Applied Electrochemistry. - 1995. -V.25, №6. - P. 519-527.

36. Gyftou, P. Effect of pulse electrodeposition parameters on the properties of Ni/nano-SiC composites / P. Gyftou, E. A. Pavlatou, N. Spyrellis // Applied Surface Science. - 2008. - V.254, № 18. - P. 5910-5916.

37. Resistance to localized corrosion of pure Ni, micro- and nano-SiC composite electrodeposits / M. Lekka, A. Lanzutti, C. Zanella [et. al] // Pure and Applied Chemistry. - 2010. - V.83, № 2. - P. 295 - 308.

38. Microstructure and properties of Ni-Co/nano-Al2O3 composite coatings by pulse reversal current electrodeposition / L. M. Chang, M. Z. An, H. F. Guo [et. al] // Applied Surface Science. - 2006. - V.253, № 4. - P. 2132 - 2137.

39. A comparative study of the effect of mechanical and ultrasound agitation on the properties of electrodeposited Ni/Al2O3 nanocomposite coatings / E. Garcia-Lecina, I. Garcia-Urrutia, J. A. Diez [et. al] // Surface and Coatings Technology. - 2012. - V.206, № 11 - 12. - P. 2998-3005.

40. Verelst, M. Electroforming of metal matrix composite: dispersoid grain size dependence of thermostructural and mechanical properties / M. Verelst, J. P. Bonino, A. Rousset // Materials Science and Engineering. - 1991. - V.135. - P. 51-57.

41. Electrochemical deposition of nickel graphene composite coatings: effect of deposition temperature on its surface morphology and corrosion resistance / A. Jabbar, G. Yasin, W. Q. Khan [et. al] // The Royal Society of Chemistry. - 2017. - V.7. - P. 31100-31109.

42. Effect of Temperature on Electrodeposited Nickel Nitride Composite Coatings / E. Budi, L. Kusumawati, W. A. Assita [et. al] // Journal of Physics: Conference Series. - The 4th International Conference on Applied Physics and Materials Application. - 18-20 September 2019, North Sumatera Province, Indonesia - V. 1428. - 012015.

43. Hamid, Z. A. Characteristics of electrodeposition of Ni-polyethylene composite coatings / Z. A. Hamid, I. M. Ghayad // Materials Letters. - 2002. - V.53, № 4-5. - P. 238-243.

44. Lee, H. K. Codeposition of micro- and nano-sized SiC particles in the nickel matrix composite coatings obtained by electroplating / H. K. Lee, H. Y. Lee, J. M. Jeon // Surface and Coatings Technology. - 2007. - V.201, № 8. - P. 4711 - 4717.

45. Fabrication of robust Ni-based TiO2 composite@TTOS superhydrophobic coating for wear resistance and anti-corrosion / Y. Xiang, Y. He, W. Tang [et. al] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2021. - V.629. -P. 127394.

46. Sakhnenko, N. Electrochemical Synthesis of Nickel-Based Composite Materials Modifi ed with Nanosized Aluminum Oxide / N. Sakhnenko, O. Ovcharenko, M. Ved // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2015. - V.88, №2. - P. 267-271.

47. Ghamari, M. Wear and corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy coated by pulsed current electrodeposited Ni-Al2O3 nanocomposite / M. Ghamari, A. A. Amadeh // Transactions of the IMF. - 2017. - V.95, №2. - P. 114-120.

48. Abaei, M. Microstructure and oxidation of Ni-Fe2O3 composite coating on AISI 304 stainless steel / M. Abaei, M. Zandrahimi, H. Ebrahimifar // International Journal of Materials Research. - 2019. - V.110, №3. - P. 253-260.

49. Li, Y. Electrodeposited Ni/CeO2 mulriple coating on SUS 430 steel interconnect / Y. Li, S. Geng, G. Chen // International Journal of Hydrogen Energy. -2018. - V.43, №28. - P. 12811-12816.

50. Influence of CeO2 and TiO2 Particles on Physicochemical Properties of Composite Nickel Coatings Electrodeposited at Ambient Temperature / I. Makarava, M. Esmaeli, D. Kharytonau [et. al] // Materials. - 2022. - V.15, №16. - P. 5550.

51. Ni/Si3N4 composite coatings and their water lubrication behaviors / L. Huang, Q. Dai, W. Huang [et. al] // Applied Surface Science. - 2022. - V.572. -P.151534.

52. Jet pulse electrodeposition and characterization of Ni-AlN nanocoatings in presence of ultrasound / C. Ma, W. Yu, M. Jiang [et. al] // Ceramics International. - 2018. - V.44, №5. - P.5163-5170.

53. Influence of BN and B4C particulates on wear and corrosion resistance of electroplated nickel matrix composite coatings / S. Paydar, A. Jafari, M. E. Bahrololoom [et. al] // Tribology - Materials, Surfaces & Interfaces. - 2015. - V.9, №2. - P.105-110.

54. Maharana, H.S. Manifestation of Hall-Petch breakdown in nanocrystalline electrodeposited Ni-MoS2 coating and its structure dependent wear resistance behavior / H. S. Maharana, K. Mondal // Surface & Coatings Technology. - 2021. - V.410. -P.126950.

55. Construction and anti-corrosion behavior study of silanol-modified Ni-WS2 superhydrophobic composite coating / H. Li, Y. He, P. Luo [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2022. - V.450. - P.129008.

56. Iacovetta, D. Synthesis, structure, and properties of superhydrophobic nickel-PTFE nanocomposite coatings made by electrodeposition / D. Iacovetta, J. Tam, U. Erb // Surface & Coatings Technology. - 2015. - V.279. - P.134-141.

57. Tam, J. Thermally Robust Non-Wetting Ni-PTFE Electrodeposited Nanocomposite / J. Tam, J. C. F. Lau, U. Erb // Nanomaterials. - 2019. -V.9, №1. - P.2.

58. Pandolfo, A. G. Carbon properties and their role in supercapacitors / A. G. Pandolfo, A. F. Hollenkamp // Journal of Power Sources. - 2006. - V.157. - P.11-27.

59. Jyotheender, K. S. Grain boundary engineering in Ni-carbon nanotube composite coatings and its effect on the corrosion behaviour of the coatings / K. S. Jyotheender, A. Gupta, C. Srivastava // Materialia. - 2020. - V.9. - 100617.

60. Investigation of the microstructure and tribological properties of CNTs/Ni composites prepared by electrodeposition / P. Yang, N. Wang, J. Zhang [et. al] // Materials Research Express. - 2022. - V.9, №3. - 036404.

61. Влияние неорганических добавок в составе электролитов на морфологию поверхности электролитических покрытий / Н.С. Матвеева, Т. А. Боргардт, А. М. Грызунов [и др.] // Актуальные вопросы прочности : сборник тезисов LXIV Международной конференции, Екатеринбург, 04-08 апреля 2022 года. - Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2022. - С. 254-255.

62. Hong, Q. The microstructure, wear and electrochemical properties of electrodeposited Ni-diamond composite coatings: Effect of diamond concentration / Q. Hong, D. Wang, S. Yin // Materials Today Communications. - 2023. - V.34. - 105476.

63. Nickel-nanodiamond coatings electrodeposited from tartrate electrolyte at ambient temperature / I. Makarova, I. Dobryden, D. Kharitonov [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2019. - V.380. - 125063.

64. Tseluikin, V. Electrodeposition of Nickel-Fullerene С6о Composition Coatings / V. Tseluikin, N. Solov'eva, I. Gun'kin // Protection of Metals. - 2007. - V. 43. - P. 388-390.

65. Electrodeposition of nickel and composite nickel-fullerenol coatings from low-temperature sulphate-chloride-isobutyrate electrolyte / I. Antihovich, N. Ablazhey, A. Chernik [et al.] // Procedia Chemistry. - 2014. - V.10. - P. 373 - 377.

66. Kumar Rai, P. Investigation of surface characteristics and effect of electrodeposition parameters on nickel-based composite coating / P. Kumar Rai, A. Gupta // Materials Today: Proceedings. - 2021. - V.44. - P. 1079-1085

67. Study on Electrodeposition of Ni-graphite Composite Coatings in Sulfamate Bath / X. He, X. Zhang, X. Zhou [et. al] // Advanced Materials Research. - 2011. - V.150 - 151. - P. 1546 - 1550.

68. One-step electrodeposited Ni-graphene composite coating with excellent tribological properties / L. Xiang, Q. Shen, Y. Zhang [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2019. - V. 373. - P. 38 - 46.

69. Deposition Mechanism and Corrosion Resistance of Ni-Graphene Composite Coatings Prepared by Pulse Electrodeposition / B. Wang, Y. Zhao, Zhi Qin [et. al] // International Journal of Electrochemical Science. - 2021. - V.16. - P. 210636.

70. Didelkin, A. Graphene Oxide and Derivatives: The Place in Graphene Family / A. Didelkin, A. Vul // Frontiers in Physics. - 2019. - V.6. - 149.

71. Corrosion study of electrophoretically deposited graphene oxide coating on copper metal / M. A. Raza, Z. U. Rehman, F. A. Ghauri [et. al] // Thin Solid Films. -2016. - V. 620. - P. 150-159.

72. Berry, V. Impermeability of graphene and its applications / V. Berry // Carbon. - 2013. - V.62. - P. 1 - 10.

73. Graphene-based coatings on polymer films for gas barrier applications / D. Pierleoni, Z. Y. Xia, M. Christian [et. al] // Carbon. - 2016. - V.96. - P. 503 - 512.

74. Jyotheender, K. S. Ni-graphene oxide composite coatings: Optimum graphene oxide for enhanced corrosion resistance / K. S. Jyotheender, Ch. Srivastava // Composites Part B: Engineering. - 2019. - V.175. - 107145.

75. Zhang, H. Fabrication of high-performance nickel/graphene oxide composite coatings using ultrasonic-assisted electrodeposition / H. Zhang, N. Zhang, F. Fang // Ultrasonics - Sonochemistry. - 2020. - V.62. - 104858.

76. Study on the antibacterial and anti-corrosion properties of Ni-GO/Ni-rGO composite coating on manganese steel / G. Lou, L. Shen, Y. Quian [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2021. - V.424. - 127681.

77. MXenes in tribology: Current status and perspectives / X. Miao, Z. Li, S. Liu [et. al] // Advanced Powder Materials. - 2023. - V.2. - 100092.

78. Naguib, M. Ten Years of Progress in the Synthesis and Development of MXenes / M. Naguib, M. Barsoum, Y. Gogotsi // Advanced Materials. - 2021. - V. 33. - 2103393.

79. Preparation of Ni-P-Ti3C2Tx-Ce composite coating with enhanced wear resistance and electrochemical corrosion behavior on the surface of low manganese steel / L. Zhang, S. Huang, Y. Weng [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2022. - V. 441. - 128508.

80. Surface functionalization of Ti3C2Tx and its application in aqueous polymer nanocomposites for reinforcing corrosion protection / F. Zhang, W. Liu, S. Wang [et. al] // Composites Part B: Engineering. - 2021. - V.217. - 108900.

81. Ti3C2Tx/PANI composites with tunable conductivity towards anticorrosion application / M. Cai, H. Yan, Y. Li [et. al] // Chemical Engineering Journal. - 2021. -V.410. - 128310.

82. Electrodeposition of a Ni-P-Ti3C2Tx/MoS2 coating incorporating MoS2 intercalated Ti3C2Tx particles / Y. Du, D. Wang, P. Si [et. al] // Surface & Coatings Technology. - 2018. - V.354. - P. 119 - 125.

83. ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. - М. : Стандартинформ, 2014. - 36 с.

84. ТУ 6-21-090502-2-90 Лаки НЦ-62. Технические условия. - 1990. - 12 с.

85. ГОСТ 6552-80 Реактивы. Кислота ортофосфорная. Технические условия. - М. : ИПК Издательство стандартов, 2003. - 11 с.

86. Molten salt synthesis of MAX phases in the Ti-Al-C system / T. Galvin, N. C. Hyatt, W. M. Rainforth [et. al] // Journal of the European Ceramic Society. - 2018. -V.38. - P. 4585-4589.

87. ГОСТ 4465-2016 Реактивы. Никель (II) сернокислый 7-водный. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 2019. - 18 с.

88. ГОСТ 4038-79 Реактивы. Никель (II) хлорид 6-водный. Технические условия. - М. : ИПК Издательство стандартов, 1998. - 10 с.

89. ГОСТ 199-88 Реактивы. Натрий уксуснокислый 3-водный. Технические условия. - М. : ИПК Издательство стандартов, 1997. - 26 с.

90. ГОСТ 9.302-88 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. -М. : ИПК Издательство стандартов, 2001. - 41 с.

91. The role of nickel in mechanical performance and corrosion behaviour of nickel-aluminium bronze in 3.5 wt.% NaCl solution / F. Yang, H. Kang, E. Guo [et. al] // Corrosion Science. - 2018. - V. 139. - P. 333-445.

92. Саутин, С. Н. Мир компьютеров и химическая технология / С. Н. Саутин, А. Е. Пунин. - Л. : Химия, 1991. - 144 с.

93. Walsh, F.C. A review of the electrodeposition of metal matrix composite coatings by inclusion of particles in a metal layer: an established and diversifying technology / F. C. Walsh, C. Ponce de Leon // Transactions of the IMF. - 2014. - V. 92. - P. 83-98.

94. Triple-Band Surface Plasmon Resonance Metamaterial Absorber Based on Open-Ended Prohibited Sign Type Monolayer Graphene / R. Lai, P. Shi, Z. Yi [et. al] // Micromachines. - 2023. - V.14. - 953.

95. Целуйкин, В. Н. Композиционные покрытия, модифицированные наночастицами: структура и свойства / В. Н. Целуйкин // Российские нанотехнологии. - 2014. - Т. 9, № 1-2. - С. 25-35.

96. Целуйкин, В. Н. О структуре и свойствах композиционных электрохимических покрытий. Обзор / В. Н. Целуйкин // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2016. - Т. 52, № 2. - С. 171-184.

97. Wang, J. Effect of current density on microstructure and corrosion resistance of Ni-graphene oxide composite coating electrodeposited under supercritical carbon dioxide / J. Wang, W. Lei, Y. Deng // Surface & Coatings Technology. - 2019. - V. 358. - P. 765 - 774.

98. Low, C.T.J. Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit / C.T.J. Low, R.G.A. Wills, F.C. Walsh // Surface & Coatings Technology. - 2006. - V.201. - P.371-383.

99. Orowan, E. Discussion in Symp. on Internal Stress in Metals & Alloys. -London: Institute of Metals. - 1948. - P. 451-453.

100. О существовании закона Холла-Петча в металлах / О.Н. Игнатова, А. В. Кальманов, А. Н. Малышев [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2013. - Т.16, №6. - С. 89-93.

Оценка воспроизводимости экспериментальных результатов

Рассмотрим пример расчёта критерия Кохрена [92] по значениям микротвердости никелевых покрытий и КЭП никель-оксид графена, полученных в импульсном режиме.

Число серий опытов (К) равно 2, число опытов (к) равно 5, измеряемый параметр - микротвердость покрытий, число степеней свободы (1) = 4.

1. Среднее значение измерения первого образца в первой серии измерений:

п

1

уТ = -^У/ = 5 (1454,52 + 1530,06 + 1418,82 + 1418,82 + 1454,52)

у=1

= 1455,35

2. Дисперсия (стандартное отклонение) первого образца в первой серии измерений:

п

]

1

= -¿т—^ (1455,35 - 1454,52)2 + (1455,35 - 1530,06)2

+ (1455,35 - 1418,82)2 + (1455,35 - 1418,82)2 + (1455,35 - 1454,52)2 = 2062,95

3. Расчетный критерий Кохрена:

^ =

52 5581,6 5581,6

Утпу ' '

2"=1 ^у 0,6883 + 5581,6 + 1334,4 + 1334,4 + 0,6883 8251,1 = 0,6765

4. Среднее значение измерения второго образца во второй серии измерений:

п

1

уТ = -^У/ = ^(1899,78 + 2137,03 + 2073,72 + 2073,72 + 1955,24)

у=1

= 2027,90

5. Дисперсия (стандартное отклонение) первого образца в первой серии измерений:

п

]

т

= -¿Т—^(2027,90 - Т899,78)2 + (2027,90 - 2Т37,03):

+ (2027,90 - 2073,72)2 + (2027,90 - 2073,72)2 + (2027,90 - Т9((,24)2 = 2062,9(

О, =

6. Расчетный критерий Кохрена 2

ушах

52 16414,7 16414,7

утпу ' '

Р Т64Т4,7 + ТТ909,4 + 2099,( + 2099,( + (279,( 382(2,6

= 0,4291

Табличное значение критерия Кохрена (GТ) для доверительной вероятности р = 95% и числа степеней свободы f = 4: 0,90

Так как расчётное значение критерия Кохрена меньше табличного значения (Ор < От), полученные результаты являются воспроизводимыми.

Таблица 1 - Результаты расчетов

N К У 5= Ор От

1 2 3 4 5

1 1454,52 1530,06 1418,82 1418,82 1454,52 1455,35 2062,95 0,6765 0,90

2 1899,78 2137,03 2073,72 2073,72 1955,24 2027,90 9563,15 0,4291

Рисунок 1 - Потенциостатические кривые электрохимического осаждения никеля при потенциалах -Е, В: 0,58 (1); 0,63 (2); 0,68 (3); 0,73 (4); -0,78 (5); 0,83 (6); 0,88 (7); 0,93 (8)

-1. мА/см* 45

40 35 30 25 20 15 10 5 0

__.-Я

/---- "

< ^—---л -

50

100

150

200

250

300

350

Рисунок 2 - Потенциостатические кривые электрохимического осаждения КЭП никель-ОГ при потенциалах -Е, В: 0,58 (1); 0,63 (2); 0,68 (3); 0,73 (4); -0,78 (5); 0,83 (6); 0,88 (7); 0,93 (8)

Рисунок 3 - Гальваностатические кривые электрохимического осаждения никеля при плотностях тока: 1) - 1 А/дм2; 2) - 2 А/дм2; 3) - 3 А/дм2; 4) - 4 А/дм2; 5) - 5 А/дм2; 6) - 6 А/дм2;

7) - 7 А/дм2; 8) - 8 А/дм2; 9) - 9 А/дм2; 10) - 10 А/дм2

Рисунок 4 - Гальваностатические кривые электрохимического осаждения КЭП никель-ОГ при плотностях тока: 1) - 1 А/дм2; 2) - 2 А/дм2; 3) - 3 А/дм2; 4) - 4 А/дм2; 5) - 5 А/дм2; 6) - 6 А/дм2;

7) - 7 А/дм2; 8) - 8 А/дм2; 9) - 9 А/дм2; 10) - 10 А/дм2