ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ, ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ ХРОМА(III)
Аннотация
Получены данные о внутренних напряжениях, возникающих в покрытиях хромом, электроосажденных из растворов на основе сульфата трехвалентного хрома. При малых толщинах (до 1 - 3 мкм) покрытия характеризуются внутренними напряжениями растяжения, величина которых составляет 250 - 300 МПа и мало зависят от плотности тока и рН раствора. При увеличении толщины покрытий с увеличением рН от 1,2 до 1,6 и плотности тока от 30 до 35 А/дм2 происходит уменьшение толщины покрытий, при которой достигается отсутствие внутренних напряжений (σ = 0 МПа), наблюдается переход к напряжениям сжатия и усиливается различие между внутренними напряжениями покрытий при больших толщинах ((– 10) - (– 50) МПа). Проводится соотнесение этих результатов с содержанием элементных примесей (водород – 10,5 - 13 ат. % (26 - 32 мл H2/г Cr), кислород – 0,06 – 0,6 ат. %, углерод – 0,04 – 7,8 ат. %) в покрытиях и сравнение со сведениями для покрытий, полученных из электролита хромирования на основе хромовой кислоты (водород – 1,8 ат. %, кислород – 1,2 ат. %, углерод – 0 ат. %). Показано, что наличие напряжений сжатия в покрытиях хромом вследствие включения примесей (в том числе карбидов) является основной причиной, ограничивающей достижение характеристик, соответствующих покрытиям, полученным из растворов на основе хромовой кислоты.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. .. .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . .. .. . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . .. . . . . . . . .. .. . . . . . . .. . . . . . . .. . . .. . . . .. . . .. . . . . . .. . . .. .. . . . . . .. . . . .. . .. .. . .
Литература
Vykhodtseva L.N., Edigaryan A.A., Lubnin E.N. et al. Composition, structure, and corrosion-electrochemical properties of chromium coatings deposited from chromium(III) electrolytes containing formic acid and its de-rivatives. Russ. J. Electrochem. 2004. V. 40. N 4. P. 387-393. DOI: 10.1023/B:RUEL.0000023928.39077.6f.
Abd El Rehim S.S., Ibrahim M.A.M., Dankeria M.M. Thin films of chromium electrodeposition from a trivalent chromium electrolyte. Trans IMF. 2002. V. 80. N 1. P. 29-33. DOI: 10.1080/00202967.2002.11871424.
Zeng Z., Liang A., Zhang J. Review of Recent Patents on Trivalent Chromium Plating. Rec. Pat. Mater.Sci. 2009. V. 2. N 1. P. 50-57.
Sziráki L., Kuzmann E., Papp K. et al. Electrochemical behaviour of amorphous electrodeposited chromium coatings. Mater. Chem. Phys. 2012. V. 133. N 2-3. P. 1092-1100. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.02.021.
Protsenko V.S., Danilov F.I. Сhromium electroplating from trivalent chromium baths as an environmentally friendly alternative to hazardous hexavalent chromium baths: comparative study on advantages and disadvantages. Clean Technol. Environ. Policy. 2014. V. 16. N 6. P. 1201-1206. DOI: 10.1007/s10098-014-0711-1.
Vinokurov E.G., Meshalkin V.P., Vasilenko E.A. et al. System analysis of the efficiency and competitiveness of chroming technologies. Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. N 5. P. 730-738. DOI: 10.1134/S0040579516050389.
Kuznetsov V.V., Filatova E.A., Telezhkina A.V., Kruglikov S.S. Corrosion resistance of Co−Cr−W coatings obtained by electrodeposition. J. Solid State Electrochem. 2018. V. 22. N 7. P. 2267-2276. DOI: 10.1007/s10008-018-3929-8.
Protsenko V.S., Bobrova L.S., Korniy S.A. Corrosion resistance and protective properties of chromium coatings electrodeposited from an electrolyte based on deep eutectic solvent. Funct. Mater. 2018. V. 25. N 3: P. 539-545. DOI: 10.15407/fm25.03.539.
Kudryavtsev V.N., Vinokurov E.G., Schachameyer S.R. et al. Engineering properties of hard chromium coatings electrodeposited from Cr(III) bath (Conference Paper). Proc. AESF Annual Techn. Conf. Proce. of the 1996 83rd AESF Annual Technical Conference. SUR/FIN '96. Cleveland. OH. USA. 1996. P. 433-438.
Danilov F.I., Protsenko V.S., Gordiienko V.O. et al. Elec-troplating of wear-resistant nanocrystalline coatings from a bath containing basic chromium(iii) sulfate (chrome tanning agent). Protect. Metal. Phys. Chem. Surf. 2013. V. 49. N 3. P. 299-303. DOI: 10.1134/S2070205113030076.
Azarko O.E., Kuznetsov V.V., Schachameyer S.R. et al. Electrodeposition of thick hard chrome coatings from trivalent chromium electrolytes. Galvanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 1997. V. 5. N 4. P. 25-32 (in Russian).
Kuznetsov V.V., Vinokurov E.G., Azarko O.E., Kudryavtsev V.N. Kinetics of cathodic reactions in electrolytes based on trivalent chromium sulfate. Russ. J. Electrochem. 1999. V. 35. N 6. P. 698-699.
Kuznetsov V.V., Vinokurov E.G., Kudryavtsev V.N. Effect of hydrodynamic electrolysis conditions on the kinet-ics of cathodic processes in chromium(III) sulfate electrolytes. Russ. J. Electrochem. 2000. V. 36. N 7. P. 756-760. DOI: 10.1007/BF02757676.
Kudryavtsev V.N., Vinokurov E.G., Kuznetsov V.V. Thick chromium plating from electrolytes based on chromi-um sulfate. Galvanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 1998. V. 6. N 1. P. 24-30 (in Russian).
Protsenko V.S., Danilov F.I. Kinetics and mechanism of chromium electrodeposition from formate and oxalate solutions of Cr(III) compounds. Electrochim. Acta. 2009. V. 54. N 24. P. 5666-5672. DOI: 10.1016/j.electacta.2009.04.072.
Danilov F.I., Protsenko V.S., Gordiienko V.O. et al. Nanocrystalline hard chromium electrodeposition from trivalent chromium bath containing carbamide and formic acid: structure, composition, electrochemical corrosion behavior, hardness and wear characteristics of deposits. Appl. Surf. Sci. 2011. V. 257. N 18. P. 8048-8053. DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.04.095.
Danilov F.I., Protsenko V.S., Gordiienko V.O. Electrode processes occurring during the electrodeposition of chromium-carbon coatings from solutions of Cr(III) salts with carbamide and formic acid additions. Russ. J. Electrochem. 2013. V. 49. N 5. P. 475-482. DOI: 10.1134/S1023193513050054.
Gabe D.R., West J.M. Internal Stress and Cracking in Electrodeposited Chromium. Trans. Inst. Metal. Finish. 1963. V. 40. N 1. P. 197-204.
Launsmann G. Untersuchung der Mechanismen der Riss-bildung bei Einsatz von neu entwickelten einstufigen mikrorissigen Verchromung-Verfahren. Metalloberflache. 1975. Bd. 29. P. 391-394.
Salakhova R.K., Semenychev V.V., Tyurikov E.V., Tikhoobrazov A.B. Investigation of internal (residual) stresses in composite-cluster chrome and nickel coatings. Aviats. Mat. Tekhnol. 2014. N S3. P. 42-46 (in Russian).
Solov'eva Z.A., Adzhiev B.U. Internal stresses and structure of electrolytic chromium deposited from chromic acid solutions containing silicofluorides and sulfates. Surf. Technol. 1984. V. 23. N 1. P. 57-66. DOI: 10.1016/0300-9416(73)90039-4.
Adzhiev B.U., Vaschenko S.V., Solov’eva Z.A. The influence of the structure and physico-mechanical properties of chromium on the wear resistance of chromium coatings. Ga-vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 1992. V. 1. N 1-2. P. 28 (in Russian).
Soderberg R.G., Graham A.K. Proc. Am. Electroplaters Soc. 1947. V. 34. P. 74.
Popereka M.Ya. Internal stresses of electrodeposited metal coatings. Novosibirsk: Zap.-Sib. Kn. Izd. 1966. 335 p. (in Russian).
Vinokurov E.G., Kuznetsov V.V., Bondar V.V. Nuclear microanalysis of chromium coatings. Zavod. Lab. Diagnostika Mater. 2014. V. 80. N 8. P. 16-18 (in Russian).
Edigaryan A.A., Lubnin E.N., Lyakhov B.F. et al. Hydrogen content in chromium and multilayer nickel-chromium coatings deposited by periodic current. Protect. Metal. 2003. V. 39. N 5. P. 405-410. DOI: 10.1023/A:1025826231711.
Kovenskii I.M., Povetkin V.V. Nature of internal-stresses in electrolytic deposits. J. Appl. Chem. USSR. 1989. V. 62. N 1. P. 32-38.
Vetlugin N.A., Polyakov N.A. Influence of water-soluble monomers on the corrosion protection ability of chromium coatings obtained from Cr(III)-based solutions. Internat. J. Corros. Scale Inhibit. 2018. V. 7. N 4. P. 570-581. DOI: 10.17675/2305-6894-2018-7-4-6.
Safonova O.V., Vykhodtseva L.N., Safonov V.A., Polyakov N.A., Swarbrick J.C., Sikora M., Glatzel P. Chemical composition and structural transformations of amorphous chromium coatings electrodeposited from Cr(III) electrolytes. Electrochim. Acta. 2010. V. 56. N 1. P. 145-153. DOI: 10.1016/j.electacta.2010.08.108.
Edigaryan A.A., Lubnin E.N., Polukarov Yu.M. et al. Properties and preparation of amorphous chromium carbide electroplates. Electrochim. Acta. 2002. V. 47. N 17. P. 2775-2786. DOI: 10.1016/S0013-4686(02)00163-9.
Surviliene S., Češuniene A., Juškenas R. Effect of carbide particles on chromium electrodeposition and protective properties of chromium. Transact. Institute Metal Finish. 2004. V. 82. N 5-6. P. 185-189. DOI: 10.1080/00202967.2004.11871588.
