Показано, що можливе змінення коефіцієнта активності адатомів у гальваностатичному процесі електрокристалізації металів впливає на результати розрахунку кінетичних параметрів. У разі осадження міді з сірчанокислого розчину такий вплив більшою мірою відбивається на струмі обміну стадії кристалізації, ніж стадії розряду. У даному випадку повного зняття гальмування стадії кристалізації не відбувається.

Розглянуто питання розробки нових методів вимірювання й керування густиною струму гальваничних ванн. З метою визначення оптимальних параметрів пристроїв проаналізовано їх структуру, викладено принципи їх будови для вимірювання та керування густиною струму в електроліті. Особливу увагу приділено конкурентоспроможним, високонадійним, малогабаритним пристроям для вимірювання густини струму з аналоговою та цифровою індикацією параметра, використанню їх в інших галузях науки.

Наведено основні технологічні процеси підготовки поверхні деталей під гальванічні покриття, нанесення не- та металевих неорганічних покрить. Висвітлено засади проектування гальванічних дільниць - від розробки технологічного процесу нанесення покриття до розрахунків устаткування та його компоновки для умов дрібносерійного виробництва з ручним обслуговуванням ванн і великосерійного з використанням автоматичних ліній. Розглянуто особливості розрахунків витрат матеріалів, хімікатів, енергоносіїв на виконання річної програми, а також запуск гальванічної дільниці.

Приведены основные технологические процессы подготовки поверхности деталей под гальванические покрытия, нанесение не- и металлических неорганических покрытий. Освещены основы проектирования гальванических участков - от разработки технологического процесса нанесения покрытия до расчета оборудования и его компоновки в мелкосерийном производстве с ручным обслуживанием ванн и многосерийном с использованием автоматических линий. Рассмотрены особенности расчетов затрат материалов, химикатов, энергоносителей на выполнение годовой программы, а также запуск гальванического участка.

Розглянуто ефективність струму під час формування оксидно-керамічних покриттів у разі мікродугового електролізу. Показано, що на зростання оксиду витрачається лише 20-30 % анодного струму. Встановлено, що до 60 % струму йде на створення кисню, 10-15 % - на розчинення металу тавиділення перекису водню.

Рассмотрена эффективность тока при формировании оксидно-керамических покрытий при микродуговом электролизе. Показано, что на рост оксида расходуется лишь 20-30% анодного тока. До 60% тока идет на образование кислорода, 10-15% - на растворение металла и выделение перекиси водорода.

The efficiency of anodic current density during the formation of oxide-ceramic coatings under micro-arc electrolysis has been considered. It has been shown that for oxide formation only 20-30% of anode current is needed. About 60% of a current is consumed for oxygen evolution, and 10-15% - for metal dissolution and hydrogen peroxide extraction.

Запропоновано вдосконалену мережну модель спільної роботи гальванічної лінії та устаткування для очищення. Проведено багатокритеріальну оптимізацію технологічного процесу щодо обсягу водоспоживання, вартості екологічних заходів і часу їх проведення. Розроблено алгоритм, що дозволяє будувати сценарій проведення таких заходів для конкретних гальванічних ліній.

Исследовано влияние предварительного наводороживания углеродистых и низколегированных сталей на их электрохимическое поведение в водородной гальванопаре (ВГП) "наводороженная - ненаводороженная сталь". За одинаковых условий наводороживания ток ВГП не определяется ее электродвижущей силой, а степенью поляризации электродов, которая зависит от соотношения их площадей. Поляризационные зависимости указывают, что электрохимические процессы в ВГП подлежат законам электрохимической кинетики и имеют активационную природу. Ток ВГП пропорционален концентрации абсорбированного водорода в сталях, соответственно эту зависимость можно положить в основу метода неразрушающего контроля содержания водорода в стали. С увеличением содержания водорода в сталях их электрохимические свойства приближаются к свойствам ювенильной поверхности: разблагорадживается электродный потенциал, уменьшается поляризованность и резко увеличивается скорость анодных реакций.

Систематизированы электролиты для гальванического осаждения молибденовых порошков и покрытий. Оценены некоторые физико-механические свойства покрытий.

Вивчено напружено-деформований стан композиційних градієнтних нашарувань, основним типом (габітусом) структури яких є шаруваті, матричні та скелетні утворення, навантажені тангенційними силами тертя ковзання, поряд із статичними та усередненими динамічними зусиллями. Показано, що покриття градієнтного типу з ультрадисперсною матрицею і рівномірно розподіленими в ній макровключеннями поряд із високою несучою спроможністю мають достатню зносостійкість. Оптимальною при терті ковзання високонавантажених контактних пар є дисперсно-зміцнена або дифузійно-легована матриця, нанесена на направлено закристалізований евтектичний прошарок (стовпчастого типу), що містить макровключення, котрі з металевою матрицею і підкладкою додатково зв'язані перехідною зоною, наприклад, дифузійної взаємодії.

Исследованы физико-химические и механические свойства гальванических покрытий на основе карбида вольфрама и диборида циркония, полученные электролизом ионных расплавов на сталях. Толщина покрытий - до 100 мкм. Покрытия повышают износостойкость стальных образцов в 6 - 9 и 8 - 9 раз соответственно, а абразивную стойкость - в 7 - 8 и 8 - 10 раз.

Результаты системных исследований влияния условий электролиза на состав сплавов Co - W, Ni - W и Ni - Pd позволили установить основные закономерности формирования каталитически активных материалов с аддитивными и синергетическими свойствами в сравнении со сплавообразующими металлами. Изучено влияние pH электролита на состав покрытий сплавами вольфрама с кобальтом и никелем. Экстремальные зависимости массовой доли тугоплавкого компонента от кислотности среды подтверждают гипотезу о вероятности химического восстановления вольфраматов атомарным водородом наряду с электрохимическим. Проанализировано влияние состава сплавов на их коррозионную стойкость и каталитическую активность в реакции электролитического выделения водорода. Тестирование материалов оптимального состава в процессе окисления углеводородов показало снижение температуры и повышение степени превращения оксида углерода (II) на электроосажденных сплавах.

  Скачати повний текст

Проаналізовано літературні джерела щодо хімічно стійких матеріалів, які застосовуваються у гальванічному виробництві, а також сучасний стан застосування фізичних методів модифікації полімерних композиційних матеріалів (ПКМ). Розроблено полімерні компаунди та досліджено процеси інтенсифікації структурування ПКМ на основі поліестерних сполучних у полі низькочастотної вібрації. Визначено оптимальні рецептури ПКМ та режими структурування ПКМ у полі низькочастотної вібрації. Досліджено хімічну стійкість ПКМ та встановлено, що низькочастотна вібрація та механоактиваційна обробка наповнювача впливають на технологічні, фізико-механічні та експлуатаційні властивості досліджуваних ПКМ. На підставі одержаних результатів розроблено маловідхідну технологію футерування гальванічних ван за рахунок комплексного використання вихідних матеріалів, яка забезпечує стабільність та незмінність властивостей ПКМ у процесі експлуатації, а також сприяє підвищенню терміну служби гальванічного обладнання.

Для виробництва з гальванічними процесами вперше на підставі ризик-аналізу визначено характеристики основних джерел техногенно-екологічної небезпеки та одержано кількісні прогнозні оцінки ризиків впливу на навколишнє середовище й індивідуальних ризиків щодо захворювань персоналу та населення. Удосконалено математичну модель оцінки ризику забруднення навколишнього середовища, яка описує ризики від впливу елементів-забруднювачів, що містяться в стічних водах виробництв з гальванічними процесами. У запропонованій моделі вперше для оцінки ризику забруднення навколишнього середовища потенційно небезпечними підприємствами застосовано комбіновані критерії теорії випадкових процесів та теорії надійності, на підставі яких оцінено ризик забруднення та розроблено прогноз його зростання у часі. Розроблено методологічні аспекти та алгоритм оцінки ризику забруднення навколишнього середовища у процесі довгострокового зберігання токсичних відходів в контейнерах-накопичувачах, використання яких дає можливість на основі оцінок терміну їх експлуатації прогнозувати ризик забруднень у функції часу. Запропоновано підхід щодо визначення вагових коефіцієнтів у моделі розрахунку індивідуального ризику захворювань персоналу та населення внаслідок забруднення навколишнього середовища, на базі яких здійснено імовірнісну оцінку виникнення патологічних захворювань внаслідок впливу виробництва з гальванічними процесами. Сформульовано нові положення та економічні вимоги щодо управління техногенно-екологічними ризиками.

Удосконалено процес електрохімічного нанесення каталітично-активних покриттів на основі паладію та сплаву паладій - нікель. Розроблено електрохімічний спосіб підготовки поверхні носія та визначено кінетичні параметри процесу електрохімічного формування електродних матералів з корозійностійкої сталі з високорозвиненою питомою поверхнею. Запропоновано електроліт і режим електролізу. Визначено стійкість пірофосфатних і пірофосфатно-амонійних комплексів паладію та запропоновано полілігандну систему для осадження паладію та його сплавів. Установлено механізм катодного відновлення паладію з комплексних електролітів та визначено природу лімітивної стадії, якою є попередня хімічна стадія дисоціації комплексів. На підставі одержаних кінетичних параметрів обгрунтовано склад електролітів і оптимізовано процес формування паладійвмісних покриттів. Запропоновано застосування імпульсних режимів електролізу для осадження паладійвмісних сплавів, які забезпечують підвищення продуктивності процесу, збільшення вмісту неблагородного компонента. На підставі вивчення корозійної стійкості та каталітичної активності паладійвмісних покриттів у електрохімічних процесах та газофазних реакціях запропоновано використовувати у каталітичних схемах сплав з вмістом нікелю до 20 %.

Розкрито сучасні вимоги до металевих і неметалевих неорганічних покритів. Висвітлено фізико-хімічні та функціональні властивості гальванічних покриттів, проблеми їх вибору та використання. Увагу приділено технології одержання покриття, особливостям їх взаємодії з полімерними матеріалами, здатності металу покриття до модифікаційних перетворень і взаємодифузії. Розглянуто екологічні проблеми гальванічного виробництва, вимоги до хімічних речових і інших матеріалів, що використовуються в процесах даного виробництва, а також особливості планування гальванічних цехів.

Раскрыты современные требования к металлическим и неметаллическим неорганическим покрытиям. Освещены физико-химические и функциональные свойства гальванических покрытий, проблемы их выбора и использования. Уделено внимание технологии получения покрытий, особенностям их взаимодействия с полимерными материалами, способности металла покрытия к модификационным преобразованиям и взаимодиффузии. Рассмотрены экологические проблемы гальванического производства, требования к химическим веществам и другим материалам, используемым в процессах данного производства, а также особенности планирования гальванических цехов.

Досліджено вплив режимів електролізу у процесі нанесення цинкових, нікелевих і хромових гальванічних покриттів із водних електролітів на їх мікроелектрохімічну неоднорідність. Встановлено, що густина катодного струму впливає на різницю електродних потенціалів у хромовому покритті більш істотно, ніж в нікелевому та цинковому покриттях. Показано можливість використання величини електродного потенціалу для вимірювання товщини покриттів, а також оцінки рівня допустимих напружень в сталі з покриттям під час розтягу та кручення.

Приведены результаты структурных исследований электролитических покрытий с различным типом кристаллической решетки (ОЦК, ГЦК, ГПУ). Дана классификация дефектов кристаллического строения. Показано, что механизм формирования дефектной структуры является универсальным и связан с электролитической нуклеацией. Тип дефекта зависит от угла разориентировки некогерентного зародыша относительно нижележащих слоев.

Проведено теоретическое исследование влияния кристаллизационного перенапряжения на вероятность возникновения межзеренных (высокоугловых) границ в гальванических покрытиях. Показано, что образование поликристаллической структуры покрытий цинка, осаждаемых на собственном монокристалле, возможно только при перенапряжениях, превышающих некоторое критическое значение. Рассмотренный механизм перехода от монокристаллического строения к поликристаллической структуре гальванопокрытий цинка подтвержден экспериментально.

Наведено технологію очищення продувних вод оборотних систем водопостачання гальванічних виробництв від іонів важких металів з доведенням якості очищених продувних вод до рівня вимог скидання у міську каналізацію та водні об'єкти.

Встановлено зв'язок між корозійною тривкістю та складом гальванічних покривів сплавом Co - Ag з різним вмістом сплавотвірних компонентів. За результатами аналізу гістограми розподілу висот і кутів нахилу, а також 2D- і 3D-карт поверхонь показано, що покрив сплавом кобальт - срібло щільний та рівномірний за структурою, а розміри зерен мають еліптичну форму і знаходяться в межах 80 - 100 нм. Експериментально доведено, що сплави кобальт - срібло виявляють високу корозійну тривкість в лужних середовищах.