Внедрение магнитоактивных частиц из электролитов-суспензий в ПЭО-покрытия на титане

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обобщены литературные данные о плазменно-электролитической обработке титана в электролитах, содержащих дисперсные магнитоактивные частицы, с целью формирования поверхностных структур с определенными магнитными свойствами. Приведены составы электролитов, параметры процесса и магнитные свойства получаемых покрытий. В зависимости от химической природы и характеристик частиц их включение из электролита в растущие покрытия осуществляется по инертному или реактивному механизму. Показано, что основной вклад в магнитные свойства образцов вносят металлооксидные частицы, обнаруженные в порах, на поверхности и в массиве покрытий. Изменяя состав и концентрацию компонентов электролита, можно управлять составом частиц и, соответственно, магнитными характеристиками покрытий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Адигамова

Институт химии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: adigamova@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0341-9881

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

И. В. Лукиянчук

Институт химии ДВО РАН

Email: lukiyanchuk@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0003-1680-4882

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

В. П. Морозова

Институт химии ДВО РАН

Email: morozova@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0003-4355-820X

научный сотрудник

Россия, Владивосток

И. В. Малышев

Институт химии ДВО РАН

Email: malishev@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0826-0291

кандидат химических наук, научный сотрудник

Россия, Владивосток

В. С. Егоркин

Институт химии ДВО РАН

Email: egorkin@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0001-5489-6832

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

И. А. Ткаченко

Институт химии ДВО РАН

Email: tkachenko@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-1770-1546

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

С. Л. Синебрюхов

Институт химии ДВО РАН

Email: sls@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0963-0557

член-корреспондент РАН, доктор химических наук, доцент, заместитель директора

Россия, Владивосток

С. В. Гнеденков

Институт химии ДВО РАН

Email: svg21@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1576-8680

член-корреспондент РАН, доктор химических наук, профессор, директор

Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Пухир Г.А., Махмуд М.Ш., Насонова Н.В. и др. Защитные свойства экранов электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на основе комбинированных, диэлектрических и магнитных порошковых компонентов // Доклады БГУИР. 2011. Т. 60, № 6. С. 94–97.
  2. Росляков И.В., Напольский К.С., Елисеев А.А. и др. Синтез магнитных наночастиц с контролируемой анизотропией функциональных свойств в матрице из пористого оксида алюминия // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4, № 3/4. С. 69–72.
  3. Абдулхади Х.Д.А., Аль-Машатт Е.А.А., Богуш В.А. и др. Электромагнитные экраны на основе алюминия, его оксидов и углеродных волокон. Технологии, конструкции и свойства: монография. Минск: Бестпринт, 2021. 120 с.
  4. Vladimirov B.V., Krit B.L., Lyudin V.B. et al. Microarc discharge oxidizing of magnesium alloys: a review // Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2014. Vol. 50 (3). P. 195–232. https://doi.org/10.3103/S1068375514030090.
  5. Сибилева С.В., Козлова Л.С. Обзор технологии получения покрытий на титановых сплавах плазменным электролитическим оксидированием // Авиационные материалы и технологии. 2016. № S2 (44). С. 3–10. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2016-0-S2-3-10.
  6. Shrestha S., Dunn B.D. Advanced plasma electrolytic oxidation treatment for protection of light weight materials and structures in a space environment // Surface World. 2007. № 11. P. 4044.
  7. Борисов А.М., Крит Б.Л., Людин В.Б. и др. Микродуговое оксидирование в электролитах-суспензиях (обзор) // Электронная обработка материалов. 2016. Т. 52, № 1. С. 50–77.
  8. Jiang B.L., Wang Y.M. Plasma electrolytic oxidation treatment of aluminum and titanium alloys // Surface Engineering of Light Alloys: Aluminum, Magnesium and Titanium Alloys. 2010. P. 110–154. https://doi.org/10.1533/9781845699451.2.110.
  9. Yang C., Chen P., Wu W et al. A Review of Corrosion-Resistant PEO Coating on Mg Alloy // Coatings. 2024. Vol. 14 (4). P. 451. https://doi.org/10.3390/coatings14040451.
  10. Ракоч А.Г., Стрекалина Д.М., Гладкова А.А. Износостойкие покрытия на титановом сплаве ВТ6, получаемые методом ПЭО // Цветные металлы. 2016. № 2. C. 80–84. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-1-44-50.
  11. Tang H., Xin T.Z., Sun Q. at al. Influence of FeSO4 concentration on thermal emissivity of coatings formed on titanium alloy by micro-arc oxidation // Appl. Surf. Sci. 2011. Vol. 257, N 24. P. 10839–10844. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.07.118.
  12. Yao Z.P., Hu B., Shen Q.X. et al. Preparation of black high absorbance and high emissivity thermal control coating on Ti alloy by plasma electrolytic oxidation // Surf. Coat. Technol. 2014. Vol. 253. P. 166–170. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.05.032.
  13. Kurze P., Krysmann W., Schreckenbach J. et al.Coloured ANOF layers on aluminium // Cryst. Res. Technol. 1987. Vol. 22 (1). P. 53–58. https://doi.org/10.1002/crat.2170220115.
  14. Terleeva O.P., SharkeevYu.P., Slonova A.I. et al. Effect of microplasma modes and electrolyte composition on micro-arc oxidation coatings on titanium for medical applications // Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205 (6). P. 1723–1729. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.10.019.
  15. Samadi P., Witonska I.A. Plasma electrolytic oxidation layers as alternative supports for metallic catalysts used in oxidation reaction for environmental application // Catal. Commun. 2023. Vol. 181. P. 106722. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2023.106722.
  16. Egorkin V.S., Mashtalyar D.V., Gnedenkov A.S. et al. Icephobic performance of combined fluorine-containing composite layers on Al-Mg-Mn–Si alloy surface // Polymers. 2021. Vol. 13 (21). P. 3827. https://doi.org/10.3390/polym13213827.
  17. Михеев А.Е., Савельев Д.О., Раводина Д.В., Гирн А.В. Нанесение оптически черного светопоглощающего покрытия на сплавы алюминия и титана // Сибирский аэрокосмический журнал. 2022. Т. 23, № 2. С. 305–314. https://doi.org/10.31772/2712-8970-2022-23-2-305-314.
  18. 18 Jin F.Y., Tong H.H., Li J. et al. Structure and microwave-absorbing properties of Fe-particle containing alumina prepared by micro-arc discharge oxidation // Surf. Coat. Technol. 2006. Vol. 201. P. 292–295. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.116.
  19. Jagminas A., Ragalevicius R., Mazeika K. et al. A new strategy for fabrication Fe2O3/SiO2 composite coatings on the Ti substrate // J. Solid State Electrochemistry. 2010. Vol. 14 (2). P. 271–277. doi: 10.1007/s10008-009-0820-7.
  20. Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Ткаченко И.А. и др. Магнитные свойства поверхностных слоев, формируемых на титане методом плазменно-электролитического оксидирования // Перспективные материалы. 2011. № 5. С. 55–62.
  21. Rogov A.B., Terleeva O.P., Mironov I.V., Slonova A.I. Iron-containing coatings obtained by microplasma method on aluminum with usage of homogeneous electrolytes // Appl. Surf. Sci. 2012. Vol. 258 (7). P. 2761. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.128.
  22. Baranova T.A., Chubenko A.K., Ryabikov A.E. et al. Microarc synthesis of nanostructured radiation-absorbing coatings on aluminum and titanium surfaces // IOP Conf. Ser. Mat. Sci. 2018. Vol. 286. P. 012037. https://doi.org/10.1088/1757-899X/286/1/012037.
  23. Руднев В.С., Устинов А.Ю., Лукиянчук И.В. и др. Магнитоактивные оксидные слои на титане, сформированные плазменно-электролитическим методом // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2010. Т. 46, № 5. С. 494–500.
  24. Adigamova M.V., Lukiyanchuk I.V., Morozova V.P. et al. Fe and/or Co-containing coatings on titanium: Features of plasma electrolytic formation, composition, and magnetic properties // Surf. Coat. Technol. 2022. Vol. 446. P. 128790. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128790.
  25. Харитонский П.В., Фролов А.М., Руднев В.С. и др. Магнитные свойства железосодержащих покрытий, полученных методом плазменно-электролитического оксидирования // Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74, № 10. С. 1465–1467.
  26. Руднев В.С., Адигамова М.В., Лукиянчук И.В. и др. Влияние условий формирования на ферромагнитные свойства железосодержащих оксидных покрытий на титане // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2012. Т. 48, № 5. С. 459–469.
  27. Адигамова М.В., Руднев В.С., Лукиянчук И.В. и др. Влияние коллоидных Fe-содержащих частиц в электролите на состав и магнитные характеристики оксидных слоев на титане, сформированных методом плазменно-электролитического оксидирования // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52, № 3. С. 324–330.
  28. Rudnev V.S., Kharitonskii P.V., Kosterov A. et al. Magnetism of Fe-doped Al2O3 and TiO2 layers formed on aluminum and titanium by plasma-electrolytic oxidation // J. Alloys Compd. 2020. Vol. 816. P. 152579. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152579.
  29. Rudnev V.S., Adigamova M.V., Lukiyanchuk I.V. et al. Oxide coatings with ferromagnetic characteristics on Al, Ti, Zr and Nb // Surf. Coat. Technol. 2020. Vol. 381. P. 125180. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125180.
  30. Адигамова М.В., Лукиянчук И.В., Ткаченко И.А., Морозова В.П. Магнитные свойства композитов «Fe+Ni-содержащий TiO2-слой/Ti» // Физикохимия поверхности и защита металлов. 2022. Т. 58, № 3. С. 289–298. doi: 10.31857/S0044185622030020.
  31. Xiaopeng Lu, Carsten Blawert, Yuanding Huang et al. Plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy with addition of SiO2 particles // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 187. P. 20–33. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.11.033.
  32. Adigamova M.V., Malyshev I.V., Lukiyanchuk I.V., Tkachenko I.A. A novel approach to obtaining LaMnO3/TiO2/Ti composites: Features of plasma electrolytic formation, composition, and magnetic properties // J. Alloys Compd. 2023. Vol. 967. P. 171675. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171675.
  33. Adigamova M.V., Malyshev I.V., Lukiyanchuk I.V., Tkachenko I.A., Saiankina K.A. Effect of lanthanum manganite particles on the structure and magnetic behavior of PEO coatings on titanium // Mater. Chem. Phys. 2024. Vol. 320. P. 129479. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.129479.
  34. Demin R.V., Koroleva L.I., Szymszak R., Szymszak H. Experimental evidence for a magnetic two-phase state in manganites // JETP Letters. 2002. Vol. 75. P. 331–335.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ-изображения поверхности и пор ПЭО-покрытий, сформированных в течение 5 мин в электролитах, содержащих гидроксиды PBWFe (а, г), PBWCo (б, д) и PBWNi (в, е)

Скачать (199KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости намагниченности образцов от величины внешнего магнитного поля при 300 К (а), рельеф поверхности Fe-содержащего образца (б) и соответствующее ему распределение магнитных силовых линий (в)

Скачать (133KB)
Метаданные
4. Рис. 3. СЭМ-изображения пор покрытий, сформированных на титане в течение 10 мин в электролитах PBWFeCo (а), PBWFeNi (б) и PBWCoNi (в). Приведены полевые зависимости намагниченности образцов (г)

Скачать (156KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние состава электролита на концентрацию Fe и Co в порах покрытий (а), коэрцитивную силу и намагниченность насыщения (б)

Скачать (127KB)
Метаданные
6. Рис. 5. СЭМ-изображение порошка (вставка) и распределение частиц кобальта по размерам (а). Приведены полевые и температурные (вставка) зависимости намагниченности образца (б)

Скачать (80KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение LMO частиц по размерам (а), магнитные свойства синтезированных порошков (б) и ПЭО-слоев, сформированных в электролитах-суспензиях (в)

Скачать (111KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024