Електроосадження та властивості залізних покриттів одержаних у магнітному полі низької індукції

ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ЗАЛІЗНИХ ПОКРИТТІВ ОДЕРЖАНИХ У МАГНІТНОМУ ПОЛІ НИЗЬКОЇ ІНДУКЦІЇ

ELECTRODEPOSITION AND PROPERTIES OF IRON DEPOSITS OBTAINED IN A MAGNETIC FIELD OF WEAK INDUCTION

Сторінки: 74-79. Номер: №6.т.2, 2022 (315)
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6(2)-74-79
Автори:
Владислава МІЩЕНКО
Український державний хіміко-технологічний університет
https://orcid.org/0000-0002-1867-3874
e-mail: vlada@ua.fm
Станіслав КОВАЛЬОВ
Український державний хіміко-технологічний університет
https://orcid.org/0000-0001-8839-2392
e-mail: sv_kovalyov@i.ua
Vladyslava MISHCHENKO, Stanislav KOVALYOV
Ukrainian State University of Chemical Technology

Анотація мовою оригіналу

 В роботі наведено результати досліджень електроосадження та властивості залізних покриттів одержаних електрокристалізацією у магнітному полі низької індукції.
Ключові слова: електроосадження, магнітне поле, залізні покриття, корозійна стійкість, мікротвердість.

Розширена анотація англійською  мовою

The paper presented the electrodeposition, morphology and properties of iron deposits were obtained using a low-induction magnetic field of 0.001 T in the electrocrystallization process. The vector of magnetic field induction was directed perpendicular to the electrode surface. Iron deposits were obtained in an electrolyte FeSO₄·7H₂O – 1.5 mol/l and Al₂(SO₄)₃·18H₂O – 0.15 mol/l. The current density was 7 A/dm². Deposits were obtained on a copper base. The influence of the magnetic field on the process of electrodeposition of deposits was studied using the method of stationary potentiometry and cyclic voltammetry. Determination of the influence of the magnetic field on the morphology of deposits was carried out using scanning electron microscopy. Determination of the properties of the obtained iron deposits was carried out by measuring microhardness, reflectivity and corrosion resistance. Studies have shown that a magnetic field with an inductance of 0.001 T affects the processes of electrodeposition of an iron deposit, increasing its overvoltage by more than 1 volt. The morphology of the deposits does not change significantly, but the crystallites obtained in the magnetic field have a more rounded shape and the surface of the deposit is more uniform. The microhardness of deposits obtained by electrodeposition without the use of a magnetic field was 2610 MPa, and with a magnetic field – 2720 MPa. The reflectivity of deposits obtained in a magnetic field is 17% higher. The corrosion resistance of deposits obtained in a magnetic field is approximately two times higher. After conducting corrosion studies, the microhardness of the deposits obtained using a magnetic field did not change (2630 MPa), however, the microhardness of the deposits obtained under normal conditions decreased by approximately two times. Electrolysis parameters for maximum corrosion resistance, microhardness and reflectivity are proposed in the work.
Key words: electrodeposition, magnetic field, iron deposits, corrosion resistance, microhardness.

Література

1. Coey J. M. D., Hings G. Magnetic electrodeposition // Journal of Alloys and Compounds. – 2001. – № 326. – P. 238 – 245.
2. Chopart J.-P., Aaboubi O., Merienne E. MHD-control on limiting Faradaic currents // Energy Conversion and Management. – 2002. – № 43. – P. 365 – 371.
3. Bund A., Koehler S., Kuehnlein H. H. Magnetic field effects in electrochemical reactions // Electrochimica Acta. – 2003. – № 49. – P. 147 – 152.
4. Coey J. M. D., Rhen F. M. F., Dunne P. The magnetic concentration gradient force — Is it real? // J Solid State Electrochem. – 2007. – № 11. – P. 711 – 717. – DOI: 1007/s10008-006-0254-4.
5. Mutschke G., Bund A. On the 3D character of the magnetohydrodynamic effect during metal electrodeposition in cuboid cells // Electrochemistry Communications. – 2008. – № 10. – P. 597 – 601.
6. Matsushima H., Nohira T., Mogi I. Effects of magnetic field on iron electrodeposition // Surface and Coatings Technology. – 2004. – № 179. – P. 245 – 251. – DOI:10.1016/S0257-8972(03)00860-0.
7. Kömpe K., Kühl E., Nagorny K. Magnetic and Structural Properties of Electrodeposited Iron on Copper and Silver // Hyperfine Interactions. – 2002. – № 141/142. – P. 419 – 424.
8. Koza J., Uhlemann M., Gebert A. The effect of magnetic fields on the electrodeposition of iron // J Solid State Electrochem. – 2008. – № 12. – P. 181 – 192. – DOI:1007/s10008-007-0379-0.
9. Gu Z. H., Fahidy T. Z. On the effect of a horizontal magnetic field on the electrolytic deposition of thin Fe-Ni films // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2000. – № 33. – P. 113 – 114.
10. Ковальов С.В, Науменко О.П., Міщенко В.І. Порівняння та поліпшення теплообмінних апаратів харчових виробництв шляхом зміцнення деталей електрохімічним осадом у слабкому магнітному полі // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету: наукове фахове видання / ТДАТУ. Мелітополь: ТДАТУ. – –, Т. 1, вип. 21. –  С. 28-34.
11. Kovalyov S. V., Girin О. B., Debiemme-Chouvy C., Mishchenko V. I. Copper electrodeposition under a weak magnetic field: Effect on the texturing and properties of the deposits // Journal of Applied Electrochemistry. – 2021. – Vol. 51, № 11. – Р. 1 – 9. – DOI:1007/s10800-020-01492-3.

References

1. Coey J. M. D., Hings G. Magnetic electrodeposition // Journal of Alloys and Compounds. – 2001. – № 326. – P. 238 – 245.
2. Chopart J.-P., Aaboubi O., Merienne E. MHD-control on limiting Faradaic currents // Energy Conversion and Management. – 2002. – № 43. – P. 365 – 371.
3. Bund A., Koehler S., Kuehnlein H. H. Magnetic field effects in electrochemical reactions // Electrochimica Acta. – 2003. – № 49. – P. 147 – 152.
4. Coey J. M. D., Rhen F. M. F., Dunne P. The magnetic concentration gradient force — Is it real? // J Solid State Electrochem. – 2007. – № 11. – P. 711 – 717. – DOI:10.1007/s10008-006-0254-4.
5. Mutschke G., Bund A. On the 3D character of the magnetohydrodynamic effect during metal electrodeposition in cuboid cells // Electrochemistry Communications. – 2008. – № 10. – P. 597 – 601.
6. Matsushima H., Nohira T., Mogi I. Effects of magnetic field on iron electrodeposition // Surface and Coatings Technology. – 2004. – № 179. – P. 245 – 251. – DOI:10.1016/S0257-8972(03)00860-0.
7. Kömpe K., Kühl E., Nagorny K. Magnetic and Structural Properties of Electrodeposited Iron on Copper and Silver // Hyperfine Interactions. – 2002. – № 141/142. – P. 419 – 424.
8. Koza J., Uhlemann M., Gebert A. The effect of magnetic fields on the electrodeposition of iron // J Solid State Electrochem. – 2008. – № 12. – P. 181 – 192. – DOI:10.1007/s10008-007-0379-0.
9. Gu Z. H., Fahidy T. Z. On the effect of a horizontal magnetic field on the electrolytic deposition of thin Fe-Ni films // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2000. – № 33. – P. 113 – 114.
10. Kovalyov S.V, Naumenko O.P., Mishchenko V.I. Porivniannia ta polipshennia teploobminnykh aparativ kharchovykh vyrobnytstv shliakhom zmitsnennia detalei elektrokhimichnym osadom u slabkomu mahnitnomu poli // Pratsi Tavriiskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu: naukove fakhove vydannia / TDATU. Melitopol: TDATU. – –, T. 1, vyp. 21. –  S. 28-34.
11. Kovalyov S. V., Girin О. B., Debiemme-Chouvy C., Mishchenko V. I. Copper electrodeposition under a weak magnetic field: Effect on the texturing and properties of the deposits // Journal of Applied Electrochemistry. – 2021. – Vol. 51, № 11. – Р. 1 – 9. – DOI:10.1007/s10800-020-01492-3.