Технические науки

подсекция №8

Павлюс С. Г., Соборницкий В. И., Замурников В. М.,

Папанова И. И., Антонов А. С., Букреев В. Ю..

Украинский Государственный химико-технологический университет

Наводороживание стали при нанесении

никелевых покрытий

При изучении наводороживания стали 65Г, было обнаружено, что защитные слои никеля и палладия оказывают существенное влияние на кинетику насыщения ее водородом. При этом водород абсорбируется сталью в ходе процесса электроосаждения, поскольку реакция выделения является параллельной. Представляю интерес сравнить величины водородной абсорбции при нанесении осадков никеля химическими и электрохимическими способами и выяснить влияние количества поглощенного водорода на пластичность основы после нанесения покрытий. Изучался также механизм захвата водорода подложкой при осаждении никелевых слоев на сталь и палладий.

Изучение водородопроницаемости при нанесении покрытий, проводили электрохимическим диффузионным методом. Гальванические осадки на катодной (входной) стороне мембраны получили в гальваностатическом режиме поляризации. Электроосаждение никеля производили из раствора Уотса.

Как показали результаты измерений водородопроницаемости (рис. 1) при химическом никелировании поток водорода в подложку значительно выше, чем при электролитическом. При этом кривая проникновения имеет характерный максимум тока. Форма кривой проникновения свидетельствует об абсорбционно-диффузионном механизме захвата водорода сталью. Другими словами, водород проникает в подложку из слоя осадка, прилегающего к основе. Последний формируется в процессе образования новой фазы и содержит значительное количество растворенного водорода. Найдено также, что время достижения максимума кривой проникновения при электролитическом никелировании смещено в область больших времен. Следовательно , абсорбция водорода подложкой при химическом никелировании уменьшается быстрее, чем при электролитическом.

Данные механических испытаний, представленные на рис. 2. находятся согласии с измерениями водородной абсорбции: электрохимическое никелирование в большей степени ответственно за возникновение водородного охрупчивания материала подложки.

Рис.1 Зависимость токов проникновения водорода от времени: 1–химникелирование; 2–электрохимическое никелирование при плотности тока 10 мА/см².

Рис.2 Гистограмма изменения пластичности отрезков после осаждения никелевых покрытий: 1–исходные образцы без покрытия; 2,3,4–после нанесения электролитических осадков никеля при плотностях тока соответственно 5,10 и 20 мА/см²; 5–после нанесения никелевого покрытия химическим методом.

Для изучения механизмов захвата водорода подложкой при осаждении важно исключить эффекты, связанные с взаимодействием водорода с дефектами, структуры твердой фазы. Другими словами мембрана должна быть достаточно "прозрачной", чтобы ее влияние на транспорт водорода было минимальным. С этой целью ряд экспериментов, были проведены на палладиевой мембране. Результаты измерения водородопроницаемости приведены на рис. 3. Как видно из графика, при химическом никелировании поток водорода в палладиевую мембрану в несколько раз превышает поток при электроосаждении. Положения максимумов этих кривых определяется коэффициентом диффузии водорода в палладии, и, что и следовало ожидать, практически совпадают.

На рис. 4. приведены зависимости токов проникновения водорода при электроосаждении никеля, полученные на чистой палладиевой мембране с предварительно осажденным слоем никеля. Подавление максимума кривой предварительно осажденным слоем никеля свидетельствует об изменении механизма захвата, вызванного закрытием пор гальванического осадка никеля.

Рис.3 Зависимость токов проникновения водорода через палладиевую мембрану от времени: 1–химникелирование;

2–электроосаждение при плотности тока 6,75 мА/см².

Рис.4 Зависимость токов проникновения водорода от времени при плотности тока 6 мА/см².

1–мембрана из палладия;

2–мембрана из палладия с предварительно нанесенным слоем никеля 5 мкм.

В результате работы можно сделать следующие выводы:

1. Скорость проникновения водорода в подложку при химическом никелировании в несколько раз выше, чем при электролитическом.

2. С увеличением плотности тока электроосаждения, возрастает доля водорода, абсорбируемого основой, а пластичность стали снижается.

3. Снижение пластичности при электролитическом никелировании поверхности несколько больше, чем при химическом.

4. При химическом и электролитическом никелировании стальных изделий водород проникает в основу по абсорбционно-диффузионному механизму. Палладий абсорбирует водород через поры никелевых покрытий.

Сведения об авторах

1. Павлюс Степан Григорьевич, к.т.н., доцент, ул.. Шелгунова 15, кв. 18. Контактный телефон: 753-56-34.

2. Собориицкий Владимир Иванович, к.х.н., пр.Кирова 107^а, кв. 97. Контактный телефон: 753-56-34.

3. Замурников Владимир Михайлович, к.х.н., доцент, ул.Мандрыковская 161, кв. 34. Контактный телефон: 753-56-34.

4. Папанова Ирина Ивановна, к.х.н., доцент, ул. Мандрыковская 143, кв. 72. Контактный телефон: 753-56-34.

5. Антонов Антон Сергеевич, студент III курса УГХТУ, Дом. адрес: ул. Рабочая 25^б, кв. 34.

6. Букреев Виталий Юрьевич, студент III курса УГХТУ, Дом. адрес: пер. Жоржинский 12, кв.3.