vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2022-58-1-26-35vestich-701Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYВлияние цитратного электролита меднения, его компонентов и добавок ультрадисперсных алмазов на поверхностные свойства сталиInfluence of citrate copper-plating electrolyte, its components and ultra-dispersed diamonds additives on surface properties of steelЯскельчикВ. В.YaskelchikV. V.

Яскельчик Валентин Валентинович – ассистент кафедры химии, технологии электрохимических производств и материалов электронной техники

ул. Сверд­лова, 13а, 220030, Минск

Yaskelchyk Valentin V. – Assistant, Department of Chemistry, Technology of Electrochemical Productions and Materials of Electronic Technique

13а, Sverdlov str., 220030, Minsk

yaskelchyk@gmail.comЖарскийИ. М.ZharskyI. M.

Жарский Иван Михайлович – кандидат химических наук, профессор

ул. Сверд­лова, 13а, 220030, Минск

Zharski Ivan M. – Ph. D. (Chemistry), Professor

13а, Sverdlov str., 220030, Minsk

ivanzharsky@belstu.byЧерникА. А.ChernikA. A.

Черник Александр Александрович – кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой

ул. Сверд­лова, 13а, 220030, Минск

Chernik Аlexandr А.– Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Head of Department

13а, Sverdlov str., 220030, Minsk

alexachernik@belstu.byБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological University2022100320225812635Copyright © Яскельчик В.В., Жарский И.М., Черник А.А., 20222022Яскельчик В.В., Жарский И.М., Черник А.А.Yaskelchik V.V., Zharsky I.M., Chernik A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/701

Проведены исследования состояния стальной подложки (Ст 3) перед нанесением композиционных медных покрытий из цитратного электролита меднения. Изучены свойства стальной основы в исследуемом электролите меднения с добавкой ультрадисперсных алмазов (УДА). Проведен покомпонентный анализ цитратного электролита меднения и оценено влияние каждого компонента на свойства стального электрода. Показана возможность применения рассматриваемого электролита для нанесения покрытий непосредственно на сталь, что значительно отличает его от используемых в настоящее время этилендиаминовых, пирофосфатных, кислотных и других электролитов. В качестве методов исследования применяли электрохимическую импедансную спектроскопию и катодную поляризацию. Установлено, что наименьшее сопротивление поверхности стали (около 15 Ом) отвечало образцу, погруженному в цитратный электролит меднения с добавлением 1,0 г/л УДА. Диффузионная плотность тока для суспензий с 1,0 г/л УДА в цитратном электролите меднения составила 2,6 А/дм2. Ультрадисперсные алмазы в цитратном электролите меднения экранировали поверхность стального образца, при этом снижая общее сопротивление пассивного слоя стали Ст 3. Также представлены эквивалентные электрические схемы поверхности стальных образцов, погруженных в цитратный электролит меднения и составляющие его компоненты.

 

The state of the steel substrate (steel 3) was studied before the application of composite copper coatings from citrate copper-plating electrolyte. The properties of steel base in the investigated copper-plating electrolyte with the addition of ultradispersed diamonds (UDD) have been studied. A component-by-component analysis of the citrate copper-plating electrolyte was carried out, and the effect of each component on the properties of the steel electrode was evaluated. The possibility of using the considered electrolyte for coating directly on steel is shown, which significantly distinguishes it from currently used ethylenediamine, pyrophosphate, acid and other electrolytes. Electrochemical impedance spectroscopy and cathodic polarization were used as research methods. It was found that the lowest resistance of the steel surface (about 15 Ω) corresponded to the sample immersed in citrate copper-plating electrolyte with the addition of 1.0 g/l of UDD. Diffusion current density for suspensions with 1.0 g/l UDD in citrate copper-plating electrolyte was 2.6 A/dm2. Ultradispersed diamonds in citrate copper-plating electrolyte shielded the surface of the steel sample, while reducing the total resistance of the passive layer of steel 3. Equivalent electrical circuits of the surface of steel samples immersed in citrate copper-plating electrolyte and its components are also presented.

 

электрохимическая импедансная спектроскопияполяризационные кривыецитратный электролит медненияультрадисперсные алмазы (УДА)impedance spectroscopypolarization curvescitrate copper coating electrolyteultradispersed diamonds (UDD)ReferencesВлияние режимов сонохимической обработки на процесс электроосаждения сплава Cu–Sn из щавелевокислого электролита А. А. Касач [и др.] // Журн. прикл. химии. – 2018. – Т. 91, № 4. – С. 522–527.Kasach A. A., Kurilo I. I., Kharitonov D. S., Radchenko S. L., Zharskii I. M. Effect of Sonochemical Treatment Modes on the Electrodeposition of Cu–Sn Alloy from Oxalic Acid Electrolyte. Russian Journal of Applied Chemistry, 2018, vol. 91, no. 4, pp. 591–596. https://doi.org/10.1134/S1070427218040092Исследование процесса щелочного бесцианидногомеднения А. Д. Немцев [и др.] // Успехи в химии и хим. технологии. – 2018. – Т. 32, № 13. – С. 30–31.Nemtsev A. D., Serov A. N., Zheludkova E. A., Grigoryan N. S., Abrashov A. A., Nyrkov N. P., Pisarev A. S. Researching of process of alkaline cyanide-free copper plating. Uspekhi v khimii I khimicheskoi tekhnologii = Advances in chemistry and chemical technology, 2018, vol. 32, no. 13, pp. 30–31 (in Russian).Electrodeposition of Cu-Sn Alloy from Oxalic Acid Electrolyte in the Presence of Amine-containing Surfactants A. A. Kasach [et al.] // Russ. J. Appl. Chem. – 2019. – Vol. 92, N 4. – P. 835–841. https://doi.org/10.1134/S1070427219060144Kasach A. A., Kharitonov D. S., Romanovskii V. I., Kuz’menok N. M., Zharskii I. M., Kurilo I. I. Electrodeposition of Cu-Sn Alloy from Oxalic Acid Electrolyte in the Presence of Amine-containing Surfactants. Russian Journal of Applied Chemistry, 2019, vol. 92, no. 4, pp. 835-841. https://doi.org/10.1134/S1070427219060144Cонохимическое электроосаждение медных покрытий / А. А. Касач [и др.] // Журн. прикл. химии. – 2018. – Т. 91, № 2. – С. 192–198.Kasach, A. A., Kurilo, I. I., Kharitonov, D. S., Radchenko, S. L., Zharskii I. M. Sonochemical electrodeposition of copper coatings. Russian Journal of Applied Chemistry, 2018, vol. 91, no. 2, pp. 207–213. https://doi.org/10.1134/S1070427218020064Буркат, Г. К. Ультрадисперсные алмазы в гальванотехнике / Г. К. Буркат, В. Ю. Долматов // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 4. – С. 685–692.Burkat G. K., Dolmatov V. Yu. Ultradispersed diamonds in galvanotechnics. Fizika tverdogo tela = Physics of the Solid State, 2004, vol. 46, no. 4, pp. 685–692 (in Russian).Cпособ осаждения композиционных покрытий никель–ванадий–фосфор–нитрид бора: пат. RU 2437967 / А. А. Тихонов. – Опубл. 27.12.2011.Tikhonov A. A. The method of synthesis of phosphor based on orthovanadate yttrium. PatentRF, no. 2437967, 2010 (in Russian).Получение и свойства медных покрытий из цитратного электролита в присутствии ультрадисперсных алмазов / В. В. Яскельчик [и др.] // Изв. Санкт-Петербург. гос. технол. ин-та (техн. ун-та). – 2015. – Т. 54, № 28. – С. 25–28.Yaskelchik V. V., Zharski I. M., Burkat G. K., Chernik A. A, Mikhedova E. V. Production and properties of copper coatings from citrate electrolyte in the presence of ultrafine diamonds. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo instituta (tekhnicheskogo universiteta) = Bulletin of the St. Petersburg State Technological Institute (Technical University), 2015, vol. 54, no. 28, pp. 25–28 (in Russian).Особенности структуры поверхности медных покрытий при введении в электролит меднения ультрадисперсных алмазов и алмазной шихты / В. В. Яскельчик [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2018. – Т. 54, № 1. – С. 24–31. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-1-24-31Yaskelchyk V. V., Zharski I. M., Mikhedova E. V., Chernik A. A. Structural surface transformations of copper coating with inclusions of UDD and DS additives in citrate copper coating electrolyte. Vestsi Natsyianal’nai akademii navuk Belarusi. Seryia khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2018, vol. 54, no. 1, pp. 24–31 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-1-24-31Долматов, В. Ю. Детонационные наноалмазы. Получение, свойства, применение / В. Ю. Долматов. – СПб.: Профессионал, 2011. – 536 с.Dolmatov V. Yu. Detonation nanodiamonds. Obtaining, properties, applications. St. Petersburg, Professional Publ., 2011. 536 p. (in Russian).Кичигин, В. И. Применение метода электрохимического импеданса к исследованию коррозии пористой порошковой стали 316Л /В. И. Кичигин, М. В. Полякова // Защита металлов. – 2002. – Т. 38, № 6. – С. 632–639.Kichigin V. I., Polyakova M. V., Syur T. A., Bezmaternykh N. V., Koshcheev O. P., Rabinovich A. I. Application of electrochemical impedance method to studying corrosion of porous powder steels. Zashhita metallov = Protection of Metals, 2002, vol. 38, no. 6, pp. 632–639 (in Russian).Неверов, А. С. Коррозия и защита материалов / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. – М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2015. – 222 с.Neverov A. S, Rodchenko D. A., Cyrlin M. I. Corrosion and protection of materials. Moscow, FORUM, INFRA-M Publ., 2015. 222 p. (in Russian).Водопьянова, С. В. Композиционные электрохимические покрытия с матрицей из кадмия / С. В. Водопьянова, Р. С. Сайфуллин // Вестн. технол. ун-та. – 2016. – Т. 19, № 9. – С. 69–73.Vodopyanova S. V., Sayfullin R. S. Composite electrochemical coatings with cadmium matrix. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta = Bulletin of the Technological University, 2016, vol. 19, no. 9, pp. 69–73 (in Russian).Gamburg, Y. D. Theory and Practice of Metal Electrodeposition / Y. D. Gamburg, G. Zangari. – London, Springer New York Dordrecht Heidelberg, 2011. – 378 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9669-5Gamburg Y. D., Zangari G. Theory and Practice of Metal Electrodeposition. London, Springer New York Dordrecht Heidelberg, 2011. 378 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9669-5Грачев, Н. А. Электрохимические покрытия металлами: учеб. пособие / Н. А. Грачев. – М.: Химия, 1978. – 368 с.Grachev N. A. Electrochemical coatings by metals. Moscow, Khimiya Publ., 1978. 368 p. (in Russian).Седиментация ультрадисперсных алмазов в цитратном электролите меднения / В. В. Яскельчик [и др.] // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. – 2017. – № 4. – С. 53–61. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-4-53-61Yaskelchik V. V., Ananev M. V., Ostanina T. N., Ostanin N. I., Zharski I. M., Chernik A. A. Sedimentation of ultradispersed diamonds in citrate copper coating electrolyte. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya I funktsional’nye pokrytiya = Powder Metallurgy аnd Functional Coatings, 2017, no. 4, pp. 53–61(in Russian). https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-4-53-61

The authors declare that there are no conflicts of interest present.