ВПЛИВ ЧАСОВИХ ПАРАМЕТРІВ ОКСИДУВАННЯ НА СКЛАД ТА МОРФОЛОГІЮ КАТАЛІТИЧНИХ ПОКРИВІВ Al2O3•CoXOY
Ключові слова:
АЛ25, плазмово-електролітичне оксидування, змішані оксиди, оксиди кобальту, каталітична активність, внутрішньоциліндровий каталізАнотація
Досліджено процес формування змішаних оксидних покривів на висококремністому сплаві алюмінію у кобальтовмісному дифосфатному електроліті методом плазмово-електролітичного оксидування. Хронограми напруги формування дослідженої системи мають класичний вид із розділенням на характеристичні області. Показано, що неоднорідність хімічного складу АЛ25 зумовлює витрату частини анодного струму на гомогенізацію оброблюваної поверхні, що відображається у мінімізації вмісту легувальних компонентів на початковому етапі обробки. Встановлено, що приріст відносної маси сформованого шару змішаних оксидів Al2O3·CoxOy є функцією часу. Залежність має екстремальний характер із максимумом на 55 хв. Хімічний склад та морфологія поверхні утворюваного оксидного шару залежать від часу оксидування. Вміст каталітичного компоненту в поверхневих шарах варіюється від 0,2 до 23,3 ат. % при збільшенні часу обробки від 10 до 60 хв. Максимальна інкорпорація кобальту до складу оксидного шару відбувається при ПЕО протягом 35–50 хв, при цьому вміст кремнію у поверхневих шарах не перевищує 2 ат. %, що є сприятливим для каталітичних властивостей одержаного матеріалу. Включення кобальту візуалізується вкрапленнями синьо-фіолетового кольору в місцях горіння мікродугових розрядів. Сформований змішаний шар оксидів алюмінію та кобальту характеризуються розвиненою мікроглобулярною структурою, утвореною конгломератами сфероїдів із середнім розміром 1–2 мкм. Нанесений оксидний шар складається із α-Al2O3 з інкорпорованими фазами Co3O4. Наявність аморфного гало зумовлено формуванням структури у нерівноважних умовах. Сукупність виявлених факторів є передумовою високих каталітичних властивостей одержаних покривів. Перспективною сферою застосування систем Al2O3·CoxOy є внутрішньоциліндровий каталіз у двигунах внутрішнього згоряння.
Посилання
Plazmenno-elektroliticheskoe modifitsirovanie poverkhnosti metallov i splavov: v 2 t. I. V. Suminov (ed.) [Plasma-electrolytic modification of metals and alloys surface: in 2 vol.] Moscow, Tehnosfera Publ., 2011. T. 2. 512 p.
Sakhnenko N. D., Ved’ M. V., Mayba M. V. Konversionnye i kompozitsionnye pokrytiya na splavakh titana: monografiya [Conversion and composite coatings on titanium alloys: monography]. Kharkov, NTU «KhPI» Publ., 2015. 176 p.
Ved’ M. V., Sakhnenko M. D. Katalitychni ta zakhysni pokryttya splavamy i skladnymy oksydamy: elektrokhimichnyy syntez, prohnozuvannya vlastyvostey: monohrafiya [Catalytic and protective coatings by alloys and composite oxides: electrochem-ical synthesis, properties prediction: monography]. Kharkiv, Novoe slovo Publ., 2010, 272 p.
Rudnev V. S., Lukiyanchuk I. V., Vasilyeva M. S., Medkov M. A., Adigamova M. V., Sergienko V. I. Aluminum- and titanium-supported plasma electrolytic multicomponent coatings with magnetic, catalytic, biocide or biocompatible properties Surface and Coatings Technology. 2016, vol. 307, part C, 1219–1235.
Ved’ M. V., Sakhnenko N. D. , Karakurkchi A. V., Myrna T. Yu. Functional mixed cobalt and aluminum oxide coatings for environmental safety. Functional materials. 2017, vol. 24, no. 2, pp. 303 – 310. doi: 10.15407/fm24.02.303.
Karakurkchi A., Sakhnenko M., Ved M., Galak A., Petrukhin S. Application of oxide-metallic catalysts on valve metals for ecological catalysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017, vol. 5/10 (89), pp. 12 – 18. doi:10.15587/1729-4061.2017.109885.
Ved’ M. V. Sakhnenko M. D., Bohoyavlens’ka O. V. Organizatsiya rabochego protsessa v kamere sgoraniya DVS v prisutstvii kataliticheskikh materialov [Organization of the working process in the combustion chamber of internal combustion engines in the presence of catalytic materials]. Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines]. 2013, No 2, pp. 109 – 111.
Vasilyeva M.S., Rudnev, V.S. Ustinov A.Y., Korotenko I.A., Modin E.B., Voitenko O.V. Cobalt-containing oxide layers on titanium, their composition, morphology, and catalytic activity in CO oxidation. Applied Surface Science. 2010, vol. 257, is. 4, p. 1239–1246. doi: 10.1016/j.apsusc.2010.08.031.
Sakhnenko N. D., Ved M. V., Karakurkchi A. V. Nanoscale oxide PEO-coatings forming from diphosphate electrolytes : in O. Fesenko, L. Yatsenko (eds.) Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Applications. Springer Publ., 2017. vol. 195, pp. 507 – 531. doi: 10.1007/978-3-319-56422-7_38.
Yar-Mukhamedova G. Sh., Ved’ M. V., Karakurkchi A. V., Sakhnenko N. D. Mixed alumina and cobalt containing plasma electrolytic oxide coatings. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2017, vol. 213, p. 012020. doi: 10.1088/1757-899X/213/1/012020.
Ved’ M. V., A. V. Karakurkchi, N. D. Sakhnenko, A. S. Gorohivskiy Synthesis of catalytic cobalt-containing coatings on alloy AL25 surface by plasma electrolytic oxidation. Chemistry, Physics and Technology of Surface. 2017, vol. 8, no. 1, pp. 73 – 79. doi: 10.15407/hftp08.01.073.
Karakurkchi A., Sakhnenko M., Ved M., Parsadanov I. Research of the peculiarities of plasma-electrolytic treatment of AK12M2MgN piston alloy with formation of ceramic-like coatings. Technology audit and production reserves. 2018, vol. 1, no. 1, pp. 27 – 35.
Parsadanov I. V., Sakhnenko M. D., Ved’ M. V., Karyahin I. M., Khyzhnyak V. O., Androshchuk D. S. Doslidzhennya dyzelya z katalitychnym pokryttyam poverkhni kamery zhoryannya [Studies of diesel engine with a catalytic coating on the combustion chamber surface]. Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines]. 2015, no 2, pp. 69 – 72.
Parsadanov I. V., Sakhnenko M. D., Khyzhniak V. O., Karakurkchi H. V. Pidvyshchennya ekolohichnosti dyzeliv shlyakhom vnutrishn’otsylindrovoyi neytralizatsiyi toksychnykh rechovyn vidprats’ovanykh haziv [Improving the environmental performance of engines by intra-cylinder neutralization of toxic exhaust gases]. Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines]. 2016, no. 2, pp. 63 – 67. doi: 10.20998/0419-8719.2016.2.12.
Karakurkchi H. V., Sakhnenko M. D., Ved’ M. V., Horokhivskyy A. S., Shchokin V. M. Pidkhody shchodo pidvyshchennya palyvnoyi ekonomichnosti dvyhuniv vnutrishn’oho z•horyannya bronetankovoho ozbroyennya ta avtomobil’noyi tekhniky [Approaches to improve the fuel efficiency of internal combustion engines of armored and automotive machines]. Systemy ozbroyennya i viyskova tekhnika [Weapons systems and military equipment]. 2016, no 2, pp. 26 – 31.
