В последние годы уделяется большое внимание металлическим сплавам,перспективным для создания на их основе наноструктурных материалов. Последниеобладают повышенными упругими, усталостными свойствами, высокой твердостьюприменительно к требованиям сенсорной, авиакосмической и др. областей техники,а также новых наномеханических и наноэлектронных устройств.
В гальванотехнике наиболее перспективными наноматериалами являютсяаморфизированные сплавы, композиционные покрытия, ультрадисперсные частицы,полученные в присутствии сильных ингибиторов.
В данной работе получены зародыши сплавы Ni-Co-Cr снанокристаллической структурой [011]5 и [112]5 со среднимразмером фрагментов 20-50 нм из электролита, не содержащего органических ингибиторов.Изучение электроосажденных слоев с подобными текстурами представляет интерес всвязи с невозможностью объяснения этого явления ни теорией двумерногозародышеобразования, ни теорией геометрического отбора.
Возникает вопрос: образуется ли подобная структура в процессе ростаосадка или формируется на начальной стадии электрокристаллизации?
Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, чтоструктура результирующего кристалла определяется положением кластера наподложке.
Если пятерная ось перпендикулярна основе, то наночастицы имеютпсевдопятерную симметрию роста [011], если же вершина [011] икосаэдрапараллельна основе, то кристалл имеет двумерную симметрию с анизотропией ростав направлении [112].
Показано, что двойниковая плоская структура сохраняется вдоль всегопоперечного сечения роста мультислоев (от основы до толщины 40 мкм).
Можно предположить, что при низкой поляризации на индифферентнойподложке образовавшийся трехмерный кластер и зародыш имеет декаэдрическоестроение, затем из последних формируются сферические или полусферические островкироста, имеющие аморфное строение.
Происходящая в островке перегруппировка атомов из некристаллическойдекаэдрической структуры в кристаллическую приводит к формированиюпентагональных частиц с частичной дисклинацией в 7º20'. Подобные частицы могутвырасти в кристаллы размером до 0,5 мкм. Из таких кристаллов получаютсясплошные пленки и фольги уже на начальном этапе электрокристаллизации.
Ранее подобные наноструктуры наблюдали Е. Эпельбойн, М. Фромент, Ж.Морин [1] при электрокристаллизацииникеля в присутствии сильного ингибитора и А.А. Викарчук при осаждении меди из сульфатного электролита в отсутствие ингибиторов[2, 3].
Полученные нами наноструктуры, как показано методомрентгеноструктурного анализа, электронно-микроскопическим методом на просвет ина отражение, растровым микроскопическим и измерением pH прикатодного слоя, обязаны своимпроисхождением включению аморфных гидроксидных соединений хрома вэлектроосажденные слои, что приводит к пассивации поверхности катода [4].
Высказано предположение, что формированию ультрадисперсных частицсплава Ni-Co-Cr способствовали пленки гидроксидовхрома [Cr(OH)3(H2O)·2H2O], вызывающих торможение процесса электрокристаллизации.Этот вывод согласуется с результатами измерения pH прикатодного слоя и анализоммикрофотографий среза шлифа для сплава Ni-Co-Cr [4].
Возможность образования наноструктуры из раствора электролита вотсутствие ингибитора можно объяснить тем, что полидвойниковые частицы,лимитированные плоскостями (111), более стабильны, чем ожидаемые в присутствииспецифической адсорбции, а аморфная фаза Cr(OH)3(H2O)·2H2O возможноиграет роль матрицы для пентагональных частиц сплава Ni-Co-Cr.
Пентагональные кристаллы обладают специфическими свойствами: в нихнарушен дальний порядок, имеется высокая концентрация двойниковых границ раздела;ярко выражена текстура и соответственно анизотропия свойств. Осадки с подобнойнанометровой структурой приводят к заметному упрочнению покрытия(микротвердость Hμ=1200 МПа), поэтому они могут найти широкое применение в электронике имикроэлектронике [5,6].
Список литературы:
- Epelboin E., Froment M., Maurin J. Influence of the formation of paracrystalline nuclei on the oriented and dendritic electrodeposited metals // 28 th Meet. ISE. Electrocrystallization. - Varna. - 1977. - P. 371 - 380.
- Викарчук А.А., Воленко А.П., Ясников И.С., Тюрьков М.Н., Бондаренко С.А. Кластерно-дисклиминационный механизм формирования пентагональных кристаллов из трехмерных зародышей // Тез. Докл. XIV Петербург. Чтений по проблемам прочности. - СПб. - 2003. - С. 86 -87.
- Викарчук А.А., Воленко А.П., Тюрьков М.Н., Диженин В.В., Довженко О.А. О формирования беспористых медных пленок и фольг, состоящих из пентагональных кристаллов // Сб. матер. Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении. - Пенза. - 2003. - С. 23 -25.
- Жихарева И. Г., Жихаревм, Шмидт В. В. Электроосаждение сплавов Ni-Fe-Cr с нанокристаллической структурой // Сб. матер. Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов. - Пенза. - 2003. - С. 57 - 58.
- Ежовский Ю.К. Поверхностные наноструктуры - перспективы синтеза и использования // Соросовский Образовательный Журнал. - 2000. - Т. 6. -№ 1. - С. 56 - 63.
- Nanoparticles and nanostructured films (Ed. J.H. Fendler). Wiley - VCH, New York. - 1998. - 289p.
Библиографическая ссылка
Жихарева И.Г., Шмидт В.В. НАНОСТРУКТУРА ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ СПЛАВОВ NI-CO-CR // Современные проблемы науки и образования. – 2007. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=2690 (дата обращения: 20.04.2024).