Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

В последние годы уделяется большое внимание металлическим сплавам, перспективным для создания на их основе наноструктурных материалов. Последние обладают повышенными упругими, усталостными свойствами, высокой твердостью применительно к требованиям сенсорной, авиакосмической и др. областей техники, а также новых наномеханических и наноэлектронных устройств.

В гальванотехнике наиболее перспективными наноматериалами являются аморфизированные сплавы, композиционные покрытия, ультрадисперсные частицы, полученные в присутствии сильных ингибиторов.

В данной работе получены зародыши сплавы Ni-Co-Cr с нанокристаллической структурой [011]5 и [112]5 со средним размером фрагментов 20-50 нм из электролита, не содержащего органических ингибиторов. Изучение электроосажденных слоев с подобными текстурами представляет интерес в связи с невозможностью объяснения этого явления ни теорией двумерного зародышеобразования, ни теорией геометрического отбора.

Возникает вопрос: образуется ли подобная структура в процессе роста осадка или формируется на начальной стадии электрокристаллизации?

Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что структура результирующего кристалла определяется положением кластера на подложке.

Если пятерная ось перпендикулярна основе, то наночастицы имеют псевдопятерную симметрию роста [011], если же вершина [011] икосаэдра параллельна основе, то кристалл имеет двумерную симметрию с анизотропией роста в направлении [112].

Показано, что двойниковая плоская структура сохраняется вдоль всего поперечного сечения роста мультислоев (от основы до толщины 40 мкм).

Можно предположить, что при низкой поляризации на индифферентной подложке образовавшийся трехмерный кластер и зародыш имеет декаэдрическое строение, затем из последних формируются сферические или полусферические островки роста, имеющие аморфное строение.

Происходящая в островке перегруппировка атомов из некристаллической декаэдрической структуры в кристаллическую приводит к формированию пентагональных частиц с частичной дисклинацией в 7º20´. Подобные частицы могут вырасти в кристаллы размером до 0,5 мкм. Из таких кристаллов получаются сплошные пленки и фольги уже на начальном этапе электрокристаллизации.

  Ранее подобные наноструктуры наблюдали Е. Эпельбойн, М. Фромент, Ж. Морин [1] при электрокристаллизации никеля в присутствии сильного ингибитора и А.А. Викарчук при осаждении меди из сульфатного электролита в отсутствие ингибиторов [2, 3].

Полученные нами наноструктуры, как показано методом рентгеноструктурного анализа, электронно-микроскопическим методом на просвет и на отражение, растровым микроскопическим и измерением pH прикатодного слоя, обязаны своим происхождением включению аморфных гидроксидных соединений хрома в электроосажденные слои, что приводит к пассивации поверхности катода [4].

Высказано предположение, что формированию ультрадисперсных частиц сплава Ni-Co-Cr способствовали пленки гидроксидов хрома [Cr(OH)3(H2O)·2H2O], вызывающих торможение процесса электрокристаллизации. Этот вывод согласуется с результатами измерения pH прикатодного слоя и анализом микрофотографий среза шлифа для сплава Ni-Co-Cr [4].

Возможность образования наноструктуры из раствора электролита в отсутствие ингибитора можно объяснить тем, что полидвойниковые частицы, лимитированные плоскостями (111), более стабильны, чем ожидаемые в присутствии специфической адсорбции, а аморфная фаза Cr(OH)3(H2O)·2H2O возможно играет роль матрицы для пентагональных частиц сплава Ni-Co-Cr.

Пентагональные кристаллы обладают специфическими свойствами: в них нарушен дальний порядок, имеется высокая концентрация двойниковых границ раздела; ярко выражена текстура и соответственно анизотропия свойств. Осадки с подобной нанометровой структурой приводят к заметному упрочнению покрытия (микротвердость Hμ= 1200 МПа), поэтому они могут найти широкое применение в электронике и микроэлектронике [5, 6].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. И. Г. Жихарева, А.И. Жихарев, В. В. Шмидт. Электроосаждение сплавов Ni-Fe-Cr с нанокристаллической структурой // Сб. матер. Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов. - Пенза. - 2003. - С. 57 - 58.
  5. Ежовский Ю.К. Поверхностные наноструктуры - перспективы синтеза и использования // Соросовский Образовательный Журнал. - 2000. - Т. 6. -№ 1. - С. 56 - 63.
  6. Nanoparticles and nanostructured films (Ed. J.H. Fendler). Wiley - VCH, New York. - 1998. - 289p.