RU2790490C1 - Method for obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel - Google Patents

Method for obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel Download PDF

Info

Publication number
RU2790490C1
RU2790490C1 RU2022121683A RU2022121683A RU2790490C1 RU 2790490 C1 RU2790490 C1 RU 2790490C1 RU 2022121683 A RU2022121683 A RU 2022121683A RU 2022121683 A RU2022121683 A RU 2022121683A RU 2790490 C1 RU2790490 C1 RU 2790490C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
stainless steel
manganese
spinel
coatings
Prior art date
Application number
RU2022121683A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анна Владимировна Храменкова
Анастасия Андреевна Яковенко
Original Assignee
Анна Владимировна Храменкова
Анастасия Андреевна Яковенко
Filing date
Publication date
Application filed by Анна Владимировна Храменкова, Анастасия Андреевна Яковенко filed Critical Анна Владимировна Храменкова
Application granted granted Critical
Publication of RU2790490C1 publication Critical patent/RU2790490C1/en

Links

Abstract

FIELD: technical electrochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of technical electrochemistry, in particular to the deposition of coatings based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel. Can be used as corrosion-protective coatings in the field of hydrogen energy. Method for producing coatings based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel from an electrolyte containing, g⋅l-1: cobalt nitrate (Co(NO3)2⋅6H2O) 160-200, nickel nitrate Ni(NO3)2⋅6H2O) 15-25, nickel chloride (NiCl2⋅6H2O) 15-25, boric acid (H3BO3) 20-40, manganese sulfate (MnSO4⋅5H2O) 20-40. The method is carried out at alternating asymmetric current at an average current density equal to 0.0058 A⋅dm-2, the ratio of the cathode and anode current averages over the period of 1.25, temperature 40°C, pH 3-4 for 60 min with simultaneous coprecipitation oxide compounds of cobalt, manganese with a spinel structure.
EFFECT: obtaining coatings based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel in one stage while reducing the energy consumption of the process of obtaining coatings.
1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области технической электрохимии, в частности к нанесению покрытий из оксидов металлов на поверхность нержавеющей стали. Может быть использовано в качестве коррозионно-защитных покрытий для интерконнекторов, в области водородной энергетики.The invention relates to the field of technical electrochemistry, in particular to the deposition of metal oxide coatings on the surface of stainless steel. It can be used as a corrosion-protective coating for interconnectors in the field of hydrogen energy.

Известен способ нанесения электропроводящего металлического покрытия токового коллектора на хромистой стали [Пат. RU №2465694 МКП Н01М 8/12, В82 В 3/00. Электропроводное защитное металлическое покрытие токового коллектора и способ его нанесения. 2012. Бюл. №30. Ледуховская Наталья Владимировна (RU), Струков Геннадий Васильевич (RU), Бредихин Сергей Иванович (RU)], заключающийся в нанесении нанокристаллического покрытия электроосаждением одного слоя Ni из раствора электролита импульсным током с последующей термообработкой детали с покрытием в вакууме при 900-1000°С. Плотность импульсного тока составила 2,5-10 А⋅дм-2 при температуре 50±5°С при отношении времени импульса тока к сумме времен импульса и паузы 75-80%. Толщина покрытия составляет 5-20 мкм. Покрытие, нанесенное данным способом, предназначено для создания на поверхности интерконнектора защитного слоя, который препятствует испарению гидроксидов и оксидов хрома, а также диффузионному проникновению хрома в контактирующие функциональные материалы ТОТЭ.A known method of applying a conductive metal coating of the current collector on chromium steel [US Pat. RU No. 2465694 MCP N01M 8/12, V82 V 3/00. Electrically conductive protective metal coating of the current collector and method of its application. 2012. Bull. No. 30. Ledukhovskaya Natalya Vladimirovna (RU), Strukov Gennady Vasilyevich (RU), Bredikhin Sergey Ivanovich (RU)], which consists in applying a nanocrystalline coating by electrodeposition of one layer of Ni from an electrolyte solution by pulsed current, followed by heat treatment of the coated part in vacuum at 900-1000°C . The pulse current density was 2.5-10 A⋅dm -2 at a temperature of 50±5°C at a ratio of the current pulse time to the sum of the pulse and pause times of 75-80%. The coating thickness is 5-20 microns. The coating applied by this method is intended to create a protective layer on the surface of the interconnector, which prevents the evaporation of chromium hydroxides and oxides, as well as the diffusion penetration of chromium into the contacting SOFC functional materials.

Известен, авторов М. Bobruk, S. Molin, М. Chen, Т. Brylewski, P.V. Hendriksen [Sintering of MnCo2O4 coatings prepared by electrophoretic deposition // Materials Letters. 2018. V. 213. P. 394-398], способ получения защитных покрытий на основе шпинели MnCo2O4 методом электрофореза. Электрофоретическое осаждение проводили из суспензии, представляющей собой порошок MnCo2O4 в смеси этанола и изопропанола. Диспергирующим агентом служил 0,5 г⋅л-1 раствор йода. Осаждение проводили при напряжении 60 В в течение одной минуты. После осаждения покрытия спекали в трубчатой печи в атмосфере воздуха или смеси водорода и аргона при 900, 1000 или 1100°С.Known, authors M. Bobruk, S. Molin, M. Chen, T. Brylewski, PV Hendriksen [Sintering of MnCo 2 O 4 coatings prepared by electrophoretic deposition // Materials Letters. 2018. V. 213. P. 394-398], a method of obtaining protective coatings based on spinel MnCo 2 O 4 by electrophoresis. Electrophoretic deposition was carried out from a suspension representing MnCo 2 O 4 powder in a mixture of ethanol and isopropanol. The dispersing agent was 0.5 g⋅l -1 iodine solution. The deposition was carried out at a voltage of 60 V for one minute. After deposition, the coatings were sintered in a tube furnace in an atmosphere of air or a mixture of hydrogen and argon at 900, 1000, or 1100°C.

Известен способ получения защитных покрытий для интерконнекторов из нержавеющей стали на основе шпинели Mn1,5Co1,5O4 с использованием золь-гель технологии, авторов S. Т. Hashemia, Amir Masoud Dayaghib, M. Askaria, Paul E. Gannonc [Sol-gel synthesis of Mn1,5Co1,5O4 spinel nano powders for coating applications // Materials Research Bulletin. 2018. V. 102. P. 180-185]. В качестве исходных материалов использовали гексагидрат нитрата кобальта (II) (Со(NO3)2⋅6H2O) и тригидрат нитрата марганца (II) (Mn(NO3)2⋅3H2O). Водные растворы солей металлов с молярной концентрацией 0,6 М готовили с соответствующим соотношением азотнокислых солей. Затем к раствору добавляли активные количества лимонной кислоты для получения различных соотношений цитрата к металлу (1; 1,5; 2 и 2,5). Для доведения рН раствора до рН 7 использовали раствор гидроксида аммония. Полученный раствор перемешивали с использованием магнитной мешалки при комнатной температуре, добавляя 99,9% этанол. Процесс вели до выпадения в осадок ярко-фиолетовых однородных частиц. Полученный гелеобразный осадок отделяли от раствора и высушивали в печи при 100°С. Эти прекурсоры ксерогеля отжигали в атмосфере воздуха при 800, 900 и 1050°С в муфельной печи в течение 2, 4 и 6 ч при скорости нагрева 4,6°С⋅мин-1.A known method for producing protective coatings for stainless steel interconnectors based on Mn 1.5 Co 1.5 O 4 spinel using sol-gel technology, authors S. T. Hashemia, Amir Masoud Dayaghib, M. Askaria, Paul E. Gannonc [ Sol-gel synthesis of Mn 1.5 Co 1.5 O 4 spinel nano powders for coating applications // Materials Research Bulletin. 2018. V. 102. P. 180-185]. Cobalt (II) nitrate hexahydrate (Co(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) and manganese (II) nitrate trihydrate (Mn(NO 3 ) 2 ⋅3H 2 O) were used as starting materials. Aqueous solutions of metal salts with a molar concentration of 0.6 M were prepared with the appropriate ratio of nitrate salts. Active amounts of citric acid were then added to the solution to obtain various ratios of citrate to metal (1; 1.5; 2 and 2.5). Ammonium hydroxide solution was used to bring the pH of the solution to pH 7. The resulting solution was stirred using a magnetic stirrer at room temperature while adding 99.9% ethanol. The process was carried out until the precipitation of bright purple homogeneous particles. The resulting gel-like precipitate was separated from the solution and dried in an oven at 100°C. These xerogel precursors were annealed in air at 800, 900 and 1050°C in a muffle furnace for 2, 4 and 6 hours at a heating rate of 4.6°C.min -1 .

Способ получения защитных электропроводящих покрытий на основе оксидов металлов со на поверхности нержавеющей стали с использованием электроосаждения, разработанный авторами [Пат.RU №2643032 МКП Н01М 8/12. Электрохимический способ нанесения электропроводящего оксидного защитного покрытия интерконнектора. 2018. Бюл. №4. Ананьев Максим Васильевич (RU), Еремин Вадим Анатольевич (RU), Солодянкин Антон Андреевич (RU), Яскельчик Валентин Валентинович (BY)]. Способ включает электроосаждение слоя из La и 3d-металлов Mn, Со, Cu, Ni из раствора хлоридов указанных металлов в протофильном протонном органическом растворителе (диметилсульфоксид (ДМСО), тетрагидрофуран (ТГФ), диметилформамид (ДМФА), ацетонитрил, этилендиамин, пропиленкарбонат, ацетамид). Перед этим пластины стали размерами 8×8 мм2 очищали в ультразвуковой ванне в течение 20 мин. Электроосаждение слоя металлов осуществляли в среде фонового электролита в течение 30 с. Плотность тока при этом составляет 0,007 А⋅см-2. Термообработку покрытой поверхности вели при температуре 950-1100°С в воздушной среде.A method for producing protective electrically conductive coatings based on metal oxides on the surface of stainless steel using electrodeposition, developed by the authors [Pat.RU No. 2643032 MCP H01M 8/12. An electrochemical method for applying an electrically conductive oxide protective coating to an interconnector. 2018. Bull. No. 4. Ananiev Maxim Vasilievich (RU), Eremin Vadim Anatolyevich (RU), Solodyankin Anton Andreyevich (RU), Yaskelchik Valentin Valentinovich (BY)]. The method includes electrodeposition of a layer of La and 3d-metals Mn, Co, Cu, Ni from a solution of chlorides of these metals in a protophilic protic organic solvent (dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), acetonitrile, ethylenediamine, propylene carbonate, acetamide ). Before that, steel plates with dimensions of 8×8 mm 2 were cleaned in an ultrasonic bath for 20 min. The electrodeposition of the metal layer was carried out in the background electrolyte medium for 30 s. The current density in this case is 0.007 A⋅cm -2 . Heat treatment of the coated surface was carried out at a temperature of 950-1100°C in air.

Нерешенной проблемой данной области исследований является многостадийность и энергозатратность процесса получения покрытий, которая влечет за собой необходимость использования стадий высокотемпературной обработки покрытий, что приводит к повышению энергозатратности, обусловленной необходимостью их термообработки с целью формирования оксидов со структурой шпинели при высоких температурах.An unresolved problem in this area of research is the multi-stage and energy-consuming process of obtaining coatings, which entails the need to use stages of high-temperature treatment of coatings, which leads to an increase in energy consumption due to the need for their heat treatment in order to form oxides with a spinel structure at high temperatures.

Предлагаемый способ получения покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели на поверхности нержавеющей стали позволяет снизить энергозатратность за счет технического результата, которым является получение покрытия со структурой шпинели на поверхности нержавеющей стали в одну стадию (при средней плотности тока 0,0058 А⋅дм-2).The proposed method for producing a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel makes it possible to reduce energy consumption due to the technical result, which is the production of a coating with a spinel structure on the surface of stainless steel in one stage (at an average current density of 0.0058 A⋅dm -2 ) .

Достигается технический результат за счет того, что способ получения покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели на поверхности нержавеющей стали включает оксидирование нержавеющей стали переменным асимметричным током в электролите, содержащем нитраты кобальта и никеля, хлорид никеля, борную кислоту и сульфат марганца, с помощью переменного асимметричного тока при средней плотности тока 0,0058 А⋅дм-2, соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25, при температуре 40°С в течение 60 мин, при рН, равном 3-4, и при следующем соотношении в электролите компонентов, г⋅л-1:A technical result is achieved due to the fact that the method of obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel includes the oxidation of stainless steel with asymmetric alternating current in an electrolyte containing cobalt and nickel nitrates, nickel chloride, boric acid and manganese sulfate, using an asymmetric alternating current. current at an average current density of 0.0058 A⋅dm -2 , the ratio of the average for the period of the cathode and anode current is 1.25, at a temperature of 40 ° C for 60 minutes, at a pH of 3-4, and at the following ratio in the electrolyte components, g⋅l -1 :

Состав электролита, г⋅л-1 Electrolyte composition, g⋅l -1

нитрат кобальта (Co(NO3)26H2O)cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 6H 2 O) 160-200160-200 нитрат никеля (Ni(NO3)2⋅6H2O)Nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 15-2515-25 хлорид никеля (NiCl2⋅6H2O)nickel chloride (NiCl 2 ⋅6H 2 O) 15-2515-25 борная кислота (Н3ВО3)boric acid (H 3 BO 3 ) 20-4020-40 сульфат марганца (MnSO4⋅5H2O)manganese sulfate (MnSO 4 ⋅5H 2 O) 20-4020-40

Поляризацию переменным асимметричным током осуществляют при средней плотности тока, равной 0,0058 А⋅дм-2; соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25; температуре 40°С; рН 3-4; времени электролиза 60 мин, с обеспечением одновременного соосаждения оксидных соединений кобальта, марганца со структурой шпинели.Polarization by alternating asymmetric current is carried out at an average current density equal to 0.0058 A⋅dm -2 ; the ratio of the average for the period of the cathode and anode current 1.25; temperature 40°C; pH 3-4; electrolysis time 60 min, with simultaneous coprecipitation of oxide compounds of cobalt, manganese with a spinel structure.

Переменный асимметричный ток позволяет формировать на поверхности нержавеющей стали покрытия на основе оксидов кобальта-марганца со структурой шпинели в одну стадию за счет цикличности поляризующего напряжения: в катодный полу период происходит осаждение металлов, а в анодный их окисление. Использование переменного асимметричного тока позволяет в широком интервале изменять физико-химические свойства покрытий с помощью параметров электролиза (плотности тока, состава и концентрации компонентов электролита).Alternating asymmetric current makes it possible to form coatings based on cobalt-manganese oxides with a spinel structure on the surface of stainless steel in one stage due to the cyclicity of the polarizing voltage: during the cathode half-cycle, metals are deposited, and during the anodic half-cycle, they are oxidized. The use of asymmetric alternating current makes it possible to change the physicochemical properties of coatings in a wide range using electrolysis parameters (current density, composition and concentration of electrolyte components).

Борная кислота играет роль буферной добавки, что позволяет поддерживать рН раствора электролита в заданных пределах.Boric acid plays the role of a buffer additive, which makes it possible to maintain the pH of the electrolyte solution within the specified limits.

Ионы никеля служат гомогенным катализатором осаждения кобальта и марганца.Nickel ions serve as a homogeneous catalyst for cobalt and manganese precipitation.

Способ осуществляется следующим образом. Осаждение покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели проводится на предварительно подготовленной поверхности образцов из нержавеющей стали размером 30×20×2 мм (с обеих сторон) при поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты, при определенном значении коэффициента асимметрии (соотношении средних за период катодного и анодного токов) в электролите, содержащем нитраты кобальта, никеля, сульфат марганца марганца и борную кислоту. Противоэлектродом служил никель.The method is carried out as follows. The deposition of a coating based on cobalt-manganese spinel is carried out on a preliminarily prepared surface of stainless steel samples 30 × 20 × 2 mm in size (on both sides) with polarization by an asymmetric alternating current of industrial frequency, at a certain value of the asymmetry coefficient (the ratio of the average values for the period of cathode and anode currents) in an electrolyte containing cobalt, nickel nitrates, manganese manganese sulfate and boric acid. Nickel served as the counter electrode.

Для экспериментальной проверки предлагаемого способа были сформированы покрытия на поверхности нержавеющей стали.For experimental verification of the proposed method, coatings were formed on the surface of stainless steel.

Морфологию и элементный состав покрытий осуществляли с помощью рентгеноспектрального микроанализа с использованием растрового электронного микроскопа Quanta 200 с аналитической опцией энергодисперсионного спектрометра.The morphology and elemental composition of the coatings were carried out using X-ray spectral microanalysis using a Quanta 200 scanning electron microscope with the analytical option of an energy-dispersive spectrometer.

Исследование фазового состава также проводили с помощью просвечивающего электронного микроскопа Zeiss Libra 200FE (длина камеры 567 мм при ускоряющем напряжении 200 кВ. Разрешающая способность 0,12 нм).The phase composition was also studied using a Zeiss Libra 200FE transmission electron microscope (camera length 567 mm at an accelerating voltage of 200 kV. Resolution 0.12 nm).

Микротвердость покрытия определяли на твердомере ИТВ-1-ММ при нагрузке на алмазную пирамиду 0,098 кгс и выдержке под нагрузкой в течение 15 с. Измерения проводили согласно ГОСТ 9450 - 76. Замеры проводили не менее 6-10 раз для каждого образца.The microhardness of the coating was determined on an ITV-1-MM hardness tester with a load of 0.098 kgf on the diamond pyramid and exposure under load for 15 s. Measurements were carried out according to GOST 9450 - 76. Measurements were carried out at least 6-10 times for each sample.

Измерение толщины покрытий проводили с помощью толщиномера марки Константа К5 с преобразователем ИД1 в соответствии с ГОСТ Р 51694-2000.The thickness of the coatings was measured using a Constant K5 thickness gauge with an ID1 transducer in accordance with GOST R 51694-2000.

Поверхность имеет мозаичный характер. Такая структура характерна для кислородных соединений переходных металлов. Данные рентгеноспектрального микроанализа показали, что основными компонентами полученного на поверхности нержавеющей стали покрытия являются Mn, Со, О, и следы Ni.The surface has a mosaic character. This structure is characteristic of oxygen compounds of transition metals. X-ray spectral microanalysis data showed that the main components of the coating obtained on the surface of stainless steel are Mn, Co, O, and traces of Ni.

Из снимков, полученных при помощи просвечивающей электронной микроскопии, видно, что вещество разработанного покрытия представляет собой агломераты частиц с размерами 5-10 нм.From the images obtained using transmission electron microscopy, it can be seen that the substance of the developed coating is an agglomerate of particles with a size of 5-10 nm.

Идентифицированные на электронограммах межплоскостные расстояния могут соответствовать шпинели смешанного типа (Со,Mn)⋅(Со,Mn)2O4, структура которой аналогична смеси MnCo2O4 и CoMn2O4. Известно, что кристаллиты (Со,Mn)⋅(Со,Mn)2O4 в данном диапазоне размеров частиц характеризуются наличием кобальта и марганца смешанной валентности с присутствием Со2+, Со3+, Со4+, Mn2+, Mn3+, Mn4+.The interplanar distances identified on the electron diffraction patterns can correspond to a spinel of the mixed type (Co,Mn)⋅(Co,Mn) 2 O 4 , whose structure is similar to a mixture of MnCo 2 O 4 and CoMn 2 O 4 . It is known that crystallites (Co,Mn)⋅(Co,Mn) 2 O 4 in this range of particle sizes are characterized by the presence of cobalt and manganese of mixed valence with the presence of Co 2+ , Co 3+ , Co 4+ , Mn 2+ , Mn 3 + , Mn 4+ .

Рассмотрим примеры выполнения способа получения покрытий на основе кобальт-марганцевой шпинели на поверхности нержавеющей стали на примере марки 08Х18Н10 с использованием электролита конкретного количественного состава.Let us consider examples of the implementation of the method for obtaining coatings based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel using the example of brand 08X18H10 using an electrolyte of a specific quantitative composition.

Пример 1. Предварительно подготовленные пластины нержавеющей стали марки 08X18H10 размером 30×20×0,5 мм (с обеих сторон), погружали в водный раствор электролита следующего состава, г⋅л-1: Состав электролита, г⋅л-1 Example 1. Pre-prepared plates of stainless steel grade 08X18H10 with a size of 30×20×0.5 mm (on both sides) were immersed in an aqueous electrolyte solution of the following composition, g⋅l -1 : Electrolyte composition, g⋅l -1

нитрат кобальта (Co(NO3)2⋅6H2O)cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 160160 нитрат никеля (Ni(NO3)2⋅6H2O)Nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 1515 хлорид никеля (NiCl2⋅6Н2О)nickel chloride (NiCl 2 ⋅6H 2 O) 1515 борная кислота (Н3ВО3)boric acid (H 3 BO 3 ) 2020 сульфат марганца (MnSO4⋅5H2O)manganese sulfate (MnSO 4 ⋅5H 2 O) 2020

Покрытие получали при соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25, напряжении 25-30 В, температуре 40°С. Время электролиза составило 60 мин, рН=3-4.The coating was obtained at a ratio of the average for the period of the cathode and anode current 1.25, voltage 25-30 V, temperature 40°C. The electrolysis time was 60 min, pH=3-4.

Основными элементами полученного на поверхности нержавеющей стали покрытия являются С, О, Mn, Со, Ni, Fe. Толщина покрытия, определенная с помощью вихретокового толщиномера Константа К5, равна 25 мкм. Микротвердость определяли с помощью твердомера ИТВ-1-ММ. Значение микротвердости составило 38 HV.The main elements of the coating obtained on the surface of stainless steel are C, O, Mn, Co, Ni, Fe. The thickness of the coating, determined using an eddy current thickness gauge Constant K5, is 25 µm. Microhardness was determined using an ITV-1-MM hardness tester. The microhardness value was 38 HV.

Пример 2. Предварительно подготовленные пластины нержавеющей стали марки 08Х18Н10 размером 30×20×0,5 мм (с обеих сторон), погружали в водный раствор электролита следующего состава, г⋅л-1:Example 2. Pre-prepared plates of stainless steel grade 08X18H10 with a size of 30×20×0.5 mm (on both sides) were immersed in an aqueous electrolyte solution of the following composition, g⋅l -1 :

нитрат кобальта (Co(NO3)26H2O)cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 6H 2 O) 180180 нитрат никеля (Ni(NO3)2⋅6H2O)Nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 2020 хлорид никеля (NiCl2⋅6H2O)nickel chloride (NiCl 2 ⋅6H 2 O) 2020 борная кислота (H3BO3)boric acid (H 3 BO 3 ) 30thirty сульфат марганца (MnSO4⋅5H2O)manganese sulfate (MnSO4⋅5H 2 O) 30thirty

Покрытие получали при соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25, напряжении 25-30 В, температуре 40°С. Время электролиза составило 60 мин, рН=3-4.The coating was obtained at a ratio of the average for the period of the cathode and anode current 1.25, voltage 25-30 V, temperature 40°C. The electrolysis time was 60 min, pH=3-4.

Основными элементами полученного на поверхности нержавеющей стали покрытия являются С, О, Mn, Со, Ni, Fe. Толщина покрытия, определенная с помощью вихретокового толщиномера Константа К5, равна 30 мкм. Микротвердость определяли с помощью твердомера ИТВ-1-ММ. Значение микротвердости составило 42 HV.The main elements of the coating obtained on the surface of stainless steel are C, O, Mn, Co, Ni, Fe. The thickness of the coating, determined using an eddy current thickness gauge Constant K5, is 30 µm. Microhardness was determined using an ITV-1-MM hardness tester. The microhardness value was 42 HV.

Пример 3. Предварительно подготовленные пластины нержавеющей стали марки 08Х18Н10 размером 30×20×0,5 мм (с обеих сторон), погружали в водный раствор электролита следующего состава, г⋅л-1:Example 3. Pre-prepared plates of stainless steel grade 08X18H10 with a size of 30 × 20 × 0.5 mm (on both sides) were immersed in an aqueous electrolyte solution of the following composition, g⋅l -1 :

нитрат кобальта (Co(NO3)2⋅6Н20)cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ⋅6Н 2 0) 200200 нитрат никеля (Ni(NO3)2⋅6H2O)Nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 2525 хлорид никеля (NiCl2⋅6H2O)nickel chloride (NiCl 2 ⋅6H 2 O) 2525 борная кислота (H3BO3)boric acid (H 3 BO 3 ) 4040 сульфат марганца (MnSO4⋅5H2O)manganese sulfate (MnSO 4 ⋅5H 2 O) 4040

Покрытие получали при соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25, напряжении 25-30 В, температуре 40°С. Время электролиза составило 60 мин, рН=3-4.The coating was obtained at a ratio of the average for the period of the cathode and anode current 1.25, voltage 25-30 V, temperature 40°C. The electrolysis time was 60 min, pH=3-4.

Основными элементами полученного на поверхности нержавеющей стали покрытия являются С, О, Mn, Со, Ni, Fe. Толщина покрытия, определенная с помощью вихретокового толщиномера Константа К5, равна 32 мкм. Микротвердость определяли с помощью твердомера ИТВ-1-ММ. Значение микротвердости составило 44 HV.The main elements of the coating obtained on the surface of stainless steel are C, O, Mn, Co, Ni, Fe. The thickness of the coating, determined using an eddy current thickness gauge Constant K5, is 32 µm. Microhardness was determined using an ITV-1-MM hardness tester. The microhardness value was 44 HV.

Использование способа получения покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели на нержавеющей стали позволяет сократить процесс получения до одной стадии, что решает проблему энергозатратности нанесения покрытий.The use of a method for obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on stainless steel makes it possible to reduce the production process to one stage, which solves the problem of energy-intensive coating deposition.

Claims (2)

Способ получения покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели на нержавеющей стали, заключающийся в оксидировании нержавеющей стали переменным асимметричным током из водного раствора электролита, содержащего нитраты кобальта и никеля, хлорид никеля, борную кислоту и сульфат марганца, с помощью переменного асимметричного тока при средней плотности тока 0,0058 А⋅дм-2, соотношении средних за период катодного и анодного тока 1,25, при температуре 40°С в течение 60 мин, при рН, равном 3-4, и при следующем соотношении в электролите компонентов, г⋅л-1:A method for producing a coating based on cobalt-manganese spinel on stainless steel, which consists in oxidizing stainless steel with alternating asymmetric current from an aqueous electrolyte solution containing cobalt and nickel nitrates, nickel chloride, boric acid and manganese sulfate, using alternating asymmetric current at an average current density 0.0058 A⋅dm -2 , the ratio of the average for the period of the cathode and anode current is 1.25, at a temperature of 40 ° C for 60 minutes, at a pH of 3-4, and at the following ratio in the electrolyte components, g⋅l -1 : нитрат кобальта (Co(NO3)2⋅6H2O)cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 160-200160-200 нитрат никеля (Ni(NO3)2⋅6H2O)Nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O) 15-2515-25 хлорид никеля (NiCl2⋅6H2O)nickel chloride (NiCl 2 ⋅6H 2 O) 15-2515-25 борная кислота (Н3ВО3)boric acid (H 3 BO 3 ) 20-4020-40 сульфат марганца (MnSO4⋅5H2O)manganese sulfate (MnSO 4 ⋅5H 2 O) 20-4020-40
RU2022121683A 2022-08-09 Method for obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel RU2790490C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790490C1 true RU2790490C1 (en) 2023-02-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449062C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method for obtaining oxide coating on steel
RU2465694C1 (en) * 2011-06-09 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Electroconductive protective metal coating of current collector and method of its application
RU2643032C1 (en) * 2016-10-12 2018-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" Electrochemical method of applying conductive oxide protective coating of interconnector
CN109136983B (en) * 2018-09-26 2020-03-27 太原理工大学 Mo/Ni/Co/P/C composite material and preparation method and application thereof
RU2773467C1 (en) * 2021-06-02 2022-06-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method for obtaining oxide layers on the surface of a carbon fiber material under polarization by alternating asymmetric current

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449062C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method for obtaining oxide coating on steel
RU2465694C1 (en) * 2011-06-09 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Electroconductive protective metal coating of current collector and method of its application
RU2643032C1 (en) * 2016-10-12 2018-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" Electrochemical method of applying conductive oxide protective coating of interconnector
CN109136983B (en) * 2018-09-26 2020-03-27 太原理工大学 Mo/Ni/Co/P/C composite material and preparation method and application thereof
RU2773467C1 (en) * 2021-06-02 2022-06-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method for obtaining oxide layers on the surface of a carbon fiber material under polarization by alternating asymmetric current

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХРАМЕНКОВА А.В. и др. Получение защитных оксидных покрытий на поверхности нержавеющей стали. Модернизация и инновационное развитие топливно-энергетического комплекса: материалы международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 07-08 октября 2021 года. Санкт-Петербург: Научно-исследовательский центр "МашиноСтроение", 2021, с. 25-27. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Electrocatalytic properties of new active ternary ferrite film anodes for O2 evolution in alkaline medium
Rudnev et al. Aluminum-and titanium-supported plasma electrolytic multicomponent coatings with magnetic, catalytic, biocide or biocompatible properties
Gaikwad et al. Cobalt ferrite nanocrystallites for sustainable hydrogen production application
Al-Hoshan et al. Synthesis, physicochemical and electrochemical properties of nickel ferrite spinels obtained by hydrothermal method for the oxygen evolution reaction (OER)
Singh et al. Effect of V substitution at B-site on the physicochemical and electrocatalytic properties of spinel-type NiFe2O4 towards O2 evolution in alkaline solutions
Lair et al. Synthesis and characterization of electrodeposited samaria and samaria-doped ceria thin films
Hamdani et al. Physicochemical and electrocatalytic properties of Li-Co3O4 anodes prepared by chemical spray pyrolysis for application in alkaline water electrolysis
Aghazadeh et al. Preparation of Mn5O8 and Mn3O4 nano-rods through cathodic electrochemical deposition-heat treatment (CED-HT)
Aghazadeh et al. Electrochemical preparation and characterization of brain-like nanostructures of Y2O3
Aghazadeh et al. Yttrium oxide nanoparticles prepared by heat treatment of cathodically grown yttrium hydroxide
Singh et al. Iron molybdates as electrocatalysts for O2 evolution reaction in alkaline solutions
Zou et al. Facile electrodeposition of iron films from NaFeO2 and Fe2O3 in alkaline solutions
Zhu et al. Electrophoretic deposition of trimanganese tetraoxide coatings on Ni-coated SUS 430 steel interconnect
Sartale et al. Electrochemical synthesis of nanocrystalline CuFe2O4 thin films from non-aqueous (ethylene glycol) medium
Singhal et al. One pot, rapid synthesis of Co3O4 by solution combustion method and its electrochemical properties in different electrolytes
Elsayed et al. Electrochemical synthesis of nanocrystalline NiFe2O4Thin film from aqueous sulphate bath
RU2790490C1 (en) Method for obtaining a coating based on cobalt-manganese spinel on the surface of stainless steel
Singh et al. Effect of partial substitution of Cr on electrocatalytic properties of MnFe2O4 towards O2-evolution in alkaline medium
Yadav et al. Electrocatalytic Properties of Sol-Gel Derived Spinel CoxFe3-xO4 (0≤ x≤ 1.5) Electrodes for Oxygen Evolution in Alkaline Solution
Yang et al. A novel preparation method for NiCo 2 O 4 electrodes stacked with hexagonal nanosheets for water electrolysis
De Mishima et al. XPS study of the MnO2 electrode in borate solution during the discharge process
Chen et al. Preparation and electrochemical properties of a novel porous Ti/Sn–Sb-RuO x/β-PbO 2/MnO 2 anode for zinc electrowinning
Singh et al. Low Temperature Synthesis of spinel-type CoxFe3-xO4 (0≤ x≤ 1.5) Oxide and its Application for Oxygen Evolution Electrocatalysis in Alkaline Solution
JPS5916994A (en) Formation of colored protective film on surface of aluminum material
Yadav et al. Electrocatalytic properties of cobalt ferrites obtained by glycine sol-gel route for oxygen evolution in alkaline medium