Лаборатория                                                 

плазменно-электролитических процессов



Основные научные достижения

1. Установлены основные закономерности формирования ПЭО-слоев на алюминии и титане в электролитах с полифосфатными комплексами M(II), M(III) и M(IV), их состав, строение и некоторые свойства. Обоснованы условия получения поверхностных структур, содержащих наряду с оксидом обрабатываемого металла регулируемые количества соединений M(II), M(III) и M(IV): оксидов, фосфатов, шпинелей.


Характерное изменение элементного состава ПЭО-слоев на алюминии с изменением в электролите мольного отношения n = [полифосфат]/[М]


Оксиды марганца


Таблица. Примеры фазового состава слоев, сформированных в электролитах с полифосфатными комплексами Ni(II), Mg(II) и Zr(IV)

Обрабатываемый металл Фазовый состав покрытия после отжига на воздухе при 800оС
Ti NaTi2(PO4)3, Na4(TiO)(PO4)2, Ni0.5(TiO)(PO4), Ni2P2O7, TiO2(а)
Nb Nb2O5, NbO(PO4), Ni2P2O7
Al Al2O3, NiAl2O4, Ni2P2O7
Zr ZrO2(к), ZrO2(м), NaMgPO4
Ti TiO2(a,p), Ti0,8Zr0,2P2O7, ZrP2O7


Возможные области применения
Наверх

Катализаторы и носители катализаторов (AlPO4, фосфаты РЗЭ, фосфаты ванадия, ZrP2O7 и др.)

Окрашенные, декоративные слои

Защитные фосфатные слои, фосфатный грунт (фосфаты цинка, магния, железа и др.)

Огнеупорные слои (фосфаты Zr, Hf и др.)

Адсорбенты (фосфаты магния, кальция и др.)

Слои, способные к люминесценции после введения активаторов

Слои с бактерицидными свойствами (фосфаты цинка, меди, серебра и др.)

Биосовместимые и биоинертные слои (фосфаты кальция и др.)

Наверх

2. Установлены основные закономерности формирования, состав, строение и некоторые свойства ПЭО-слоев на алюминии и титане в электролитах с изо- и гетерополиоксоанионами. Обоснованы подходы получения слоев, содержащих оксиды вольфрама, молибдена, ванадия и др.

ПЭО-слои на алюминии.
Электролит с K8[BW11O39H].

рН < 7,5

рН > 7,5

Перспективные области применения:

Защитные слои

Катализ

Другие функциональные свойства


Наверх

3. Установлены основные закономерности формирования ПЭО-слоев на алюминии и титане в электролитах с фторидными комплексами переходных металлов, изучены их состав, строение и некоторые свойства. Обоснованы условия получения на алюминии слоев с оксидами циркония, гафния, титана, ниобия.


Организация поверхности слоя ZrO2, сформированного методом ПЭО в K2[ZrF6] электролите на алюминии.


Возможные области применения:

светоотражение; защита от агрессивных сред и термовоздействий.

Наверх

4. Обосновано применение электролитов, выделяющих осадки, для получения ПЭО-слоев определенного состава. Например, в щелочном электролите, выделяющем частички гидрооксида марганца, получены слои с оксидами Mn2О3 и Mn3O4 на поверхности.

Наверх

5. Получены данные о механизмах роста ПЭО-слоев (I) действием ансамбля независимых искровых и дуговых разрядов, (II) за счет образования и радиального роста зародышей новой фазы, (III) в результате действия распространяющихся электрических разрядов.


Рост ПЭО-слоя за счет образования и радиального роста зародышей новой фазы


Наверх

6. Обоснованы и развиваются подходы формирования методом ПЭО на титане, алюминии и их сплавах оксидных носителей катализаторов или каталитически активных композиций, содержащих наряду с оксидом обрабатываемого металла, например, оксиды марганца, никеля, меди, кобальта, железа, молибдена, европия, церия, циркония, кремния, а также благородные металлы. Совместно с другими подразделениями института, а также сотрудниками Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН (г.Хабаровск) ведутся исследования по комбинированию методов плазменно-электролитического оксидирования, импрегнирования, экстракционно-пиролитического для получения катализаторов определенного химического состава и дизайна для применения в гетерогенном катализе.

 

Оригинальные носители катализаторов и каталитически активные системы (совместно с кафедрой физической химии ДВФУ, лаб. переработки минерального сырья ИХ ДВО РАН и институтом материаловедения ХНЦ ДВО РАН)

 

Предложенная конструкция катализаторов на титановой или алюминиевой основах с нанесенным активным покрытием


Окисление СО в СО2 полученными катализаторами MnOx+TiO2/Ti

Наверх

7. Обоснованы и развиваются подходы применения плазменно-электролитического метода для одностадийного формирования на алюминии, титане и их сплавах покрытий с ферромагнитными свойствами за счет образования в порах покрытий нано- и микрокристаллов восстановленного железа, никеля, кобальта или их смесей.

 

Оригинальные магнитоактивные покрытия (совместно с ДВФУ)

 


Нетрадиционное формирование покрытий с ферромагнитными свойствами на алюминии и титане. Кристаллы железа в порах покрытий

Наверх

8. Ведутся исследования строения поверхности формируемых плазменно-электролитических методом на титане и алюминии многокомпонентных покрытий на микро- и наноуровне, выясняются взамосвязи между наличием нанообразований и функциональными свойствами покрытий (каталитическими, магнитными и другое).


Конгломераты нанокристаллитов железа в порах покрытий с ферромагнитными свойствами


Сфероподобные нанообразования на поверхности каталитически активного Ni- Cu-содержащего покрытия на титане, полученного методом ПЭО


Оксидные вискеры на поверхности каталитически активного многокомпонентного оксидного покрытия, полученного комбинированием методов ПЭО и импрегнирования в водных растворах солей Ni(II) и Cu(II).



9. Опубликована монография:

Гордиенко П.С., Руднев В.С. Электрохимическое формирование покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя.- Владивосток: Дальнаука, 1999.- 233 с.

Наверх

10. Опубликованы обзорные работы:

1. Руднев В.С., Яровая Т.П., Килин К.Н., Малышев И.В. Плазменно-электролитическое оксидирование вентильных металлов в электролитах с соединениями Zr(IV) // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2010. Т.46. №4. 380-386
(Англоязычная версия: Plasma-Electrolytic Oxidation of Valve Metals in Zr(IV)-Containing Electrolytes Author(s): Rudnev V. S.; Yarovaya T. P.; Kilin K. N.; et al. Source: PROTECTION OF METALS AND PHYSICAL CHEMISTRY OF SURFACES Volume: 46 Issue: 4 Pages: 456-462 Published: JUL 2010).

2. Руднев В.С. Многофазные анодные слои и перспективы их применения // Защита металлов. 2008. Т.44. №3. С.283-292.
(Англоязычная версия: Multiphase anodic layers and prospects of their application Author(s): Rudnev V. S. Source: PROTECTION OF METALS Volume: 44 Issue: 3 Pages: 263-272 Published: MAY-JUN 2008).

3. Руднев В.С. Рост анодных оксидных слоев в условиях действия электрических разрядов // Защита металлов, 2007. Т.43. №3. С. 296-302.
(Англоязычная версия: Growth of anodic oxide layers under electric discharge conditions Author(s): Rudnev V. S. Source: PROTECTION OF METALS Volume: 43 Issue: 3 Pages: 275-280 Published: MAY-JUN 2007).

4. Руднев В.С. Плазменно-электролитические технологии обработки изделий из алюминия и его сплавов // Цветные металлы. №11. 2006. С. 70-73.