Тема: Получение никелевых покрытий с регулярным микрорельефом

Актуальность и научная значимость настоящего исследования заключается в том, что никелевые покрытия, содержащие регулярные, одинаково ориентированные образования, рельефную морфологию поверхности широко применяются в научных целях и в промышленном производстве. В частности, в катализе для повышения каталитической активности катализатора, в фильтрации и очистке жидких и газовых смесей, в микроэлектронике и многом другом. Существует весьма большой спектр методов получения покрытий с регулярной структурой и рельефной поверхностью. Но как правило, данные методы подразумевают под собой совокупность технологических приемов, что приводит порой к энергоемким и длительным процессам получения. Например, использование специальных трафаретов, которые способствуют росту структур в определённо заданных направлениях. Или применение химического травления для образования развитой поверхности. В настоящей работе предложен способ получения никелевых покрытий, имеющих регулярную структуру и рельефную поверхность, с применением метода - электроосаждения без использования специальных трафаретов. Однако, при нанесении никелевых покрытий электролитическим методом существует вероятность возникновения слабой адгезии никеля с основой, на которую он наносится. Поэтому, в настоящем диссертационном исследовании необходимо было не только получить никелевое покрытие, которое бы имело регулярную структуру и рельеф поверхности, но и обладало высокой адгезией с подложкой.
Гипотеза исследования настоящей работы заключается в том, чтобы получить методом электроосаждения никелевые покрытия, которые бы состояли из регулярных, одинаково ориентированных нано- или микрокристаллов.
Поэтому, целью диссертационного исследования является - получение никелевых покрытий, состоящих из регулярных образований с рельефной поверхностью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести критический анализ литературы и сформулировать проблему исследования;
2. Освоить методику электрохимического осаждения металлов из растворов электролита;
3. Отработать методику приготовления электролита для электроосаждения никелевых покрытий;
4. Подобрать оптимальные режимы электролитического осаждения никеля и материал подложки, с целью получения рельефных нано- и микроструктур.
5. Провести исследования морфологии поверхности полученных образцов никелевого покрытия и сформулировать выводы.
Объектом данного исследования являются никелевые покрытия.
Предметом настоящего исследования является электрохимический процесс.
Методы исследования, применяемые в работе: рентгеноструктурный анализ, микроскопические исследования (сканирующая электронная микроскопия, сканирующая зондовая микроскопия).
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что методом электроосаждения, без использования темпланта, были получены покрытия, состоящие из конусообразных регулярно расположенных кристаллов никеля, обладающих пентагональной симметрией и развитой поверхностью.
Положение, выносимое на защиту: Технологические режимы электроосажденных никелевых покрытий, состоящих из регулярных, пентагональных, конусообразных кристаллов.
Апробация работы: основные результаты исследования докладывались на пяти конференциях: научно-практическая конференция «Студенческие дни науки в ТГУ, Тольятти, 2019»; «Студенческие дни науки в ТГУ, Тольятти, 2020»; XLV Самарская областная студенческая научная конференция, Самара, 2019; XVL Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физика-химия и технология неорганических материалов», Москва, 2019; IX Международная школа «Физическое материаловедение», Тольятти, 2019. По результатам исследований было опубликовано четыре научных работы и одна рекомендована к публикации.
Магистерская диссертация изложена на 70 страницах, содержит 30 рисунков, 6 таблиц, 62 используемых источников. Работа состоит из введения, трех разделов, заключения и списка используемой литературы.
Купить

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были освоены и отработаны методики электроосаждения металлов, приготовления электролита. Отработаны режимы электроосаждения никелевых покрытий на микросетках, пластинах из нержавеющей стали, а также на медных пластинах. В результате проведения исследований был найден оптимальный режим электроосаждения, который позволяет получать никелевые покрытия, состоящих из регулярных образований с рельефной поверхностью. Также в процессе электроосаждения были получены покрытия из одинаково ориентированных кристаллов, обладающих пентагональной симметрией и слоистой структурой.
Анализируя результаты исследований, можно сделать вывод о том, что метод электроосаждения позволяет создавать никелевые покрытия с регулярным микрорельефом, имеющих хорошую адгезию с основой и без использования специальных трафаретов.
Результаты исследований магистерской диссертации изложены в следующих публикациях:
1. Матвеева Н.С., научный руководитель Грызунова Н.Н. Формирование никелевых покрытий с сильно дефектной структурой // «Студенческие Дни науки в ТГУ»: научно-практическая конференция (Тольятти, 1-30 апреля 2019 года): сборник студенческих работ / отс. За вып. С.Х. Петерайтис. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2019. С.117-119.
2. Матвеева Н.С. Никелевые покрытия при двухстадийном режиме электроосаждения // XVL Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физика-химия и технология неорганических материалов». Москва, 1-4 октября 2019 / Сборник трудов, - М: ИМЕТ РАН, 2019. С.60-62.
3. Грызунова Н.Н., Матвеева Н.С., Грызунов А.М., Викарчук А.А. Рельефные никелевые покрытия, полученные электролитическим методом // Физическое материаловедение: IX Международная школа с элементами научной школы для молодежи (Тольятти, 9 - 13 сентября 2019 года); Актуальные проблемы прочности: LXI Международная конференция (Тольятти, 9 - 13 сентября 2019 года): Сб. материалов / отв. ред. Д.Л. Мерсон. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2019.С. 231-232.
4. Матвеева Н.С., Костюченков А.А. Влияние добавок в электролите никелирования на морфологию осадка никеля // Научный альманах. 2020. №1-2 (63). С. 28-31.
5. Матвеева Н.С., научный руководитель Грызунова Н.Н. Формирование рельефных никелевых покрытий методом электролиза // «Студенческие Дни науки в ТГУ»: научно-практическая конференция (Тольятти, 20-27 апреля 2020 года): сборник студенческих работ / отс. За вып. С.Х. Петерайтис. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2020 (рекомендовано к публикации).
Купить