corrosionprotectionПрактика противокоррозионной защитыTheory and Practice of Corrosion Protection1998-57382658-6797Association "CARTEC"10.31615/j.corros.prot.2021.99.1-5corrosionprotection-44Research ArticleПРИКЛАДНАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЯЭлектроосаждение железа и его сплавовElectroplating of iron and its alloysБуськоВ. И.Bus’koV. I.

Бусько Владимир Иосифович, к.т.н., ведущий инженер

г. Москва, Миусская площадь, д. 9

Vladimir I. Bus’ko, Ph.D. in Technical Sciences, researcher

9, Miusskaya sq., Moscow, 125047

ЖуликовВ. В.ZhulikovV. V.

Жуликов Владимир Владимирович, к.х.н., н.с.

г. Москва, Миусская площадь, д. 9

г. Москва, Ленинский проспект, д. 31, к. 4

Vladimir V. Zhulikov, Ph.D. in Chemistry, researcher

9, Miusskaya sq., Moscow

31/4, Leninsky pr., Moscow

vladimirzh91@gmail.comРоссийский химико-технологический Университет имени Д.И. МенделееваРоссияDmitry Mendeleev University of Chemical TechnologyRussian FederationРоссийский химико-технологический Университет имени Д.И. Менделеева; Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАНРоссияDmitry Mendeleev University of Chemical Technology; Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of RASRussian Federation2021270420232614861Copyright © Бусько В.И., Жуликов В.В., 20232023Бусько В.И., Жуликов В.В.Bus’ko V.I., Zhulikov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/44

Проведен аналитический обзор литературных данных, посвященных процессу электроосаждения железа и его сплавов из водных растворов. Рассмотрены процессы электроосаждения железа и его сплавов из водных растворов, а также основные области применения данных гальванических покрытий. Рассмотрены основные технологические преимущества применения железных покрытий при восстановлении стальных деталей. Представлены составы электролитов, применяемых в промышленности и условия осаждения железных покрытий. Рассмотрены технологические особенности нанесения железных покрытий из промышленных электролитов. Представлены данные о влиянии некоторых органических добавок на процесс электроосаждения железа. Рассмотрено влияние концентрации ионов Fe3+ в электролитах железнения на процесс электроосаждения железных покрытий и их физико-механические свойства. Представлены данные о физико-механических свойствах железных покрытий, полученных при различных режимах электролиза. Рассмотрены нестационарные режимы электролиза, применяемые в промышленности для нанесения железных покрытий. Исследовано влияния условий осаждения покрытий на их механические свойства. Рассмотрены технологические особенности процессов электроосаждения сплавов железа. Рассмотрено совместное осаждение железа с никелем, хромом, титаном, фосфором, молибденом, ванадием, вольфрамом. Представлены данные о составах электролитов и условиях электроосаждения данных сплавов. Рассмотрены основные области применения электрохимических сплавов железа. Представлена информация об источниках данных, рассмотренных в данной работе.

Analytical review of information on electrodeposition of iron and its alloys from aqueous solutions is carried out. Processes of electroplating of iron and its alloys from aqueous solutions and the principal fields of application of these galvanic coatings are discussed. The principal technological advantages of using iron coatings in the reconditioning of steel parts are considered. Compositions of electrolytes and conditions for plating of iron coatings are provided. Technological parameters of electroplating of iron from industrial electrolytes are considered. Data are presented on the effect of some organic additives on the iron plating process. The effect of the concentration of Fe3+ ions in iron plating electrolytes on electroplating of iron coatings and their physic-mechanical properties is discussed. The data are presented on physic-mechanical properties of iron coatings obtained in different electrolysis modes. Nonsteady-state electrolysis modes are discussed that are used in industry for application of iron coatings. The effect of coating plating conditions on their mechanical properties is studied. Technological parameters of electroplating of iron alloys are considered. Co-deposition of iron with nickel, chromium, titanium, phosphorus, molybdenum, vanadium and tungsten is described. Data are provided on compositions of electrolytes and conditions of electroplating of these alloys. Main fields of application of electroplated iron alloys are discussed. Information is provided.

железоэлектроосаждениеэлектрохимические покрытиянестационарный электролизэлектрохимические сплавыironelectroplatingelectrochemical coatingsnon-stationary electrolysiselectrochemical alloysReferencesПетров Ю.Н. Электролитическое осаждение железа / Петров Ю.Н., Гурьянов Г.В., Бобанова Ж.И. – Кишенев: Штиинца, 1990. – 171 с.Petrov, Yu. N., Gurianov, G. V., & Bobanova, Zh. I. (1990). Iron plating. Kishenev: Shtinnitsa. (in Russ.).Федотьев П.П. Электролиз в металлургии / Федотьев П.П. – Л.: Госхимтехиздат, Вып. 1, 1933. – 155 с.Fedotiev, P. P. (1933). Electrolysis in metallurgy. Leningrad: Goskhimizdat. (In Russ.).Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник / Под ред. М.А. Шлугера, Л.Д. Тока. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1. – 240 с.Shluger, M. A., Tokk, L. D. (1985). Galvanic coatings in mechanical engineering. Reference book. Moscow: Mashinostroenie. (In Russ.).Мелков М.П. Восстановление автомобильных деталей твёрдым железом / Мелков М.П., Швецов А.Н., Мелкова И.М. – М.: Транспорт, 1982. – 198 с.Melkov, M. P., Shvetsov, A. N., & Melkova, I. M. (1982). Remanufacturing of car parts by hard iron. Moscow: Transport. (In Russ.).Гамбург Ю.Д. Гальванические покрытия. Справочник по применению. / Гамбург Ю.Д. – М.: Техносфера, 2006. – 216 с.Gamburg, Yu. D. (2006). Galvanic coatings. Reference book. Moscow: Tehnosfera. (In Russ.).Левинзон А.М. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа / Левинзон А.М. – Л.: Машиностроение, 1983. – 96 с.Levinzon, A. M. (1983). Electrodeposition of iron-group metals. Leningrad: Mashinostroenie. (In Russ.).Кудрявцев Н.Т., Пшилуски Я.Б., Цыбульская Е.Д. Электролит железнения // Авторское свидетельство СССР № 149656, 1962. Бюл. № 16.Kudryavtsev, N. T., Pshiluski, Ya. B., & Tsybulskaya, E. D. (1962). Electrolyte for iron plating. (USSR Patent No. 149656). State committee of USSR for inventions and discoveries.Вороницин И.С., Ткаченко В.К. Электролит холодного железнения // Авторское свидетельство СССР № 168576, 1965. Бюл. № 4.Voronitsyn, I. S., Tkachenko, V. K. (1965). Electrolyte for iron plating at room temperature. (USSR Patent No.168576). State committee of USSR for inventions and discoveries.Фомичёв В.Т., Фёдоров Ф.С. Электролит железнения // Патент России № 2379381, 2010. Бюл. № 2.Fomichev, V. T., Fedorov, F. S. (2010). Electrolyte for iron plating. (Russian Patent No. 2379381). Federal Institute of Industrial Property.Соловьев Н.А. Электролит железнения // Авторское свидетельство СССР № 731388, 1962. Бюл. №4.Solovev, N. A. (1962). Electrolyte for iron plating. (USSR Patent No. 731388). State committee of USSR for inventions and discoveries.Лукомский Ю.Я., Шеханов Р.Ф. Электролит для предварительного железнения // Патент России № 2088700, 1997. Бюл. № 24.Lukomsky, Yu. Ya., Shehanov, R. F. (1997). Electrolyte for preliminary iron plating. (Russian Patent No. 2088700). Federal Institute of Industrial Property.Шаферштейн И.Я., Пулатов А., Петров Ю.Н. Электролит железнения // Авторское свидетельство СССР № 670272, 1961. Бюл. № 10.Shafershtein, I. Ya., Pulatov, A., & Petrov, Yu. N. (1961). Electrolyte for iron plating. (USSR Patent No. 670272). State committee of USSR for inventions and discoveries.Кудрявцев Н.Т., Пшилуски Я.Б., Цыбульская Е.Д. Электролит железнения // Авторское свидетельство СССР № 737136, 1962. Бюл. № 16.Kudryavtsev, N. T., Pshiluski, Ya. B., & Tsybulskaya, E. D. (1962). Electrolyte for iron plating. (USSR Patent No. 737136). State committee of USSR for inventions and discoveries.Гурьянов Г.В., Ивашкин Ю.А. Способ формирования износостойких гальванических покрытий // Патент России № 2416679, 2011. Бюл. № 11.Gurianov, G. V., Ivashkin, Yu. A. (2011). Method of formation of wear resistant galvanic coatings. (Russian Patent No. 2416679). Federal Institute of Industrial Property.Мамакина З.С., Филиппович Е.П. Электролит железнения // Патент России № 1781327, 1992. Бюл. № 46.Mamakina, Z. S., Filippovich, E. P. (1992). Electrolyte for iron plating. (Russian Patent No. 1781327). Federal Institute of Industrial Property.Мелков М.П., Намаконов Б.В. Способ электролитического осаждения железа // Авторское свидетельство СССР № 1210171, 1969. Бюл. №10.Melkov, M. P., Namakonov, B. V.(1969). Method of iron plating. (USSR Patent No. 1210171). State committee of USSR for inventions and discoveries.Алиев З.М., Гасаналиев А.М., Гаматаева Б.Ю. Электролиты железнения // Патент России № 2349684, 2009. Бюл. № 8.Aliev, Z. M., Gasanaliev, A. M., & Gamataeva, B. Yu. (2009). Electrolytes for iron plating. (Russian Patent No. 2349684). Federal Institute of Industrial Property.Кудрявцев Н.Т., Лосева Е.И. Цупак Т.Е. Электролит железнения // Авторское свидетельство СССР № 2799674, 1981. Бюл. №15.Kudryavtsev, N. T., Loseva, E. I., & Tsupak, T. E. (1981). Electrolyte for iron plating. (USSR Patent No. 2799674). State committee of USSR for inventions and discoveries.Вурдиханов В.Р., Кудрявцева И.Д., Туроверова Е.Н. Электролит для осаждения железных покрытий // Патент России № 2110622, 1998. Бюл. № 13.Vurdikhanov, V. R., Kudryavtseva, I. D., & Turoverova, E. N. (1998). Electrolyte for electrodeposition of iron coatings. (Russian Patent No. 2110622). Federal Institute of Industrial Property.Цудиков М.А., Гайдамаченко Д.М. Электролит железнения // Патент России № 2142026, 1999. Бюл. № 33.Tsudikov, M. A., Gaydamachenko, D. M. (1999). Electrolyte for iron plating. (Russian Patent No. 2142026). Federal Institute of Industrial Property.Лашас А.А., Выстрелков И.Н. Способ электролитического железнения // Авторское свидетельство СССР № 166864, 1964. Бюл. № 19.Lashas, A. A., Vystrelkov, I. N. (1964). Method of iron plating. (USSR Patent No. 166864). State committee of USSR for inventions and discoveries.Выстрелков И.Н., Лашас А.А. Способ электролитического железнения // Авторское Свидетельство СССР № 186842, 1966. Бюл. № 19.Vystrelkov, I. N., Lashas, A. A. (1966). Method of iron plating. (USSR Patent No. 186842). State committee of USSR for inventions and discoveries.Назаренко А.А., Шилов П.М. Способ электролитического покрытия железом стальных изделий из горячих хлористых электролитов // Авторское свидетельство СССР № 167113, 1964. Бюл. № 24.Nazarenko, A. A., Shilov, P. M. (1964). Method of iron plating of steel parts at hot chlorine bathes. (USSR Patent No. 167113). State committee of USSR for inventions and discoveries.Кудрявцева И.Д. Электролит для осаждения железных покрытий // Патент РФ № 2082834, 1997. Бюл. № 18.Kudryavtseva, I. D. (1997). Electrolyte for electrodeposition of iron coatings. (Russian Patent No. 2082834). Federal Institute of Industrial Property.Баймаков Ю.В. Электролиз в металлургии / Баймаков Ю.В. – М., Л.: Металлургиздат, 1939. – Т. 1, – 362 с.Baymakov, Yu. V. (1939). Electrolysis in metallurgy. v. 1. Moscow, Leningrad: Metallurgizdat. (In Russ.).Бобанова Ж.И. Электроосаждение железа из электролитов, содержащих органические добавки / Бобанова Ж.И., Болога О.А., Гэрбэлэу Н.В. // Электронная обработка материалов. – 2005. – № 5. – С. 10-19.Bobanova, Zh. I. Bologa, O. A. & Gerbelu, N. V. (2005). Electrodeposition of iron from electrolytes containing organic additives. Electronnaya obrabotka materialov (Electronic processing of materials), (5), 10-19. (In Russ.).Березин Н.Б. Электроосаждение металлов и сплавов из водных растворов комплексных соединений / Березин Н.Б., Гудин Н.В., Филиппова А.Г. – Казань: КГТУ, 2006. – 276 с.Berezin, N. B. Gudin, N. V., & Filippova, A. G. (2006). Electrodeposition of metals and alloys from aqueous solution of coordination complexes. Kazan: KGTU. (In Russ.).Смирнова Т.Г. Исследование процессов электроосаждения железа и сплава железо-хром из сернокислых электролитов в присутствии аминоуксусной кислоты. Автореферат дис. канд. тех. наук. – Москва, 1963. – 16 с.Smirnova, T. G. (1963). Study of processes of electroplating of iron and iron– chromium alloy from sulfuric acid electrolytes in the presence of aminoacetic acid. Extended abstract Ph.D. dissertation, Moscow University of Chemical Technology, Moscow. (In Russ.).Иванов Е.И., Иванова Т.А. Электролит железнения // Патент РФ № 2094541, 1997. Бюл. № 30.Ivanov, E. I., Ivanova, T. A. (1997). Electrolyte for iron plating. (Russian Patent No. 2094541). Federal Institute of Industrial Property.Кудрявцева И.Д. Высокопроизводительные электролиты с участием в процессе разряда систем коллоидов и тонких взвесей соединений электроосаждаемого металла // Теория и практика гальванопокрытий из коллоидных систем и нетоксичных электролитов. – Новочеркасск: РИО НПИ, 1984. – С. 3-10.Kudryavtseva, I. D. (1984). High– performance electrolytes characterized by participation of compounds of electroplated metal in discharge of colloid and fine suspension systems. Teoria i praktika galvanopokrytiy iz kolloidnyh sistem netoksichnyh elektrolitov (Theory and practice of electroplated coatings from colloid systems and nontoxic electrolytes). Novocherkassk: RIO NPI, 3-10. (In Russ.).Битюцкая Л.А., Соколов Ю.В. Способ получения гальванических фрактальных покрытий железа // Патент РФ № 2297474, 2007. Бюл. № 11.Bityutskaya, L. A. Sokolov, Yu. V. (2007). Method of production of galvanic fractal iron coatings. (Russian Patent No. 2297474). Federal Institute of Industrial Property.Lowrie C.F. Iron Plating / Lowrie C.F. // Metal Finishing. – 2000. – V. 98, № 1. – Р. 266-269.Lowrie, C. F. (2000). Iron Plating. Metal Finishing, 98(1), 266-269.Schlesinger M. Modern Electroplating, 5th Edition / Schlesinger M., Paunovic M. – New York City: Wiley, 2011. – 736 p.Schlesinger, M., Paunovic, M. (2011). Modern Electroplating, 5th Edition. New York City: Wiley.Гальванотехника. Справочник. / Под ред. А.М. Гинберга. – М.: Металлургия, 1987. – 736 с.Ginberg, A. M. (1987). Electroplating. Reference book. Moscow: Metallurgia. (In Russ.).Петров Ю.Н. Гальванические покрытия при восстановлении деталей / Петров Ю.Н. – М.: Машгиз, 1965. – 158 с.Petrov, Yu. N. (1965). Galvanic coatings for remanufacturing of parts. Moscow: Mashgiz. (In Russ.).Алимов В.И. Структура и свойства железных покрытий на стальных деталях / Алимов В.И., Уманская И.А., Георгиаду М.В. // Научные труды ДонНТУ, Металлургия, 2011. – Вып. 12 (177). – С. 78-82.Alimov, V. I., Umanskaya, I. A., Georgiadu, M. V. (2011). Structure and properties of iron coatings on steel parts. Nauchnye trudy DonNTU, Metallurgia (Scientific works of Donetsk National Technical Institute, Metallurgy), 12 (177), 78-82. (In Russ.).Копылов Ю.Р. Структура и свойства восстановленного слоя при гальваномеханическом осталивании / Копылов Ю.Р., Горожанкина О.В., Гадалов В.Н. и др. // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2013. – № 3 (48). – С. 151-156.Kopylov, Yu. R., Gorozhankina, O. V., & Gadalov, V. N. (2013). Structure and properties of the reduced layer in electrochemical steel honing. Izvestya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta (Journal Proceedings of the Southwest State University, 3(48), 151-156. (In Russ.).Рыбковский В.Я. Исследование влияния тонкой структуры на некоторые физико-механические свойства электролитического железа: Автореф. дис. канд. тех. наук. – Новочеркасск, 1970. – 16 с.Rybkovsky, V. Ya. (1970). Study of fine structure effect on some physic-mechanical properties of electrolytic iron. Extended abstract Ph.D. dissertation, Novocherkassk Polytechnical University, Novocherkassk. (InГамбург Ю.Д. Теория и практика электроосаждения металлов / Гамбург Ю.Д., Зангари Дж. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016. – 438 с.Russ.).Агеев В.Н. Взаимодействие водорода с металлами / Агеев В.Н. – М.: Наука, 1987. – 296 с.Gamburg, Yu. D., Zangari, G. (2016). Theory and Practice of Metal Electrodeposition Moscow: Binom. Laboratoria Znaniy (In Russ.).Богомолов С.А. Восстановление и поверхностное упрочнение стальных деталей электролитическими сплавами на основе железа: дис…канд. техн. наук. – Курск, 2014. – 226 с.Ageev, V. N. (1987). Hydrogen interaction with metals. Moscow: Nauka. (In Russ.).Пархоменко В.Д. Железнение деталей сельскохозяйственной техники периодическим током с регулируемой длительностью прямого и обратного импульсов: дис… канд. техн. наук. – Балашиха, 1993. – 153 с.Bogomolov, S. A. (2014). Remanufacturing and surface hardening of steel parts by iron– based electrolytic alloys. Ph.D. dissertation, Kursk State University, Kursk. (In Russ.).Озеров А.М. Нестационарный электролиз / Озеров А.М., Кривцов А.К., Хамаев В.А. – Волгоград: Нижне-Волжское книжное издательство, 1972. – 162 с.Parchomenko, V. D. (1993) Iron plating of components of agricultural equipment using periodical current with regulated duration of direct and back pulses. Ph.D. dissertation, Balashiha agricultural university, Balashiha. (In Russ.).Шульгин Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе / Шульгин Л.П. – Л.: Наука, 1974. – 70 с.Ozerov, A. M. Krivtsov, A. K., & Khamaev, V. A. (1972). Nonsteady-state electrolysis. Volgograd: Nizhne-Volzhskoe izdatelstvo. (In Russ.).Образцов С.В., Гусельникова О.В. Способ нанесения покрытий из железа и его сплавов // Патент РФ № 2046155, 1992. Бюл. № 29.Shulgin, L. P. (1974). Alternating current electrochemical processes. Leningrad: Nauka. (In Russ.).Костин Н.А., Михайленко Ю.В. Способ электролитического железнения в хлористых электролитах // Патент СССР № 1820921, 1990. Бюл. № 41.Obraztsov, S. V., Guselnikova, O. V. (1992). Method of iron and iron alloys plating. (Russian Patent No 2046155). Federal Institute of Industrial Property.Костин Н.А. Импульсный электролиз / Костин Н.А., Кублановский В.С., Заблудовский В.А. – Киев: Наукова думка, 1989. – 168 с.Kostin, N. A., Mikhailenko, Yu. V. (1990). Method of iron plating from chlorine bathes. (USSR Patent No 1820921).Федотьев Н.П. Электролитические сплавы / Федотьев Н.П., Бибиков Н.Н., Вячеславов П.Н., Грилихес С.Я. – М.: Машгиз, 1962 – 100 с.Kostin, N. A., Kublanovskyi, V. S., & Zabludovskyi, V. A. (1989). Impulse electrolysis. Kiev: Naukova dumka. (In Russ.).Мамаев В.И. Никелирование / Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н.– М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014. – 192 с.Fedotev, N. P., Bibikov, N. N., & Vyacheslavov, P. N. (1962) Electrolytical alloys. Moscow: Mashgiz. (In Russ.).Поветкин В.В., Ковенский И.М., Корешкова Е.В. Электролит для осаждения сплава железо-хром // Патент РФ № 2248415, 2005. Бюл. № 8.Mamayev, V. I., Kudryavtsev, V. N. (2014). Nickel plating. Moscow: RHTU. (In. Russ.).Серебровский В.И., Серебровская Л.Н. Способ электролитического осаждения сплава железо-фосфор // Патент РФ № 2164560, 2001. Бюл. № 9.Povetkin, V. V. (2005). Electrolyte for iron-chromium alloy plating. (Russian Patent No 2248415). Federal Institute of Industrial Property.Серебровский В.И., Серебровская Л.Н. Способ электролитического осаждения сплава железо-титан // Патент РФ № 2230139, 2004. Бюл. № 16.Serebrovskyi V. I., Serebrovskaya, L. N. (2001). Method of iron-phosphorus alloy plating. (Russian Patent No 2164560). Federal Institute of Industrial Property.Серебровский В.И., Серебровская Л.Н. Способ электролитического осаждения сплава железо-вольфрам // Патент РФ № 2192509, 2002. Бюл. № 31.Serebrovskyi, V. I., Serebrovskaya, L. N. (2004). Method of iron-titanium alloy plating. (Russian Patent No 2230139). Federal Institute of Industrial Property.Серебровский В.И., Серебровская Л.Н. Способ электролитического осаждения сплава железо-молибден // Патент РФ № 2174163, 2001. Бюл. № 27.Serebrovskyi, V. I., Serebrovskaya, L. N. (2002). Method of iron-tungsten alloy plating. (Russian Patent No 2192509). Federal Institute of Industrial Property.Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебровский В.В. Способ электролитического осаждения сплава железо-ванадий // Патент РФ № 2231578, 2004. Бюл. № 18.Serebrovskyi, V. I., Serebrovskaya, L. N. (2001). Method of iron-molybdenum alloy plating. (Russian Patent No 2192509). Federal Institute of Industrial Property.Serebrovskyi, V. I., Serebrovskaya, L. N., & Serebrovskyi, V. V. (2004). Method of ironvanadium alloy plating. (Russian Patent No. 2231578). Federal Institute of Industrial PropertySerebrovskyi, V. I., Serebrovskaya, L. N., & Serebrovskyi, V. V. (2004). Method of ironvanadium alloy plating. (Russian Patent No. 2231578). Federal Institute of Industrial Property

The authors declare that there are no conflicts of interest present.