Конференції
  1. Головна
  2. Публікації
  3. Успіхи матеріалознавства
  4. № 10/11 2025 рік
  5. C. 50

Лазерно-стимульоване електроосадження локальних цинкових покриттів

В.В. Титаренко*,
 
В.М. Горєв,
 
А.М. Турінов,
 
Т.Є. Воронко
 

Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро
tytarenko.valentina@gmail.com
Usp. materialozn. 2025, 10/11:50-57
https://doi.org/10.15407/materials2025.10-11.050

Анотація

Представлено розроблений метод отримання локальних цинкових покриттів без масок за допомогою імпульсного лазера, промінь якого фокусується на катоді, розташованому в гальванічній ванні. Лазерне прискорення процесу осадження цинку зумовлене тепловим ефектом. Зондування зони термічного впливу мідно константановою термопарою показало, що температура водного розчину електроліту у прикатодній області опромінювання лазерного променя радіусом 0,5 мм зростає від 293 до 356 К. Аналіз кривих катодної поляризації показав, що під час стимульованого електроосадження спостерігається збільшення густини струму та зсув потенціалу катода до позитивних значень порівняно з режимом осадження за допомогою постійного струму без лазерного опромінювання. Фіксується прискорення процесу електроосадження цинкових плівок у 9,4 рази при густині потужності лазера 70·107 Вт/м2. Розраховано параметри локального цинкування та оцінено швидкість процесу електроосадження. Середня швидкість осадження цинку в області сфокусованого лазерного променя становить 6,1 мкм/год за оптимальних умов лазерно-стимульованого електроосадження (J = 4,6 А/м2, E = -0,97 В), а покриття товщиною 0,08 мкм, отримане за цього потенціалу за допомогою постійного струму, осаджується при лазерно-стимульованому режимі протягом 47 с. Сканування поверхні катода лазерним випромінюванням призводить до формування локального металевого покриття, конфігурація якого відповідає траєкторії лазерного променя.


Завантажити повний текст

ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ, ЗОНА ТЕРМІЧНОГО ВПЛИВУ, КАТОДНА ПЕРЕНАПРУГА, ЛАЗЕРНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ЛОКАЛЬНЕ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНЕ ПОКРИТТЯ

Посилання

1. Ren, Z., Hou, Y., Ba, Z., Wu, Y., Liu, M. (2025). Research progress on the fabrication of superhydrophobic surfaces via laser etching and electrodeposition hybrid techniques. Mater. Prot., Vol. 58, https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0074 No. 5, pp. 12—31.

2. Bernasconi, R., Crimella, D., Gökhan Demir, A., Previtali, B., Magagnin, L. (2024). Laser assisted electrodeposition of binary metallic alloys from water-based electrolytes: The case of palladium-platinum. Surf. Coat. Technol., Vol. 484, pp. 130849. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130849

3. Song, J., Liao, Y., Liu, C., Lin, D., Qiao, L., Cheng, Y., Sugioka, K., Midorikawa, K., Zhang, S. (2012). Fabrication of gold microelectrodes on a glass substrate by femtosecond-laser-assisted electroless plating. J. Laser Micro Nanoeng., Vol. 7, pp. 334—338. https://doi.org/10.2961/jlmn.2012.03.0018

4. Zhou, R., Huang, T., Chen, L., Chen, S., Lin, S., Zhuo, Y. (2017). Electroless deposition of confined copper layers based on selective activation by pulsed laser iradiation. J. Laser Micro Nanoeng., Vol. 12, pp. 169—175. https://doi.org/10.2961/jlmn.2017.02.0021

5. Gupta, R. K, Singh, A., Singh, А., Ram Sankar, P., Sharma, S. K., Mukhopad hyay, P. K., Ganesh, P., Kaul, R., Bindra, K., Singh, B. (2018). Maskless copper electroplating on stainless steel using DPSS green laser. Surf. Eng., Vol. 34, pp. 446—453. https://doi.org/10.1080/02670844.2017.1396741

6. Yilin, Y., Jinqiu, Z., Peixia, Y., Maozhong, A. (2022). Laser-assisted electrodeposition technology and its application in the preparation of functional materials. Mater. Rep., Vol. https://doi.org/10.11896/cldb.20080209 36, No. 3, pp. 20080209-9.

7. Xueren, D., Kun, X., Zhaoyang, Z., Lingyue, Z., Yucheng, W., Hao, Z., Shuai, Y. (2021). Study on Cu—Al2O3 metal-matrix composite coating prepared by Laser assisted electrodeposition. J. Electroanal. Chem., Vol. 904, No. 1, pp. 115855. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2021.115855

8. Kun, X., Wenrong, S., Shuai, Y., Yucheng, W., Douyan, Z., Zhihao, L., Yangfan, T., Hao, Z., Sishui, L., Zhaoyang, Z. (2023). Laser-enhanced electrodeposition preparation technology of superhydrophobic micro-nano structure coating. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., Vol. 657, Part A, pp. 130507. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130507

9. Wenrong, S., Kun, X., Zhaoyang, Z., Sheng, G., Shuai, Y., Hao, Z., Sishui, L., Yucheng, W. (2022). Effect of laser on abnormal reduction process and properties evaluation of electrodeposited soft magnetic Fe—Ni Coating. J. Electrochem. Soc., Vol. 169, No. 8, pp. 082507. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945 7111/ac8646/meta

10. Tytarenko, V. V., Zabludovsky, V. O., Shtapenko, E. Ph., Tytarenko, I. V. (2022). Kinetic regularities of the formation of composite electrolytic coatings containing ultradispersed diamond particles. Phys. Chem. Solid St., Vol. 23, No. 3, pp. 461— 467. https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.461-467

11. Tytarenko, V. V., Zabludovsky, V. O., Tytarenko, I. V. (2024). Laser-assisted electrodeposition of composite carbon-containing nickel coatings. Nanosistemi, Nanomater., Nanotehnologii, Vol. https://doi.org/10.15407/nnn.22.01.041 22, No. 1, pp. 41—52.

12. Yucheng, W., Shuai, Y., Zhaoyang, Z., Kun, X., Weining, L., Wenrong, S., Hao, Z., Yang, L. (2022). Improvement of electrochemical deposition performance and design of Fe—Ni multilayer structure by nanosecond laser. Surf. Interfaces, Vol. 35, pp. 102458. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102458

13. Xu, M., Haiyun, Z., Yugang, Z., Xingang, H., Weisheng, L., Guangfen, J., Jianbing, M., Zengbo, Z., Jinjian, Z. (2023). Properties of Ni—Al2O3 composite coating by laser-assisted pulse electrodeposition. Appl. Opt., Vol. 62, No. 5, pp. 1384—1391. https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-62-5-1384

14. Wu, Y., Zhaoyang, Z., Zhihao, L., Jiabei, Z., Shuai, Y., Wenrong, S., Kun, X., Hao, Z., Yang, L. (2023). Improvement of the corrosion resistance of amorphous Ni—P coatings modified by a laser–electrodeposition hybrid process: Effect of morphology evolution on the electrochemical corrosion behavior. Appl. Surf. Sci., Vol. 624, pp. 157016. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.157016

15. Yucheng, W., Zhaoyang, Z., Kun, X., Jiabei, Z., Hao, Z., Yang, L., Shuai, Y., Wenrong, S. (2023). Electrochemical and immersion corrosion performance improvement of electrodeposited Fe—Ni coating: Effect of laser-induced periodic current on microstructure evolution. Corros. Sci., Vol. 219, pp. 111252. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111252

16. Yucheng, W., Zhaoyang, Z., Jiabei, Z., Shuai, Y., Kun, X., Hao, Z., Yang, L. (2024). Exploring the application of laser thermal effect in the multilayer gradient coatings designed by electrochemical deposition: Parameters, advancements, and limitations. J. Manuf. Process., https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.10.059 Vol. 132, pp. 38—52.

17. Zhen, Z., Guo, L., Tu, H., Zeying, W. (2025). A review of external field-enhanced metal electrodeposition: Mechanism and Applications. J. Miner. Met. Mater. Soc., Vol. 77, pp. 665—685. https://doi.org/10.1007/s11837-024-06968-7

Публікації