Рух електроліту при травленні й осадженні металів у неоднорідному постійному магнітному полі

Розглянуто особливості руху електроліту в приповерхневому шарі в процесах травлення й осадження металів на феромагнітний електрод у формі кулі, намагнічений у зовнішньому однорідному магнітному полі помірної напруженості (∼ 1 кЕ). Вибір електрода у формі кулі дає можливість у такій модельній системі легко відокремити ефекти магнітного поля від ефектів іншої природи завдяки еквівалентності всіх точок його поверхні за відсутності намагнічування. Показано, що під дією неоднорідних магнітостатичних полів розсіювання намагніченої феромагнітної кулі виникає неоднорідний розподіл концентрації парамагнітних або ефективно парамагнітних кластерних продуктів електрохімічних реакцій в електроліті, наприклад у формі мікро- або нанобульбашок, стабілізованих парамагнітними або діамагнітними іонами, та колоїдних частинок з їх іонним оточенням. Знайдено концентраційну ЕРС, густину струму в електроліті та функціональний вираз для швидкості обертання електроліту під дією сили Лоренца у приповерхневому шарі намагніченої сталевої кулі у площині, перпендикулярній до напрямку зовнішнього магнітного поля, а також рівняння, яке описує поверхню розділення областей електроліту із протилежними напрямками обертання. Результати теоретичного моделювання роботи можуть бути застосовані для створення функціональних матеріалів методами магнітоелектролізу та для моделювання впливу біогенних магнітних наночастинок на транспортні процеси й біохімічні реакції в клітинах живих організмів.

Рік видання: 
2013
Номер: 
4
УДК: 
537.63; 537.84; 544.63
С. 106—113. Іл. 1. Бібліогр.: 25 назв.
Література: 

1. Y.C. Tang and A.J. Davenport, “Magnetic field effects on the corrosion of artificial pit electrodes and pits in thin films”, J. Electrochem. Soc., vol. 154, no. 7, pp. 362— 370, 2007.
2. R. Sueptitz et al., “Magnetic field effect on the anodic behaviour of a ferromagnetic electrode in acidic solutions”, Electrochimica Acta, vol. 54, no. 8, pp. 2229— 2233, 2009.
3. I. Costa et al., “The effect of the magnetic field on the corrosion behavior of Nd—Fe—B permanent magnets”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 278, no. 3, pp. 348—358, 2004.
4. M.D. Pullins et al., “Microscale confinement of paramagnetic molecules in magnetic field gradients surrounding ferromagnetic microelectrodes”, J. Phys. Chem. B, vol. 105, no. 37, pp. 8989—8994, 2001.
5. O.Yu. Gorobets and D.O. Derecha, “Quasi-periodic microstructuring of iron cylinder surface under its corrosion in the combined electric and magnetic fields”, Mater. Sci., vol. 24, no. 4, pp. 1017—1025, 2007.
6. S.V. Gorobets et al., “Periodic microstructuring of iron cylinder surface in nitric acid in a magnetic field”, Appl. Surf. Sci., vol. 252, no. 2, pp. 448—454, 2005.
7. M.Yu. Ilchenko et al., “Influence of external magnetic field on the etching of a steel ball in an aqueous solution of nitric acid”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 322, pp. 2075— 2080, 2010.
8. O.Yu. Gorobets et al., “Nickel Electrodeposition under Influence of Constant Homogeneous and High-Gradient Magnetic Field”, J. Phys. Chem. C, vol. 112, no. 9, pp. 3373—3375, 2008.
9. P. Dunne and J.M.D. Coey, “Patterning metallic electrodeposits with magnet arrays”, Phys. Rev. B, vol. 85, pp. 224411 (1—20), 2012.
10. P. Dunne et al., “Magnetic Structuring of Electrodeposits”, Phys. Rev. Let., vol. 107, pp. 024501 (1—4), 2011.
11. K. Tschulik et al., “How to obtain structured metal deposits from diamagnetic ions in magnetic gradient fields?”, Electrochem. Commun., vol. 13, pp. 946—950, 2011.
12. K. Tschulika et al., “Electrodeposition of Separated Metallic Structures in Superimposed Magnetic Gradient Fields”, Electrochem. Soc., vol. 41, no. 26, pp. 9—16, 2012.
13. S.V. Gorobets et al., “Electrolyte vortex flows induced by a steady-state magnetic field in the vicinity of a steel wire used as an accelerator of the chemical reaction rate”, Magnetohydrodynamics, vol. 39, no. 2, pp. 211—214, 2003.
14. Модель возникновения вихревых потоков электролита при цементационном осаждении дендритных покритий в градиентном магнитном поле / О.Ю. Горобец, С.В. Горобец, Ю.А. Легенький, Ю.Н. Пименов // Вісник Донецького ун-ту. — 2009. — № 2. — С. 192—196.
15. V.G. Bar’yakhtar et al., “Velocity distribution in electrolyte in the vicinity of a metal cylinder in a steady magnetic field”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 272, pp. 2410—2412, 2004.
16. O.Yu. Gorobets et al., “Quasi-stationary heterogeneous states of electrolyte at electrodeposition and etching processin a gradient magnetic field of a magnetized ferro magnetic ball”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 330, pp. 76— 80, 2013.
17. Горобець О. Ю., Горобець Ю. І., Роспотнюк В. П., Електрорушійна сила при травленні однорідно намагніченої кулі в електроліті // Металлофизика и новейшие технологии. — 2012. — № 34. — С. 895—906.
18. J.W.G. Tyrrell and P. Attard, “Images of nanobubbles on hydrophobic surfaces and their interactions”, Phys. Rev. Let., vol. 87, pp. 176104—176108, 2001.
19. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. — М.: Физматлит, 2003. — Т. VIII: Электродинамика сплошных сред. — C. 329—337.
20. Шерклиф Дж. Курс магнитной гидродинамики. — М.: Мир, 1967. — 320 с.
21. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М.: Физматгиз, 1959. — C. 49—54.
22. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. — М.: Физматлит, 2006. — Т. VI: Гидродинамика. — C. 71—77.
23. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Ч. 2. — М.: Физматлит, 1963. — C. 385— 400.
24. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. — М.: Высшая школа,1984. — C. 112—115.
25. Харнед Г., Оуэн Б. Физическая химия растворов электролитов. — М.: Издатинлит, 1952. — С. 168—173.

Список літератури у транслітерації: 

1. Y.C. Tang and A.J. Davenport, “Magnetic field effects on the corrosion of artificial pit electrodes and pits in thin films”, J. Electrochem. Soc., vol. 154, no. 7, pp. 362–370, 2007.
2. R. Sueptitz et al., “Magnetic field effect on the anodic behaviour of a ferromagnetic electrode in acidic solutions”, Electrochimica Acta, vol. 54, no. 8, pp. 2229–2233, 2009.
3. I. Costa et al., “The effect of the magnetic field on the corrosion behavior of Nd–Fe–B permanent magnets”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 278, no. 3, pp. 348–358, 2004.
4. M.D. Pullins et al., “Microscale confinement of paramagnetic molecules in magnetic field gradients surrounding ferromagnetic microelectrodes”, J. Phys. Chem. B, vol. 105, no. 37, pp. 8989–8994, 2001.
5. O.Yu. Gorobets and D.O. Derecha, “Quasi-periodic microstructuring of iron cylinder surface under its corrosion in the combined electric and magnetic fields”, Mater. Sci., vol. 24, no. 4, pp. 1017–1025, 2007.
6. S.V. Gorobets et al., “Periodic microstructuring of iron cylinder surface in nitric acid in a magnetic field”, Appl. Surf. Sci., vol. 252, no. 2, pp. 448–454, 2005.
7. M.Yu. Ilchenko et al., “Influence of external magnetic field on the etching of a steel ball in an aqueous solution of nitric acid”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 322, pp. 2075–2080, 2010.
8. O.Yu. Gorobets et al., “Nickel Electrodeposition under Influence of Constant Homogeneous and High-Gradient Magnetic Field”, J. Phys. Chem. C, vol. 112, no. 9, pp. 3373–3375, 2008.
9. P. Dunne and J.M.D. Coey, “Patterning metallic electrodeposits with magnet arrays”, Phys. Rev. B, vol. 85, pp. 224411 (1–20), 2012.
10. P. Dunne et al., “Magnetic Structuring of Electrodeposits”, Phys. Rev. Let., vol. 107, pp. 024501 (1–4), 2011.
11. K. Tschulik et al., “How to obtain structured metal deposits from diamagnetic ions in magnetic gradient fields?”, Electrochem. Commun., vol. 13, pp. 946–950, 2011.
12. K. Tschulika et al., “Electrodeposition of Separated Metallic Structures in Superimposed Magnetic Gradient Fields”, Electrochem. Soc., vol. 41, no. 26, pp. 9–16, 2012.
13. S.V. Gorobets et al., “Electrolyte vortex flows induced by a steady-state magnetic field in the vicinity of a steel wire used as an accelerator of the chemical reaction rate”, Magnetohydrodynamics, vol. 39, no. 2, pp. 211–214, 2003.
14. Model' vozniknovenii͡a vikhrevykh potokov ėlektrolita pri t͡sementat͡sionnom osazhdenii dendritnykh pokritiĭ v gradientnom magnitnom pole / O.I͡U. Gorobet͡s, S.V. Gorobet͡s, I͡U.A. Legen'kiĭ, I͡U.N. Pimenov // Visnyk Donet͡s′koho un-tu. – 2009. – # 2. – S. 192–196.
15. V.G. Bar’yakhtar et al., “Velocity distribution in electrolyte in the vicinity of a metal cylinder in a steady magnetic field”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 272, pp. 2410–2412, 2004.
16. O.Yu. Gorobets et al., “Quasi-stationary heterogeneous states of electrolyte at electrodeposition and etching process in a gradient magnetic field of a magnetized ferromagnetic ball”, J. Magn. Magn. Mater., vol. 330, pp. 76–80, 2013.
17. Horobet͡s′ O. I͡u., Horobet͡s′ I͡u. I., Rospotni͡uk V. P. Elektrorushiĭna syla pry travlenni odnoridno namahnichenoï kuli v elektroliti // Metallofizika i noveĭshie tekhnologii. – 2012. – # 34. – S. 895–906.
18. J.W.G. Tyrrell and P. Attard, “Images of nanobubbles on hydrophobic surfaces and their interactions”, Phys. Rev. Let., vol. 87, pp. 176104–176108, 2001.
19. Landau, L.D., Lifshit͡s E.M. Teoreticheskai͡a fizika. – M.: Fizmatlit, 2003. – T. VIII: Ėlektrodinamika sploshnykh sred. – S. 329–337.
20. Sherklif Dzh. Kurs magnitnoĭ gidrodinamiki. – M.: Mir, 1967. – 320 s.
21. Levich V. G. Fiziko-khimicheskai͡a gidrodinamika. – M.: Fizmatgiz, 1959. – C. 49–54.
22. Landau L.D., Lifshit͡s E.M. Teoreticheskai͡a fizika. – M.: Fizmatlit, 2006. – T. VI: Gidrodinamika. – S. 71–77.
23. Kochin N.E., Kibel' I.A., Roze N.V. Teoreticheskai͡a gidromekhanika. Ch. 2. – M.: Fizmatlit, 1963. – S. 385–400.
24. Antropov L.I. Teoreticheskai͡a ėlektrokhimii͡a. – M.: Vysshai͡a shkola,1984. – S. 112–115.
25. Kharned G., Ouėn B. Fizicheskai͡a khimii͡a rastvorov ėlektrolitov. – M.: Izdatinlit, 1952. – S. 168–173.

Текст статтіРозмір
2013-4-17.pdf316.29 КБ