Физико-химические закономерности образования многокомпонентных функциональных покрытий в микроплазменном режиме

• Автор: Хохряков, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МИКРОПЛАЗМЕННОГО ОКСИДИРОВАНИЯ.

1.1. Исследование процесса пробоя и роста

микроплазменных покрытий.

1.1.1. Причины возникновения пробоя

1.1.2. Модели роста микроплазменных покрытий.

1.2. Микроплазменные системы для нанесения износостойких и термостойких покрытий

1.3. Выводы. Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОКРЫТИЙ В МИКРОПЛАЗМЕННОМ

РЕЖИМЕ
Введение.
2.1. Моделирование уноса ионов материала основы в раствор
2.2. Моделирование распределения ионов солей металлов, введенных в раствор, в приэлектродном слое.
2.3. Моделирование распределения ионов материала основы в приэлектродном слое
2.4. Закономерности образования и осаждения дисперсных частиц
2.5. Моделирование концентрационных изменений в микроплазменном покрытии..
2.5.1. Уравнения распределения потоков вещества
2.5.2. Анализ выражений для потока вещества
2.5.3. Расчет концентрационных изменений компонентов в микроплазменном покрытии.
2.6. Физикохимическая модель роста многокомпонентного
покрытия в микроплазменном режиме
2.6.1. Химические реакции на поверхности.
2.6.2. Включение дисперсных частиц.
2.6.3. Электрохимические процессы
Выводы.
ГЛАВА 3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ МИКРОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ.
3.1. Микроплазменная ячейка
3.2. Методика измерения толщины покрытия.
3.2. Методика определения термостойкости.
3.4. Методика изучения износостойкости.
3.5. Изучение элементного состава и морфологии поверхности.
3.6. Методика изучения адгезионных свойств.
3.7. Методика определения микротвердости.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РОСТА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОКРЫТИЙ В МИКРОПЛАЗМЕННОМ РЕЖИМЕ
4.1. Исследование изменения элементного состава многокомпонентных микроплазменных покрытий от толщины и времени
процесса.
4.2. Исследование возникновения дисперсных частиц
в приэлектродном слое.
4.3. Исследование состава дисперсных частиц
4.4. Исследование концентрационных изменений
на поверхност и покрытий
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОЛИТОВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ И ТЕРМОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ В МИКРОПЛАЗМЕННОМ РЕЖИМЕ.
5.1. Разработка фосфатнонитратных электролитов
5.1.1. Выбор основных компонентов
5.1.2. Изучение элементного состава и морфологии.
5.2. Разработка электролитов с добавками переходных металлов и ультрадисперсиых соединений
5.2.1. Выбор составов электролитов.
5.2.2. Изучение элементного состава и морфологии многокомпонентных микроплазменных покрытий
ГЛАВА 6. ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МИКРОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
6.1. Определение микротвердости и модуля упругости
6.2. Адгезионные свойства.
6.3. Исследование износостойкости.
6.4. Исследование термостойкости микроплазменных покрытий.
Список литературы


Результаты работы докладывались и обсуждались на научнопрактической конференции молодых ученых Физическая мезомеханика материалов Томск, , IV Российской конференции с участием стран СНГ Научные основы приготовления и технологам катализаторов Стерлитамак, , 5 iii i i i , , научно практической конференции Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий Томск, , Ii i i ii , , XV Ii i ii, i, , 8 9 Ii i i , , всероссийской научнопрактической конференции и выставки Гальванотехника, обработка поверхности и экология Москва, , 4ой и 5ой международной практической конференции Технология ремонта восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций С. Петербург, , 3й международной научной конференции Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент Казахстан, Караганда, , 1 й Международной школыконференции молодых ученых по катализу Каталитический дизайн от исследований на молекулярном уровне к практической реализации Новосибирск, , VI международном симпозиуме Современные проблемы прочности Россия, Старая Русса. По теме диссертационной работы опубликовано работ, из них 2 статьи в центральной и 1 в зарубежной печати, 8 статей в сборниках научных трудов международных и российских конференций, 8 тезисов докладов. Диссертационная работа состоит из введения, 6 основных глав, выводов, списка использованной литературы 2 название, приложений акты приемки передачи и испытаний. Текст диссертации изложен на 4 страницах машинописною текста, содержит таблиц, рисунков. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная новизна и практическая ценность полученных результатов. В первой главе содержится обзор литературы по теории метода микроплазменного оксидирования и о микроплазменных системах для получения защитных покрытий. Представлены сущность процесса, теории пробоя и роста микроплазменных покрытий. Во второй главе предложена физикохимическая модель роста микроплазменных покрытий, позволяющая описывать изменение состава покрытий во времени при потенциостатическом режиме обработки. Для этого рассчитаны уравнения распределения концентраций и потоков вещества основы и электролита в приэлектродном слое. Учтен унос части материала основы в объем электролита и изменение напряженности электрического поля в приэлектродном слое. Предложен механизм роста многокомпонентного микроплазменного покрытия с учетом различных способов включения в состав покрытия компонентов из электролита. В третьей главе описана аппаратура для получения микроплазменных покрытий, аппаратура и методики исследования состава и структуры поверхности, а также физикомеханических свойств полученных покрытий. Пятая глава посвящена разработке электролитов для получения микроплазменных покрытий с высокими тер. Изучается влияние добавок в электролиты переходных металлов и ультрадисперсных соединений на состав и структуру покрытий. В шестой главе приведены экспериментальные данные но определению физикомеханических свойств полученных покрытиймикротвердости, износостойкости, адгезии, термостойкости. В приложениях представлены акты приемки передачи и испытаний научно технической продукции. ГЛАВА 1. Несмотря на бурное развитие в последние десятилетия, исчерпывающей общепринятой теории для микроплзменного оксидирования до сих пор не создано. Это вызвано объективными трудностями при изучении всей совокупности процессов, которые называют микроплазменным оксидированием. В настоящее время идет процесс накопления и обобщения экспериментальных данных, анализ существующих теорий формирования покрытий, выдвижения новых моделей 27. Сочетая качества многих процессов электрохимических, химических, плазменных, метод позволяет применять для своего описания различные подходы. Так, с разных позиций подходят группы исследователей к определению причин возникновения пробоя при микро плазменном оксидировании. Физически пробой барьерных пленок может быть электрическим и тепловым. Первый реализуется при образовании на отдельных участках поверхности мощных импульсов тока электронной природы 89. Пленка оксида, образованного на начальном этапе за счет электрохимического окисления, обладает полупроводниковыми свойствами. В энергетически слабых местах поверхности центрах ионизации возникают электронные лавины, достигающие поверхности металла.