Анализ и технологическое обеспечение свойств декоративно-защитных металлических плазменных покрытий

• Автор: Дегтярев, Матвей Антонович
• Шифр специальности: 17.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Введение.

1. Состояние вопроса

1.1. Покрытия в дизайне

1.1.1. Декоративные свойства покрытий.

1.1.2. Защитные свойства покрытий.

1.2. Цвет основная характеристика объектов дизайна

1.2.1. Природа цвета

1.2.2. Количественная оценка цвета

1.2.3. Современные компьютерные технологии

1.3. Декоративнозащитные покрытия современные технологии в дизайне

1.3.1. Способы формирования покрытий. Основные принципы.

1.3.2. Особенности формирования декоративнозащитных покрытий
1.3.3. Технология плазменного газотермического напыления
1.3.4. Технология холодного газодинамического напыления.
1.3.5. Контроль качества покрытий.
1.4. Задачи работы
2. Методика изготовления образцов
2.1. Исследование материалов основы.
2.1.1. Влияние химического состава и технологии изготовления основы
на цветовые характеристики покрытия.
2.1.2. Подготовка поверхности основы
2.1.3. Влияние температуры основы на цветовые характеристики
покрытия
2.2. Подготовка и исследование напыляемых материалов
2.2.1. Металлографический анализ порошковых материалов
2.2.2. Рентгенофазовый анализ порошковых материалов.
2.3. Исследования влияния технологических параметров оборудования на цветовые характеристики образцов.
2.3.1. Влияние плазмообразующего газа на цветовые характеристики образцов
2.3.2. Влияние вида плазмотрона на цветовые характеристики образцов.
2.3.3. Влияние режимов напыления на цветовые характеристики образцов.
2.3.4. Влияние дистанции напыления на цветовые характеристики образцов.
2.3.5. Влияние технологических параметров напыления на цветовые характеристики образцов при формировании покрытия по методу ХГН
3. Решение задач цветового проектирования декоративнозащитных металлических покрытий.
3.1. Основные проблемы цветового проектирования
3.2. Методика измерения цвета спектрофотометрическим методом
3.2.1. Основы спектрофотометрии
3.2.2. Использование средств математической статистики.6
3.3. Компьютерный анализ цветовой палитры образцов.
3.3.1. Методика компьютерного анализа
3.3.2. Выделение основной составляющей.
3.4. Измерение цвета спектрофотометрическим методом
3.5. Компьютерный анализ цветовых характеристик образцов.
3.6. Влияние технологии напыления на цветовые характеристики покрытий.
4. Влияние технологических параметров напыления на оптические свойства покрытий.
4.1. Методика измерения и оценки оптических свойств покрытия
4.1.1. Взаимодействие света с покрытиями.
4.1.2. Оптические свойства плазменных покрытий.
4.1.3. Методика измерения блеска спектрофотомстрическим методом
4.1.4. Методика измерения блеска при помощи блескомера
4.1.5. Измерения блеска.
4.2. Методика проектирования оптических свойств покрытий
4.2.1. Методика измерения шероховатости.
4.2.2. Измерение шероховатости
5. Разработка технологических параметров и выбор соотношения
декоративнозащитных свойств покрытий.
5.1. Методика измерения защитных свойств плазменных покрытий нанесенных на атмосфере.
5.1.1. Пористость плазменных покрытий и методы ее измерения
5.1.2. Коррозионная стойкость плазменных покрытий.
5.2. Измерение защитных свойств покрытий
5.2.1 Определение пористости
5.2.2. Коррозионные испытания.
5.3. Анализ влияния параметров напыления на защитные свойства покрытий
6. Примеры реализации результатов исследований
7. Заключение.
Список использованной литературы


Защитное действие слоя покрытий, отделяющего материал основы от коррозионной среды, в большинстве случаев носит чисто физический характер. Однако в ряде случаев возможен электрохимический механизм защитного действия, обусловленный природой основы и покровной пленки, а также свойствами коррозионной среды. Для иллюстрации такой возможности рассмотрим несколько типичных примеров. Пусть одна и та же стальная деталь, находящаяся в важной атмосфере, в одном случае покрыта силикатной эмалью, в другом медыо, а в третьем цинком. Если слой покрытий во всех случаях является сплошным и беспористым, покрытия представляют собой физический барьер, отделяющий сталь от окружающей среды и исключающий возможность коррозионного разрушения основного металла. Но если по тем или иным причинам покровные пленки окажутся не идеально сплошными и атмосферный кислород найдет доступ к поверхности стали, эффективность защиты в рассматриваемых нами примерах окажется принципиально различной. Рисунок 1 Особенности протекания коррозионного процесса на поверхности стали, покрытой а стеклоэмалевым покрытием б медью в цинком. Стеклоэмалевая покровная пленка, являясь диэлектриком рисунок 1, а, не будет принимать непосредственного участии и возникновении и развитии электрохимической коррозии на стали. В этом случае на свободных от покрытия участках стали, коррозионное разрушение протекает по приведенной выше схеме рисунок 1 за счет работы микрогальванических элементов, образующихся на поверхности основного металла. При локальном обнажении стали под медным покрытием рисунок 1, 6 коррозионный процесс развивается главным образом за счет работы короткозамкнутой электрохимической пары медь железо, в которой медь, как более благородный металл, будет нерастворимым электродом катодом, а сталь интенсивно растворяющимся анодом. Большая разность потенциалов между медью и железом создает условия для более интенсивной электрохимической коррозии, чем в случае неомеднениой стали. Поэтому, когда металл покрытия является менее активным, чем металл основы, сплошность и беспористость покровных пленок является одним из решающих условий надежной антикоррозионной защити конструкционных металлов. В третьем варианте защитного покрытия рисунок 1, в, металл покрытия цинк является более активным электроотрицательным чем сталь и потому в первую очередь подвергается окисляющему действию атмосферного кислорода. Разрушаясь, он сохраняет основной металл сталь. В этом и других аналогичных случаях покрытие выступает как протектор, а защита носит электрохимический характер. Таким образом, все защитные покрытия на металлах делятся на нейтральные, катодные и анодные. В реальных условиях течение коррозионного процесса может значительно усложняться наложением различных дополнительных факторов и потому это деление является условным. Оценка покрытий на основании их химической или электрохимической активности по отношению к материалу основы является лишь одним из критериев, характеризующих их защитные свойства. Выбор оптимального для данного случая защитного покрытия и его толщины можно сделать только с учетом ряда взаимосвязанных обстоятельств. При этом отправными данными всегда являются природа и способ формообразования конструкционного материала и особенности эксплуатационной среды. Рисунок 2 Зависимость защитных свойств покрытия от степени его сцепления с основой. Непременным условием для любого выбранного варианта является надежное сцепление адгезия покрытия с основой и отсутствие сквозных пор в покровной пленке. Коррозионный процесс, зародившийся на участке сквозной поры или царапины, при идеальном сцеплении мог бы иметь локальное значение рисунок 2, а. В случае ослабленного сцепления продукты окисления способствуют отрыву покровной пленки по периметру коррозионного очага, непрерывно расширяя фронт контакта основного металла с коррозионной средой рисунок 2, б, в. Сила сцепления, или адгезионная связь покрытия с поверхностью конструкционного материала, характеризуется двумя составляющими специфической и механической. Первая является определяющей и зависит от совокупности физикохимических свойств основы и покрытия.