Введение к работе
Актуальность работы. Решение многих технических задач в машиностроении, авиационной, аэрокосмическон, электронной и радиотехнической отраслях промышленности в значительной мере зависит, а п некоторых случаях полностью определяется разработкой, внедрением и практическим использованием различных видов и типов покрытий. Несмотря на большое количество опубликованных к настоящему времени экспериментальных и теоретических работ, обзоров и монографий эта проблема настолько сложна и многогранна, что охватить ее целиком просто невозможно. Это обусловлено тем, что по целям, задачам и результатам она разбивается на несколько самостоятельных направлений, среди которых основными следует считать: I) установление природы связи в системе основа - покрытие; 2) выбор, отработка и улучшение технологии получения покрытий; 3) изучение физико-химического взаимодействия компонентов системы; 4) коррозионная защита основного металла; 5) создание материалов с требуемыми свойствами рабочей поверхности; 6) изучение влияния покрытий на механические, физические и другие свойства основного металла; 7) создание материалов с высокой демпфирующей способностью; 8) восстановление изношенных деталей и инструмента; 9) декоративные покрытия и т.д.
Естественно, каждое из перечисленных направлений диктует необходимость применения определенных методов и средств исследования, разработки необходимой теоретической и экспериментальной базы, использование достижений в смежных направлениях. Однако такое направление, как изучение физико-химического взаимодействия компонентов, если не полностью, то частично входит составной частью в большинство из перечисленных, поэтому его изучение актуально, как с практической, так и с научной точки зрения.
Цель работы заключалась в установлении взаимосвязи между структурным состоянием исходных материалов, технологией нанесения покрытий и изменением физико-химических свойств системы металл -Металлическое покрытие в процессе коррозии.
Достижение поставленной цели включало следующие основные этапы:
-
Изучение влияния кристаллической структуры на электрохимическое поведение меди и никеля в водных растворах хлоридов.
-
Исследование состава, структуры и свойств контакпгой границы при получении системы.
-
Изучение процессов, протекающих на межфазной границе мс-
галл-, покрытие-, металл - покрытие - коррозионная среда.
4. Выявление механизмов и дальнейшее развитие структурно-кинетической модели коррозионного разрушения исследуемых металлов и композиций на их основе в водных растворах KCI + HCI и NaCI.
Объекты и методы исследования. Исследовались моно- и поли-
кристаллнческие медь и никель различных способов производства, ис
пользуемые в качестве основного металла (подложки), с нанесенными па
них наплавкой или погружением в расплав, гальваническим осаждением,
вакуумным (в двух вариантах), а также плазменным напылением Ni, Си,
AI,Cr,Sn,Zn-покрытиями.
Изучение состава и структуры подложки, переходных контактных зон, самих покрытий, а также соответствующих систем до и после коррозионных испытаний проводилось химическим, металлографическим и рентгеноструктурными анализами. Концентрационные профили измерялись электронным микроскопом S-800 с приставкой для микроанализа "Zink".
Кинетика электрохимического поведения системы и ее компонентов исследовалась в деаэрируемых и аэрируемых водных растворах хлоридов путем измерения и анализа соответствующих кривых. Результаты электрохимических измерений сопоставлялись с данными временного изменения внутреннего трения, а также поверхностного трения, причем исследуемые образцы находились непосредственно в коррозионной сре-. де. Дополнительные данные получали из анализа температурных зависимостей внутреннего зрения, измеренных методом изгибных колебаний.
Научная новизна работы заключается в совместном использовании экспериментальных методов, применяемых в элекфохимйи vi физике твердого тела. Установлено влияние аруктуры на физико-химические свойства меди и никеля в растворах хлоридов. Рассмотрены особенности и произведен расчет параметров примесной зернограничной релаксации и межкристаллитной внутренней адсорбции систем металл - покрытие на основе меди и никеля. Полученные результаты указывают на обратный механизм зернограничной релаксации в рассматриваемых системах и соответствующих сплавах. В рамках структурно-кинетической модели коррозионного разрушения материалов показано, что коррозионные повреждения в меди, никеле и системах на их основе развиваются преимущественно по дефектам структуры, причем основной вклад вносят границы зерен.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при изучении проблемы физико-химической совместимости компонентов системы металл - металлическое покрытие, разработке и оптимизации технологии получения таких композиций, анализе процессов, протекающих на контактной и межфазной границах металл -покрытие - коррозионная среда, сравнении защитных свойств, используемых покрытий.
На-защиту выносятся:
1. Установленная взаимосвязь влияния структуры на электрохнми-
ческос поведение меди и никеля в растворах хлоридов.
-
Механизм поглощения упругой энергии, обусловленный межфазным диффузионным взаимодействием компонентов при получении системы металл - покрытие.
-
Схема возникновения и развития коррозионных повреждений компонентов и системы в растворах KG + НС1, а также NaCI.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались: на VIII Всесоюзном совещании по взаимодействию между дислокациями, атомами лрнмесей и свойствами сплавов (г. Тула, 1991 г), школе - семинаре "Релаксационные явления в твердых телах" (г. Воронеж, 1993 г), 34 научной конференции ВГТА ( секция химической технологии и экологии), Международном семинаре "Релаксационные явления в звердых телах" (г. Воронеж, 1995 г), Всероссийской научно-практической конференции "Физико-химические основы пищевых и химических производств" (г. Воронеж, 1996 г).
Публикации, По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Личный вклад автора. Постановка задач, определение направлений исследований выполнены научным руководителем к.х.н., ст. научным сотрудником В.Ф.Капнтанопьш. Обсуждение результатов проведено совместно с к.х.н., доцентом В.К.Алзуховым, к.ф-м.н., доцентом В.И.Ковалевским. Основные результаты, их интерпретация и выводы, получены лично автором.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и. содержит' 156 страниц машинописного текста, включая 39 рисунков, 10 таблиц и список цитируемой литературы из Мб наименований.
