АВТОРЕФЕРАТ - tu-sofia.bgkonkursi-as.tu-sofia.bg/doks/SL/ns/2360/avtoreferat.pdf- в...

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА

ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ – СЛИВЕН

КАТЕДРА „МЕХАНИКА, МАШИНОСТРОЕНЕ И ТОПЛОТЕХНИКА“

маг. инж. Полина Илиева Милушева-Мандаджиева

МЕТАЛНИ ПОКРИТИЯ ВЪРХУ ПОЛИМЕРНИ МАТЕРИАЛИ

АВТОРЕФЕРАТ

на дисертация за присъждане на образователна и научна степен

„ДОКТОР”

СЛИВЕН

2016 г.

2

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА

ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ – СЛИВЕН

КАТЕДРА „МЕХАНИКА, МАШИНОСТРОЕНЕ И ТОПЛОТЕХНИКА“

маг. инж. Полина Илиева Милушева-Мандаджиева

МЕТАЛНИ ПОКРИТИЯ ВЪРХУ ПОЛИМЕРНИ МАТЕРИАЛИ

АВТОРЕФЕРАТ

на дисертация за присъждане на образователна и научна степен

„ДОКТОР”

Научна специалност: „Материалознание и технология на

машиностроителните материали”

Научни ръководители: доц. д-р Цанко Узунов

проф. д-р Атанас Атанасов

Рецензенти: проф. д-р Милко Йорданов

доц. д-р Иванка Пенчева

СЛИВЕН

2016 г.

3

Дисертационната работа съдържа 134 страници със 96 фигури, 44 таблици, 154

литературни източници и 4 приложения в обем от 21 страници.

Дисертационният труд е насочен за защита в Инженерно-педагогически факултет -

Сливен на ТУ-София на 19. 09. 2016 г. от 15.00 часа в зала 1207 след обсъждане на

заседание в разширен състав на катедра „Механика, машиностроене и топлотехника” при

ИПФ - Сливен на заседание на разширен състав на катедрения съвет, състоял се на 27.

05. 2016 г.

Дисертантът е отчислен с право на защита задочен докторант към катедра

„Технология на материалите и материалознание“, Университет „Проф. д-р Асен Златаров“

гр. Бургас и насочен за защита в катедра „Механика, машиностроене и топлотехника“

при ИПФ - Сливен към ТУ - София.

Изследванията по дисертационния труд са извършени основно в ИПФ-Сливен при

ТУ-София и лаборатория „Физични технологии”, интегрирано звено на Институт по

електроника на БАН и ИПФ на ТУ-София, намираща се на територията на ТУ в гр. Сливен.

Някои от изследванията са осъществени в Университет „Проф. д-р Асен Златаров” – гр.

Бургас .

Материалите по защитата са на разположение на интересуващите се в кабинет 1213

при ИПФ - Сливен.

Забележка: Означенията и номерацията на фигурите, таблиците, формулите и

литературните източници в автореферата съвпадат с тези в дисертационния труд.

Автор: маг. инж. Полина Илиева Милушева-Мандаджиева

Заглавие: Метални покрития върху полимерни материали

Тираж: 20 бр.

4

ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД

АКТУАЛНОСТ И СЪВРЕМЕННО СЪСТОЯНИЕ НА ПРОБЛЕМА

Новите технологии в промишлеността, изискват високи технико-икономически

показатели и експлоатационна надеждност на конструкциите, пестеливо използване на

суровините и материалите, високо качество и голяма надеждност на крайния продукт,

това може да се реализира само чрез използване на нови материали и подобряване на

качествата на вече използваните такива.

Във всички области на техниката са необходими новаторски решения за

преодоляване на несъответствието между съвременните изисквания и ограничените

възможности на използваните материали и технологии [18,27].

Едно от решенията в това направление е използването на полимерни материали,

върху които е нанесен тънък метален слой, като по този начин се получава възможност за

заменяне на скъпо струващите метални изделия и получаване на нови структури с

уникални свойства, чието използване води до намаляване на цената, икономия на

материали и енергия, както и намаляване теглото на изделията. [108]

Полимери, с нанесени метални покрития, намират все по-широко приложение:

- в електрониката и микроелектрониката – за изработване на печатни платки и

електронни компоненти [66,89], екрани отразяващи лъчения с различна дължина на

вълната [62,86] и др.;

- материали за космонавтиката и авиацията - за топлинна екран-вакуумна изолация,

включително и постелки, комбинирани материали на основата на ленти от полиамид

и метализирани материи [6,100,132,139] ;

- метализирани листи и рула, хартия и тъкани; като панелни нагревателни елементи

слънцезащитни и топло отражателни покрития за бита [57,74,149] ;

- огледални листи на основата на пластмасов материал, с нанесен слой от алуминий,

хром и други метали; за създаване на триизмерни букви, външни елементи, сложни

продукти за външна реклама, декорация на вътрешните зали и др. [121,140,142] ;

- детайли от интериора и екстериора на автомобила: арматурно табло, панели и други

вътрешни части; решетки на радиатора на автомобила; капаци за автомобилните

колела; корпусни детайли, части от домакинските уреди и офис техника, структурни

части електрически приложения, прекъсвачи, превключватели, оборудване за

въздухоплавателни средства, ВиК оборудване и др. [18,102];

- в бита за декоративни цели – дръжки на врати, обков на мебели, дискове, брони,

декоративни елементи, осветителни тела и др., като имитация на метални елементи

[88,154] ;

Всичко това, аргументира актуалността на изследванията и новаторските решения в

това направление.

1. ЦЕЛ И ЗАДАЧИ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД

Целта на настоящата дисертационна работа, формулирана на базата на направените

изводи от литературния обзор, е да се изследва възможността за получаване на метални

покрития, отложени чрез магнетронно-йонно разпрашване върху полимерни материали, с

приложение в машиностроенето.

За постигането на основната цел е необходимо да се изпълнят следните конкретни

задачи:

1. Да се създаде необходимата експериментална база за получаване на Fe-Cr-Ni, Ti и

Al покрития, чрез магнетронно-йонно разпрашване.

2. Да се разработят и изберат подходяща схема и технологични режими за

предварително почистване на полимерните подложки.

3. Да се разработят режими на нанасяне на покритията и се определят оптималните

технологичните параметри на режимите на нанасяне, съобразно технологичните

възможности на вакуумни инсталации „Титан-22” и ВУП-5 – Лаборатория „Физични

технологии” на БАН – Сливен.

4. Да се изследва влиянието на основните технологични параметри на режима на

5

отлагане на металните покрития върху свойствата им.

5. Да се оцени качеството на получените покрития на база определяне на адхезията

към полимерната подложка.

6. Да се измери твърдостта на системата покритие-подложка.

7. Да се изследва износоустойчивостта на металните покрития.

8. Да се анализира морфологията на получените покрития.

9. Да се предложи използването на получените покрития върху полимерни материали

в практиката.

АПРОБАЦИЯ НА ИЗСЛЕДВАНЕТО

Основни резултати от дисергтационната работа са представени пред:

1. Известия на съюза на учените – Сливен, том 11, кн. 2, 20-23 (2006).

2. Научна конференция с международно участие Техника, технологии и образование,

Ямбол, (2008).

3. Journal of the Balkan Tribological Association, Vol. 16, No 4, 564-569 (2010), IF 0,266.

4. Трибологичен журнал БУЛТРИБ, година ІІ, брой 2 (02), София, 100-104 (2012).

2. МЕТОДИКА НА ЕКСПЕРИМЕНТА

Предмет на изследване в дисертационната работа е възможността за получаване на

метални покрития, отложени чрез магнетронно-йонно разпрашване върху полимерни

материали, с приложение в машиностроенето.

Обект на изследване са формираните метални слоеве върху полимерни подложки и

влиянието на основните технологични параметри на режимите на отлагане на металните

покрития върху свойствата им.

2.1. Материали за изследване, методика на получаване на покритията и

работни инсталации

На изследване са подложени следните материали, избрани за получаване на

металните покрития – Стомана Х18Н9Т БДС EN 10027-1, Титан и Алуминий. [2,5,18] и

полимерните (за подложки) – Полистирол марки ПС БС 190 кристален и ПС БС 793

удароустойчив, производство на ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас АД и POLIPOM®-POМ,

Polipa®PA6 и Polikes®PA6 G, производство на фирмата POLIMERSAN POLIMER - KIMYA SAN.

Ve TIC. LTD. STI – Turkey. В табл. 3.1 и табл. 3.2 са посочени техните основни

характеристики. [23,48,49]

Отлагането на Ti и Fe-Cr-Ni покрития върху полимерните материали, се извършва в

камерата на вакуумна инсталация ТИТАН 22 (фиг. 3.1, фиг.3.2), а на Al в камерата на

вакуумна инсталация ВУП-5 (фиг. 3.3 до фиг. 3.5), в лаборатория „Физични технологии”,

интегрирано звено на Институт по електроника на БАН и ИПФ на ТУ-София, намираща се

на територията на ТУ в гр. Сливен.

Всички покрития са нанесени по метода на постояннотоковото магнетронно

разпрашване в среда от инертен газ аргон Аr, с чистота 99,999% при наличните

възможности на вакуумната инсталация.

2.2. Почистване на полимерните подложки

Направени са експериментални изследвания, включващи различни комбинации от

методи и режими на почистване. Изследвано е влиянието на почистването на полимерната

подложка при зададен режим на нанасяне на покритието. Резултатът от изследванията е

избор на оптимален режим на почистване, осигуряващ най-добра адхезия.

За конкретните експерименти механичното почистване е извършено с помощта на

шкурки 1950 siaspeed siafast, производство на швейцарската фирма SIA Group и

почистващи кърпички, отстраняващи следите от абразивната обработка, производство на

германската фирма REMS-WERK Christian Föll und Söhne GmbH, при едни и същи условия.

[150]

За експерименталната работа са избрани следните варианти на химично почистване:

6

Вариант 1:

обработка с повърхностно активно вещество;

обилно измиване с топла вода ~55ºC;

изплакване с дестилирана вода;

изсушаване при стайна температура.

Вариант 2:

почистване с технически чист екстракционен бензин, с помощта на памучна

кърпа;

обработка с повърхностно активно вещество;



подсушаване с памучна кърпа.

Вариант 3:

обработка с повърхностно активно вещество



изсушаване с топъл въздух.

Катодното почистване се извършва във вакуумната камера на инсталациите ТИТАН

22 и ВУП-5, в работна среда от аргон. За да се избере оптимален режим на катодно

почистване, са проведени серия от експерименти, при следните стойности на параметрите

на режима на почистване:

Основни параметри:

работно налягане – 6,0 Pa;

работно напрежение – 1200 V;

разстояние катод – анод – 150.10-3 m;

Вариант 1:

разряден ток – 0,15 А;

времетраене на процеса – 30 s;

Вариант 2:


Вариант 3:

разряден ток – 0,5 А;


Вариант 4:

без катодно почистване.

Допълнителна обработка с кислород:

Вариант 1: t = 4 min; p = 0,06 Pa; U = 390 V; I = 0,8 А.



Вариант 4: без обработка с кислород.

Подбрани са четири комбинации от методи на почистване, които са използвани при

проведените експерименти.

2.3. Режими на нанасяне на покритията

За нанасяне на металните покрития са избрани стойностите на технологичните

параметри на експерименталните режими. Те са съобразени с конкретните особености и

техническите характеристики на лабораторното оборудване. Уточнени са четири режима

на нанасяне на покрития от Стомана Х18Н9Т (табл. 3.3 до 3.9) , два за покрития от титан

(табл. 3.10 до 3.16) и три за покрития от алуминий (табл. 3.17 до табл. 3.21), при

разстояние катод–анод – 150.10-3 m, при които са нанесени металните слоеве върху

избраните полимерни материали – ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд, POLIPOM®-POM,

Polipa®PA6 и Polikes®PA6 G (Приложения, фиг. П-1.2).

7

Получените експериментални резултати са обобщени за всеки един от режимите на

база качествена оценка на адхезията на покритието към полимерната подложка, по

метода „лепнеща лента“, за всички полимери.

Поради лошите резултати които се получават за материалите Polipa®PA6 и

Polikes®PA6 G, както и продължителното време за достигане на определения вакуум,

същите са изключени на определен етап от следващи експерименти.

В табл. 3.22 и табл. 3.23 са посочени експериментално определените технологични

режими за нанасяне на метални покрития от Стомана Х18Н9Т, Титан и Алуминий, върху

материалите ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, които са използвани при

последващите изследвания.

Таблица 3.22 Технологичен режим за нанасяне на метални покрития върху полимерите ПС

БС 190 кр и ПС БС 793 уд

Покритие Процес Параметър Означение Стойност

Стомана Х

18Н

9Т

предварително

почистване

топла вода, веро и изплакване с дестилирана вода,

изсушаване на въздух

катодно

почистване няма

обработка с

кислород

работно налягане ро, Pa 0,06

работно напрежение Uо, V 390

разряден ток Iо, A 0,8

времетраене на процеса tо, s 300

процес на

нанасяне

налягане на работния газ p, Pa 0,07

напрежение на разряда Up, V 500

ток на разряда Ip, A 0,8

време за нанасяне t, s 2400

Титан





катодно



кислород





процес на

нанасяне





Алуминий





катодно



кислород





процес на

нанасяне



ток на разряда Ip, A 1


8

Таблица 3.23 Технологичен режим за нанасяне на метални покрития върху полимера

POLIPOM®-POM

Покритие Процес Параметър Означение Стойност

Стомана Х

18Н

9Т





катодно


работно налягане p, Pa 6,0

работно напрежение Up, V 1200

разряден ток Ip, A 0,15

времетраене на процеса t, s 360


кислород няма

процес на

нанасяне





Титан





катодно








процес на

нанасяне





Алуминий





катодно








процес на

нанасяне



ток на разряда Ip, A 1


3. 2.4. Определяне на адхезията

Адхезията на металните покрития е определена чрез лепнеща лента и чрез

прилагане на нормален опън.

Използвана е акрилна лепнеща лента HPA 2925, производство на Avery Dennison

Corporation. Получените качествени характеристики, доведоха до оптимизиране на

предварително избраните технологични режими и до окончателен избор на подходящ

такъв.

За количествена оценка на адхезията, е измерено адхезионното напрежение по

метода на „нормален опън”, който е реализиран на реконструирана машина за опън FF-24

(фиг. 3.6), производство на „METEFEM” – Унгария. [17]

Методиката за измерване адхезията на тънки слоеве, обхваща предварителна

подготовка (залепване на челното сечение на работния щифт към повърхнината на

покритието, фиг. 3.7) и процес на измерване.

9

Залепената двойка „образец–работен щифт” се закрепва в захватите на машината.

Започва процес на опъване, като се измерва силата на опън, при която покритието се

отделя от подложката.

След приключване на процеса на измерване, получените резултати се сканират. За

намиране точната стойност на адхезионното

напрежение Ha, се определят:

където:

SК е онази част от общата площ на

покритието, която остава след отлепването;

определена е чрез сканиране на разрушената

повърхност;

SОБ е общата площ на щифта,

SОБ = 1.10-4 m2;

SД е онази част от покритието, останала

върху челото на щифта.

Адхезионното напрежение Ha се изчислява по формулата:

Ha = FP/SK, Pa (3.2)

FP – е сила в N, при която се получава отлепване на покритието, отчетено по

динамометъра на машината.

За да се изследва адхезията, изразена чрез стойностите на адхезионното

напрежение На от времето на катодно почистване tкп (табл. 4.1 и 4.4, фиг. 4.1 и 4.4), са

изпълнени няколко технологични режима, при различни стойности на времето tкп, от

който са избрани тези с положителен резултат за покритията. При всеки цикъл се

използва инертен газ Ar.

За да се изследва влиянието на големината на тока на магнетронния разряд Ip

върху адхезионното напрежение На (табл. 4.2 и 4.5, фиг. 4.2 и 4.5), са нанесени покрития

при технологични режими, със стойности на големината на разрядния ток вариращи от 0,5

до 0,9 А. За получените покрития са определени стойностите на адхезионното

напрежение.

Избраният диапазон на изменение на стойностите на тока на разряда, се основава

на това, че при стойности на големината на тока по-малки от 0,5 A се излиза от преходния

нестабилен режим на работа на захранващият магнетрона високоволтов източник, а при

по-големи от 1 A енергията на потока метални атоми и йони е вече много висока и се

получава допълнително повишено загряване на подложките.

За да се изследва зависимостта на адхезионното напрежение Ha от налягането на

работния газ pAr (табл. 4.3 и 4.6, фиг. 4.3 и 4.6), отново са направени експерименти при

технологични режими, при които стойностите на налягането на аргона Ar варира в

диапазона от 1.10-1 Pa до 9.10-2 Pa.

4. 2.4. Изследване износоустойчивостта на покритията

За изследване износоустойчивостта на покритията, се използва реконструирана

машина за шлифоване и полиране тип „350-ШПД-Е” производство на НПК „Оптика” –

София (фиг. 3.9).

Преди да започне процесът на износване, детайлите се претеглят на електронна

аналитична везна AC 210 S – Sartorius с точност 0,0001 g (фиг.3.8). Следва изпитването

на износване, като се отчита времето на износване. След това, образецът отново се

претегля.

Направените изследвания са извършени при следните параметри:

- сухо триене – образец във вълнен плат;

- сила на натоварването 740 g;

- обороти на диска n = 26 min-1;

- радиус на разположение на образеца върху диска R = 130 mm;

Fon4

3

2

1

Фиг. 3.7 Схема на залепената двойка

образец - щифт 1 – полимерна подложка; 2 – метален слой; 3 – лепило; 4 – работен щифт

SK = SОБ – SД, m2, (3.1)

10

- периферна скорост – V= 0,32 m/s.

Резултатите от изследването на износване са показани в табл. 4.7 и на фиг. 4.11 до

фиг. 4.19.

1

2

5

6

4

7

8

3

12 9 10

13

11

Фиг. 3.9 Принципна схема на установка за

изследване на износоустойчивост 1 - ел. двигател-постояннотоков; 2 - ремъчна предавка;

3 - ротиращ диск; 4 - образец; 5 - устройство за закрепване на образци;

6 - фиксатор; 7 - стойка за тежести; 8 - тежест; 9 - рамо;

10 - задна опора; 11 - сферична опора; 12 - подвижно тяло; 13 – вана.

5. 2.5. Изследване твърдостта на системата покритие–подложка

Измерването на твърдостта на получените метални покрития е възможно само, чрез

измерване на микротвърдостта им.

Настоящото измерване на твърдост е извършено само за покрития от хром-

никелова сплав и титан, по метода на Викерс, с помощта на нанотестер с компютърно

управление FISHERSCOPE® H100 (Германия) (фиг. 3.10). Индентор е диамантена

пирамида. Поради това, че подложката е полимерна, за измерването е избрана

натоварваща сила с големина F = 5 mN.

Фиг. 3.10 Общ вид на нанотестер

FISCHЕRSCOPE® H100 (Германия)

1 – управляващ компютър; 2 – образец; 3 – стойка; 4 – измерваща глава;

5 – изчисляващо устройство

Освен твърдостта HV, MPa, при измерването се отчитат стойностите на модула на

еластичност E*, GPa пълната енергия Wt, nJ и енергията на пластична деформация Wr, %.

За сравнение е измервана твърдостта на покритието и твърдостта на образеца от страната

без покритие. За всеки образец са направени по шест измервания в различни точки от

повърхността.

Резултатите от измерването на твърдостта са показани в табл. 4.5, фиг. 4.17 до фиг.

4.24 и Приложения, фиг. П-3.1 до фиг. П-3.21.

6. 2.5. Морфология на покритията

С помощта на металографски микроскоп NICON OPTIPHOT HFX–DX и дигитален

цифров фотоапарат NICON CNIO при увеличение х400, е заснета морфологията на

металните покрития от хром-никелова сплав Х18Н9Т и Ti, нанесени върху образци от

полимерите ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM. За сравнение е заснета и

морфологията на полимерните образци, без да е нанесено метално покритие.

Резултатите от заснетата морфология са показани на фиг. 4.21 до фиг. 4.29.

11

7. 3. РЕЗУЛТАТИ ОТ ЕКСПЕРИМЕНТА И АНАЛИЗИ

8. 3.1. Адхезионно напрежение на покритията

Адхезионното напрежение е определено за металните покрития Х18Н9Т, Ti и Al,

нанесени върху полимерните подложки от ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM.

9.

10. 3.1.1. Влияние на времето на катодно почистване върху адхезионното

напрежение за покритие от титан

Адхезионното напрежение за покритие от Ti, в зависимост от времето на катодно

почистване tkп, е изчислено само за подложка от POLIPOM®-POM, тъй като от

предварителните изследвания за технологичните режими се уточни, че катодно

почистване за подложки от ПС БС 190 кр и ПС БС 793 уд не е подходящо. Резултатите са

показани в табл. 4.1 и на фиг. 4.1.

Резултатите от направеното изследване показват, че в началото на почистването (до

шестата минута) адхезията на покритието бързо нараства. Най-вероятно това се дължи на

повишаване на температурата на подложката, предизвикано от сравнително голямата

енергия на бомбардиращите йони (работно напрежение 1200 V). При загряване на

подложката се достига до интензивно изпаряване на лесно летливите замърсявания от

повърхността на полимера. След шестата минута тези компоненти изчезват и по-

нататъшното загряване на подложката води до леко повишаване на адхезията. Процес на

почистване с продължителност по-голяма от шест, осем минути не е желателна, тъй като

промяна в стойностите на адхезионното напрежение не се наблюдава. Процесът става

икономически нецелесъобразен и освен това, продължителното почистване води до

загряване на подложката, което може да доведе до нежелани структурни промени.

Таблица 4.1 Адхезионното напрежение На в зависимост от времето на катодно почистване

tkп на подложка от POLIPOM®-POM с нанесено покритие от Ti

№ Изследван

параметър

Озна-

чение

Измервател-

на единица

Време за катодно почистване tkп, min

2 4 6 8 10

1 Сила на

разрушаване Fp N 170,1 291,2 385,7 390,1 392,3

2 Площ на

покритието Sк m² 94.10-6 93.10-6 95.10-6 94.10-6 94.10-6

3 Адхезионно

напрежение Ha N/m² 18.105 31,3.105 40,6.105 41,5.105 41,7.105

Фиг. 4.1 Зависимост на адхезията на покритие от Ti, нанесено върху подложка от

POLIPOM®-POM от времето на катодно почистване

12

11. 3.1.2. Влияние на големината на тока на разряда при магнетронно

разпрашване върху адхезионното напрежение за покритие от титан

Резултатите за получените стойности на адхезионното напрежение за покритие от

титан върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, са показани в табл. 4.2 и на

фиг. 4.2.

Таблица 4.2 Адхезионно напрежение На на покритие от Ti, при различни стойности на

тока на разряда Ip


параметър

Озна-

чение


на единица

Ток на разряда Ip, A

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

ПС

БС

190 к

р Сила на

разрушаванe Fp N 434 442 450 464 467

Площ на

покритието Sк m² 97.10-6 94.10-6 95.10-6 96.10-6 96.10-6

Адхезионно

напрежение Ha N/m² 44,7.105 47,0.105 47,3.105 48,3.105 48,6.105

ПС

БС

793 у

д

Сила на

разрушаванe Fp N 438 446 454 468 471

Площ на

покритието Sк m² 97.10-6 94.10-6 95.10-6 95.10-6 96.10-6


напрежение Ha N/m² 45,1.105 47,4.105 47,7.105 49,2.105 49,0.105

PO

LIP

OM

®-P

OM

Сила на

разрушаванe Fp N 346 355 432 452 450

Площ на

покритието Sк m² 93.10-6 93.10-6 95.10-6 94.10-6 95.10-6


Напрежение Ha N/m² 37,2.105 38,1.105 45,4.105 48,0.105 47,3.105

Фиг. 4.2 Зависимост на адхезионното напрежение На от тока на магнетронния разряд Ip,

за покритие от Ti върху подложки от ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM

Получените резултати за адхезионното напрежение На, в зависимост от тока на

магнетронния разряд Ip показват, че при стойности на Ip ≥ 0,7 A, се наблюдава

подобряване на адхезията. Това може се обясни с допълнителното повишаване на

температурата на подложките в резултат на по-високата плътност на паровия поток в

процеса на формиране на покритието.Стойността на тока на магнетронния разряд Ip=0,8 А

13

може да се разглежда като оптимална. При нея адхезионното напрежение На достига

сравнително висока стойност и за трите полимера. Последващото увеличаване на тока на

магнетронния разряд Ip не води до съществени изменения на адхезионното напрежение

На, но оказва влияние върху допълнителното загряване на подложката. Процесът на

допълнително загряване трябва да бъде ограничен и съобразен с термичната устойчивост

на полимерите.

12. 3.1.3. Влияние на налягането на работния газ върху адхезионното

напрежение за покритие от титан


титан върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, са показани в табл. 4.3 и на

фиг. 4.3.

Таблица 4.3 Адхезионно напрежение На на покритие от Ti, при различни стойности на

налягането на работния газ pp


параметър

Озна-

чение

Измерва-телна

единица

Налягане на работен газ pp, Pa

3.10-2 5.10-2 7.10-2 9.10-2 11.10-2

ПС

БС

190 к

р Сила на

разрушаванe Fp N 315 376 490 492 492

Площ на покритието

Sк m² 87.10-6 89.10-6 96.10-6 95.10-6 95.10-6

Адхезионно напрежение

Ha N/m² 36,2.105 42,2.105 51,0.105 51,7.105 51,7.105

ПС

БС

793 у

д Сила на

разрушаванe Fp N 320 381 495 497 497


Sк m² 87.10-6 89.10-6 96.10-6 95.10-6 95.10-6


Ha N/m² 6,7.105 42,8.105 51,5.105 52,3.105 52,3.105

PO

LIP

OM

®-P

OM

Сила на разрушаванe

Fp N 360 411 443 443 442


Sк m² 88.10-6 90.10-6 94.10-6 95.10-6 95.10-6


Ha N/m² 40,9.105 45,6.105 47,1.105 46,6.105 46,5.105

Фиг. 4.3 Зависимост на адхезионното напрежение На от налягането на работния газ pp,

за покритие от Ti върху подложки от ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM

14

В зависимостта на адхезионното напрежение На от налягането на работния газ рр

експериментално се установи, че за стойности на налягането по-големи от 7.10-2 Pa,

адхезията при трите полимера не се променя съществено. За стойности на pр = 11.10-2 Ра

се наблюдава промяна в цвета на металното покритие – покритията са по–тъмно сиви и

губят характерния си метален блясък. От гледна точка на структура на покритието и

добър декоративен ефект трябва да се търси изработване на покрития при възможно по-

добър вакуум, разбира се, съобразен със стабилността на работа на магнетронния разряд.

Първоначалното нарастване на адхезионното напрежение, при повишаване на налягането

на работния газ, се дължи на по-интензивната бомбардировка на повърхността на

полимера, водещо не само до загряване, но и до допълнително почистване от летливи

компоненти. При създаване на технологични режими е необходимо да се търсят

компромисни решения за налягането така, че то да осигурява и добра адхезия, и

качествен външен вид на изделието. При стойности на pр ≤ 3.10-2 Pа, рaзряда e

нестабилен и ограничен в работната зона, поради което, тези налягания трябва да се

избягват.

13. 3.1.4. Влияние на времето на катодно почистване върху адхезионното

напрежение за покритие от стомана Х18Н9Т

Адхезионното напрежение за покритие от стомана Х18Н9Т, в зависимост от времето

на катодно почистване tkп, е изчислено само за подложка от POLIPOM®-POM, тъй като в

технологичните режими за подложки от ПС БС 190 кр и ПС БС 793 уд няма катодно

почистване. Резултатите са показани в табл. 4.4 и на фиг. 4.4.

Таблица 4.4 Адхезионното напрежение На в зависимост от времето на катодно почистване

tkп на подложка от POLIPOM®-POM с нанесено покритие от стомана Х18Н9Т

№ Изследван параметър

Озна-чение

Измервател- на единица

Време за катодно почистване tkп, min

2 4 6 8 10

1 Сила на

разрушаванe Fp N 184,1 316,8 425,3 419,8 418,8

2 Площ на

покритието Sк m² 93.10-6 92.10-6 95.10-6 94.10-6 94.10-6

3 Адхезионно

Напрежение Ha N/m² 19,8.105 34,4.105 44,6.105 45,7.105 45,9.105

Фиг. 4.4 Зависимост на адхезията на покритие от Х18Н9Т, нанесено върху подложка от

POLIPOM®-POM от времето на катодно почистване

15

Получената зависимост на адхезионното напрежение на покритие от Х18Н9Т,

нанесено върху подложка от POLIPOM®-POM от времето на катодно почистване, следва

същият ход, както при покритие от Тi. И тук се забелязва зависимостта на незначително

изменение на адхезията след шестата минута.

14. 3.1.5. Влияние на големината на тока на разряда при магнетронно

разпрашване върху адхезионното напрежение за покритие от стомана

Х18Н9Т


Х18Н9Т върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, са показани в табл. 4.5 и на

фиг. 4.5.

Получените резултати за стойностите на адхезионното напрежение На, показват, че

увеличаването на тока на магнетронния разряд Ip до 0,8 A, води до нарастване на

адхезията. При стойности на тока Ip ≥ 0,8 A, се наблюдава незначително изменение на

стойностите на адхезионното напрежение. И тук, от значение е по-високата плътност на

паровия поток в процеса на формиране на покритието, както и допълнителното загряване

на полимерната подложка. Най-високи стойности за адхезионното напрежение На, се

получават при стойности на тока на магнетронния разряд Ip = 0,8 A.

Таблица 4.5 Адхезионно напрежение На на покритие от Х18Н9Т, при различни

стойности на тока на разряда Ip


параметър

Озна-

чение


на единица

Ток на разряда Ip, A

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

ПС

БС

190 к

р Сила на

разрушаванe Fp N 492 508 511 532 530


Sк m² 98.10-6 98.10-6 96.10-6 97.10-6 97.10-6

Адхезионно Напрежение

Ha N/m² 50,2.105 51,8.105 53,2.105 54,8.105 54,6.105

ПС

БС

793 у

д Сила на

разрушаванe Fp N 498 524 529 551 538


Sк m² 97.10-6 96.10-6 95.10-6 98.10-6 96.10-6


Ha N/m² 51,3.105 54,6.105 55,7.105 56,2.105 56,0.105

PO

LIP

OM

®-P

OM

Сила на разрушаванe

Fp N 406 439 488 522 507


Sк m² 95.10-6 95.10-6 94.10-6 96.10-6 94.10-6


Ha N/m² 42,7.105 46,2.105 51,9.105 54,4.105 53,9.105

16

Фиг. 4.5 Зависимост на адхезионното напрежение На от тока на магнетронния разряд Ip,

за покритие от Х18Н9Т върху подложки от ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM

15. 3.1.6. Влияние на налягането на работния газ върху адхезионното

напрежение за покритие от стомана Х18Н9Т


Х18Н9Т върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, са показани в табл. 4.6 и на

фиг. 4.6.

Таблица 4.6 Адхезионно напрежение На на покритие от Х18Н9Т, при различни

стойности на налягането на работния газ pp

№ Изследван параметър

Озна-чение

Измерва-телна

единица

Налягане на работен газ pp, Pa

3.10-2 5.10-2 7.10-2 9.10-2 11.10-2

ПС

БС

190 к

р Сила на

разрушаванe Fp N 315 421 531 576 569


Sк m² 89.10-6 90.10-6 96.10-6 98.10-6 97.10-6

Адхезионно Напрежение

Ha N/m² 39,4.105 46,8.105 55,3.105 58,8.105 58,7.105

ПС

БС

793 у

д Сила на

разрушаванe Fp N 350 431 539 574 567


Sк m² 87.10-6 90.10-6 95.10-6 97.10-6 96.10-6


Ha N/m² 40,2.105 47,9.105 56,7.105 59,2.105 59,1.105

PO

LIP

OM

®-P

OM

Сила на Разрушаванe

Fp N 412 466 496 516 504


Sк m² 90.10-6 92.10-6 94.10-6 96.10-6 96.10-6


Ha N/m² 45,8.105 50,7.105 52,8.105 53,7.105 52,5.105

17

Фиг. 4.6 Зависимост на адхезионното напрежение На от налягането на работния газ pp,

за покритие от Х18Н9Т върху подложки от ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM

16. 3.1.7. Определяне на адхезионно напрежение за покритие от алуминий

Адхезионното напрежение е изчислено въз основа на отлепените площи, които са

определени чрез сканиране на разрушената повърхност /фиг. 4.7 до 4.9/. Резултатите са

показани на фиг. 4.10.

Сканирани площи, използвани за определяне на адхезионното напрежение за различните

марки полимери

Фиг. 4.7 ПС БС 793 уд Фиг. 4.8 POLIPOM®-POM Фиг. 4.9 ПС БС 190 кр

Фиг. 4.10 Стойности на адхезионно напрежение, изчислено на база сканираните

площи

18

В резултат може да се каже, че адхезионното напрежение за покрития от алуминий

съществено зависи от вида на полимерната подложка. Може да се предположи, че по-

малката скорост на разпрашване на Al, в сравнение Х18Н9Т и Ti, осигурява и по-бавно

израстване и формиране на покритието, позволява по-силно влияние на повърхностната

структура на полимера върху адхезионното взаимодействие.

17. 3.2. Изследване износоустойчивостта на покритията

Всички образци са подложени на сухо триене при едни и същи продължителност и

натоварване. Резултатите са показани в табл. 4.7 и на фиг. 4.11 до 4.19.

Таблица 4.7 Резултати от измерването на износване

t, h

m, g

Х18Н9Т Ti Al POLIPOM®-

POM

ПС БС

793 уд

ПС БС 190

кр

POLIPOM®-POM

ПС БС

793 уд

ПС БС 190

кр

POLIPOM®-POM

ПС БС

793 уд

ПС БС

190 кр

без

покритие 6,6272 3,1870 2,0067 6,4992 3,1775 2,9579 6,0088 2,0559 1,9170

0 6,6293 3,1884 2,0083 6,5015 3,1792 2,9597 6,0086 2,0574 1,9183

6 6,6284 3,1881 2,0077 6,5010 3,1786 2,9592 6,0081 2,0569 1,9180

12 6,6284 3,1879 2,0075 6,5010 3,1785 2,9590 6,0080 2,0567 1,9179

18 6,6282 3,1877 2,0074 6,5009 3,1782 2,9587 6,0078 2,0565 1,9178

24 6,6281 3,1876 2,0073 6,5007 3,1780 2,9585 6,0076 2,0564 1,9176

Фиг. 4.11 Износване на покритие от Х18Н9Т, нанесено върху подложка от POLIPOM®-POM

19

Фиг. 4.12 Износване на покритие от Х18Н9Т, нанесено върху подложка от ПС БС 793 уд

Фиг. 4.13 Износване на покритие от Х18Н9Т, нанесено върху подложка от ПС БС 190 кр

20

Фиг. 4.14 Износване на покритие от Ti, нанесено върху подложка от POLIPOM®-POM

Фиг. 4.15 Износване на покритие от Ti, нанесено върху подложка от ПС БС 793 уд

21

Фиг. 4.16 Износване на покритие от Ti, нанесено върху подложка от ПС БС 190 кр

Фиг. 4.17 Износване на покритие от Al, нанесено върху подложка от POLIPOM®-POM

22

Фиг. 4.18 Износване на покритие от Al, нанесено върху подложка от ПС БС 793 уд

Фиг. 4.19 Износване на покритие от Al, нанесено върху подложка от ПС БС 190 кр

23

Таблица 4.8 Сравнителни резултати от измерването на износване

Δt, h

Δm, μg

POLIPOM®-POM ПС БС 793 уд ПС БС 190 КР

Х18Н9Т Ti Al Х18Н9Т Ti Al Х18Н9Т Ti Al

0 – 6 900 500 500 300 600 500 600 500 300

6 – 12 0 0 100 200 100 200 200 200 100

12 – 18 200 100 200 200 300 200 100 300 100

18 – 24 100 200 200 100 200 100 100 200 200

На фигури от 4.11 до 4.19 е показана кинетиката на изменение на масата на

различните покрития върху полимерните подложки. Отчита се, че независимо от вида на

покритието и подложката, през първите шест часа износването е най-интензивно.

Предполага се, че това се дължи на повърхностния слой на покритието. В процеса на

последвалото износване плътността нараства поради упражнявания натиск. Съществува

възможност и за ускоряване на окислителните процеси, водещи до образуване на окиси с

по-голяма износоустойчивост.

За по-обективна количествена оценка през поредните шестчасови интервали, в табл.

4.8 е показано изменението на масата за всеки от съответните времеви интервали.

Съществени различия не се наблюдават, но може да се твърди, че покритията от Х18Н9Т и

Ti, нанесени върху POLIPOM®-POM, показват по-добра устойчивост.

18. 3.3. Определяне на еласто-пластичните характеристики на покритията

Получените резултати от измерването на твърдост са за системата покритие-

подложка, са представени в табл. 4.9, при следния режим на работа:

Начин на работа: Натоварване в точка

Индентор: Викерс – диамантена пирамида

Режим на работа: Натоварване, с последващо разтоварване

Натоварваща сила: Нарастваща от 0,4 mN до 5 Mn

Брой стъпки за един цикъл: 60 стъпки през 0,766 mN

Задържане между две стъпки: 1 s

Общо време на натоварване: 60 s

Време на задържане преди старта: 2 s

Таблица 4.9 Еласто-пластични характеристики на металните покрития

Обект на измерване

Твърдост HV, MPa

Дълбочина на проникване

на индентора h, μm

Модул на еластичност

E*, GPa

Пълна енергия Wt, nJ

Енергия на пластична

деформация Wr, %

Енергия на еластична

деформация Wе, %

Страна с покритие

от Ti

УПС 69,00 1,660 1,46 3,34 71,79 35,12

РОМ 81,00 1,532 1,92 2,94 64,75 35,25

КПС 81,00 1,526 2,97 3,40 80,26 19,74

Страна с покритие

от Х18Н9T

УПС 67,00 1,675 1,34 4,01 67,08 32,92

РОМ 60,50 1,768 1,60 2,83 61,19 38,81

КПС 159,00 1,090 2,94 2,12 56,60 44,07

Страна без покритие

УПС 24,00 2,795 0,78 6,62 40,82 33,83

РОМ 11,39 4,075 0,56 5,65 82,04 22,54

КПС 9,60 4,436 0,21 9,15 66,19 49,18

Въпреки, че е използван нанотвърдомер с натоварване 5 mN (0,5 g), инденторът на

уреда пробива покритията и отчетената твърдост е комплексна за покритието с

подложката. На диаграмите фиг. 4.18, фиг. 4.20, фиг. 4.22 и фиг. 4.24, са показани

сравнителните резултати за приведения модул на еластичност Е*, за степента на

пластичната енергия за деформация Wr, за общата енергия на деформация Wt и за

твърдостта НV за покрития от Х18Н9T и Тi.

24

Твърдостта на системата слой-подложка се повишава и при трите полимерни

материала. Най-слабо изменение на твърдостта се наблюдава при полимера ПС БС 793 уд

за покритие от Х18Н9Т – 2,8 пъти, за покритие от Ti – 2,9 пъти. За полимера POLIPOM®-

POM, полученото изменение е: за покритие от Х18Н9Т – 5,3 пъти, за покритие от Ti – 7,1

пъти. Най-чувствително е повишаването на твърдостта при полимера ПС БС 190 кр. За

покритие от Х18Н9Т увеличението е с 16,6 пъти, а за покритие от Ti – 8,4 пъти. Причините

за тези резултати, най-вероятно са комплексни и изискват по-задълбочено изследване.

Въпреки това, водейки се от различията в началните механични и термични

характеристики на двата полимера и различията в технологичния режим за нанасяне на

покритията, може да се направи следния извод: напълно аморфната структура на ПС БС

190 кр, позволява проникване на частици от разпрашвания метал в повърхностния слой

на полимера, което води до неговото „армиране“ и повърхностно уякчаване.

Фиг. 4.20 Влияние на покритието върху приведения модул на еластичност Е* на

системата покритие-подложка

Фиг. 4.22 Влияние на покритието върху степента на пластичната енергия за

деформация Wr на системата покритие-подложка

25

Фиг. 4.24 Влияние на покритието върху общата енергия на деформация Wt на

системата покритие-подложка

Фиг. 4.26 Влияние на покритието върху твърдостта HV на системата покритие-

подложка

Таблица 4.10 Сравнителни резултати от изследването на експлоатационните

характеристики на металните покрития

POLIPOM®-POM ПС БС 793 уд ПС БС 190 КР

Х18Н9Т Ti Al Х18Н9Т Ti Al Х18Н9Т Ti Al

Ha.105, Pa 53,9 47,3 11,25 56,0 49,0 20,26 54,6 48,6 6,47

Δm, μg 300 300 500 500 600 500 400 700 400

HV, MPa 60,5 81,0 - 67,0 69,0 - 159,0 81,0 -

Wt, nJ 2,83 2,94 - 4,01 3,34 - 2,12 3,40 -

Wr, % 61,19 64,75 - 67,08 64,88 - 55,93 80,26 -

We, % 38,81 35,25 - 32,92 35,12 - 44,07 19,74 -

26

Направените изследвания за експлоатационните характеристики на трите вида

метални покрития (Х18Н9Т, Ti и Al), нанесени върху полимерните материали ПС БС 190

КР, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM, дават възможност да се търсят корелация между

характеристики и вид на материала на покритията и подложките (табл. 4.10). Независимо

от вида на подложката, покритията от Х18Н9Т и Ti, се характеризират с добра адхезия. От

друга страна, не винаги добрата адхезия и материала на покритието са гаранция за

стабилност при износване. Тук от съществено значение е вида на подложката. Най-

устойчиви са покритията нанесени върху POLIPOM®-POM, което прави полимера подходящ

за изработване на детайли, подложени на износване.

19. 3.4. Морфология на покритията

На фиг. 4.21 до фиг. 4.29 е представена заснетата морфология на покрития от

Х18Н9Т и от Ti, върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM. Представена е и

заснетата морфологията на полираната страна на полимерите без покритие, за да може да

се направи сравнение.

Фиг. 4.27 Морфология на

ПС БС 190 кр – страна без

покритие (x400)


ПС БС 793 уд – страна без



POLIPOM®-POM – страна без



покритие от Х18Н9Т,

нанесено върху ПС БС 190

кр (x400)



нанесено върху ПС БС 793

уд (x400)



нанесено върху POLIPOM®-

POM (x400)


покритие от Ti, нанесено

върху ПС БС 190 кр (x400)


покритие от Ti, нанесено

върху ПС БС 793 уд (x400)


покритие от Тi, нанесено

върху POLIPOM®-POM(x400)

27

От заснетата морфология на полираните полимерни образци, се наблюдава

характерната структура на полимера. За ПС БС 190 кр и POLIPOM®-POM, тя е ивичесто-

слоеста структура, а за ПС БС 793 уд – ясно изразена глобуларна, предизвикана от

присъединената еластомерна фаза в полистиролната матрица.

Наблюдавайки морфологията на получените покрития, се отчита, че металните

покрития следват релефа на полимерната подложка. Независимо от следите от

предварителна обработка, ясно се открояват ориентационните ефекти на влакнеста

структура при покрития върху ПС БС 190 кр и POLIPOM®-POM и зърнеста при покрития

върху ПС БС 793 уд.

На някои от фотографиите се наблюдават силно светещи участъци. Това е

вследствие не хомогенността на дебелината на покритието, поради силно развития релеф

на полимерните подложки и липсата на ротационно-прецисионни движения на работната

маса. Допълнителното ротационно движение на образеца около собствената му ос,

позволява по-добро фронтално излагане на границите на зърната на падащия и

кондензиращ метален паров поток, в резултат на което се подобрява равномерността на

покритието в процеса на нанасяне на слоя.

3.5. Промишлени изпитания

Проведени са изпитания със зъбни колела, шайби и маховици, изработени от

полимерния материал POLIPOM®-POM, с нанесени защитни, износоустойчиви покрития от

Х18Н9Т и Ti, които са монтирани в струг „Хоби 100“, ВЕКО Инженеринг АД гр. Сливен.

След шест месеца работа в реални производствени условия, детайлите с покритие не

показаха видими следи от износване. Независимо от липсата на точна количествена

оценка, експериментът убедително доказва, че подходящи полимерни материали, с

нанесени метални покрития, могат успешно да се използват за замяна на метали при

изработване на детайли и елементи с практическо приложение в машиностроенето.

(Приложение П-4)

4. ИЗВОДИ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

4.1. ИЗВОДИ

Резултатите от проведените експериментални изследвания и анализ на получените

резултати в настоящия дисертационен труд, дават основание да се направят следните

изводи.

1. Създадена е необходимата експериментална база за получаване на метални

покрития от хром-никелова сплав Х18Н9Т, Ti и Al, чрез магнетронно

разпрашване във вакуум, върху полимерните материали ПС БС 190 кр, ПС БС

793 уд и POLIPOM®-POM.

2. Определени са подходящи методи за почистване на полимерните подложки,

осигуряващи отлична адхезия на металните покрития към полимерния

материал.

3. Експериментално са определени технологичните параметри на режимите на

нанасяне на покрития от Х18Н9Т, Ti и Al, съобразно технологичните

възможности на вакуумни инсталации ТИТАН 22 и ВУП-5 – Лаборатория

„Физични технологии” – Сливен.

4. Определена е адхезията на получените покрития от Х18Н9Т, Ti и Al, към

полимерите ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM.

4.1. Адхезията към материалите ПС БС 190 кр и ПС БС 793 уд се подобрява когато в

технологичния режим е предвидена обработка с кислород, а е изключен

процеса „катодно почистване“.

4.2. Адхезията към материала POLIPOM®-POM се подобрява, когато в технологичния

режим е включено „катодно почистване” и не се прилага допълнителна

обработка с кислород.

5. Определени са еласто-пластичните характеристики на системата метален слой–

подложка. Нанасянето на метални покрития от Х18Н9Т и Ti води до

28

увеличаване твърдостта на системата слой-подложка. Най-чувствително е

повишаването при ПС БС 190 кр за покритие от Х18Н9Т – 16,6 пъти, а най-

слабо при ПС БС 793 уд за покритие от Х18Н9Т – 2,8 пъти.

6. Определена е морфологията на получените покрития.

6.1. Металното покритие, в зависимост от дебелината и дискретността си, копира в

голяма степен релефа на подложката. За постигане на по–добра равномерност

при нанасянето на металния слой, е необходимо допълнително ротационно

движение на образеца.

6.2. Покритията върху ПС БС 793 уд са с характерен глобуларен тип, а POLIPOM®-

POM и ПС БС 190 кр – с ивичесто-влакнест тип (по продължение на влакната с

характерния за полимерите глобуларен характер), заради структуриращото

влияние на самата подложка.

7. Съществуват корелации между експлоатационните характеристики на

покритията и вида на материала на подложката и покритието.

8. Изпитанията в реални производствени условия, доказват добра

износоустойчивост на предложените елементи, изработени от полимерни

материали, с нанесени метални покрития.

4.2. ЗАКЛЮЧЕНИЯ

В изпълнение на задачите, поставени в дисертационната работа и получените

резултати, могат да се направят следните заключения за:

1. Достоверност и обоснованост – получени са технологични режими на нанасяне

на метални покрития от Х18Н9Т, Ti и Al върху ПС БС 190 кр, ПС БС 793 уд и

POLIPOM®-POM, които са резултат от научно обоснована експериментална

работа.

2. Практическа значимост – на база изложените в дисертационната работа научни

резултати, се осигурява възможност за разработване на технологични процеси

за получаване и на други тънки метални покрития върху различни полимерни

материали.

3. Предложение за използване в практиката – с добрите си показатели, доказани

при изследването, металните покритията от Х18Н9Т, Ti и Al са подходящи за

конкретно практическо приложение.

5. ПРИНОСИ

1. Направено е научно обосновано изследване на процесите за нанасяне на метални

покрития върху полимерни материали, както и възможностите за оптимизиране на

процесите на отлагане.

2. Доказана е възможността за нанасяне на метални покрития от Х18Н9Т, Ti и Al, чрез

магнетронно разпрашване на във вакуум върху полимерните материали ПС БС 190

кр, ПС БС 793 уд и POLIPOM®-POM.

3. Установено е влиянието на технологичните условия за получаване на покритията,

върху основни характеристики (адхезия, твърдост, износоустойчивост) на

компонентната система метално покритие-полимер.

4. Разработени са конкретни режими за магнетронно разпрашване на металите

Х18Н9Т, Ti и Al, които успешно могат да се използват за нанасяне на покрития

върху различни конструктивни материали.

5. Доказана е възможността за конкретно приложение на покрития от Х18Н9Т и Ti,

нанесени върху машинни елементи, изработени от полимерния материал

POLIPOM®-POM, което очертава нови възможности за практическо приложение на

вакуумните технологии.

29

Списък на публикациите по дисертацията

1. Дечев, Д., Ц. Узунов, П. Милушева, Н. Иванов, Кр. Лютакова, Адхезия на

метални покрития върху полимерни материали, нанесени чрез йонно

разпрашване, Известия на съюза на учените – Сливен, том 11, кн. 2, 20-23

(2006).

2. Милушева, П., Изследване на адхезията и устойчивостта на износване на

слоеве от алуминий, нанесени чрез йонно разпрашване върху удароустойчив

полистирол, Сборник доклади от Научна конференция с международно участие

Техника, технологии и образование, Ямбол, 76 -81 (2008).

3. Milusheva, P., T. Uzunov, N. Ivanov, Research on the surface characteristics of Ti

and Fe-Cr-Ni alloy thin films on polymeric substratum, Journal of the Balkan

Tribological Association, Vol. 16, No 4, 564-569 (2010) IF 0,266.

4. Милушева, П., Определяне механичните характеристики на метални слоеве,

нанесени върху кристален полистирол, Част първа Получаване на металните

слоеве, Трибологичен журнал БУЛТРИБ, година ІІ, брой 2 (02), София, 100-104

(2012).

30

ANNOTATION

This dissertation work studies the possibility of vacuum deposition of metallic coatings by

magnetron-ion sputtering on polymeric materials, with applications in mechanical engineering.

The research is polymeric materials polystyrene PS BS 190 crystal, PS BS 793 shockproof,

POLIPOM®-POM, Polipa®PA6 and Polikes®PA6 G, bearing the coats of H18N9T Steel, Titanium

and Aluminum.

The technological parameters of the modes of cleaning of polymeric paddings and putting

on metal coverings are determined.

The dissertation work studies the adhesion and wear resistance of Х18N9T Steel,

Titanium and Aluminum films deposited on polystyrene PS BS190 crystal, PS BS 793

shockproof and POLIPOM®-POM.

The adhesion of the obtained coatings is determined using the method of "adhesive tape"

and normal tension.

The abrasion resistance is determined by the dry friction in cloth.

Hardness has been measured and elasto-plastic properties of the system metal layer -

substrate using nanotester FISCHЕRSCOPE® H100 have been defined.

The morphology of the coatings has been photographed (x400) and analyzed.

Changes in the above mentioned parameters are registered. The results of the tests that

have been carried out are graphically represented and conclusions are made.

The results from the dissertation except for being scientific contribution also find practical

application in machine building.

АВТОРЕФЕРАТ - tu-sofia.bgkonkursi-as.tu-sofia.bg/doks/SL/ns/2360/avtoreferat.pdf- в...

Documents

Transcript of АВТОРЕФЕРАТ - tu-sofia.bgkonkursi-as.tu-sofia.bg/doks/SL/ns/2360/avtoreferat.pdf- в...