Глава 1 Обзор и анализ литературных источников

1. Характеристика и способы получения покрытия

Покрытия – это одно или многослойная структура, нанесенная на поверхность для защиты от внешних воздействий (температуры, давления, коррозии, эрозии и т.д.) [15].

Нанесение покрытий позволяет решить 2 технологические задачи. Первая состоит в направленном изменении физико-химических свойств исходных поверхностей изделий, обеспечивающих заданные условия эксплуатации, вторая – в восстановлении свойств поверхностей изделий, нарушенных условиями эксплуатации включая потерю размеров и массы. Использование покрытий позволяет значительно повысить эксплуатационные характеристики изделий: износостойкость, коррозионостойкость, жаропрочность, жаростойкость и др. [15]

Неметаллические покрытия могут быть неорганического и органического происхождения. Эти покрытия защищают металлические изделия от коррозии за счет изоляции их от окружающей среды. При производстве посуды пищевого назначения, ванн, моек и умывальников, шкафов кухонного и медицинского назначения, газовых и электрических плит, а также для изготовления ряда изделий промышленного назначения (баков, патрубков, труб и устройств химического назначения) в качестве неорганического покрытия широко применяется силикатное эмалирование. В качестве покрытий органического происхождения при изготовлении широкого ассортимента изделий промышленного и бытового назначения (машины, оборудование, приборы, установки, светильники, стиральные машины, холодильники и многое другое) используются лаки, краски, эмали, для защиты наружной и особенно внутренней поверхности труб различного назначения применяются пленочные полимерные материалы, для временной защиты используются смазки [11].

Их можно квалифицировать по способу нанесения [15]:

1. Химические покрытия.

Химический способ получения покрытий – это получение ­металли­ческого или неметаллического неорганического покрытия в растворе солей без электрического тока от внешнего источника. Примерами получения покрытий химическим способом являются: для металлических покрытий, полученных восстановлением – никелирование, меднение, серебрение и др.; для неметаллических покрытий, полученных окислением – оксидирование, фосфатирование, хроматирование и др. Последние применяют также для дополнительной обработки покрытия.

2. Покрытия электролитические (гальванические).

Процесс электрокристаллизации металлов, как и всякий другой процесс кристаллизации твердых тел, имеет две фазы: возникновение центров кристаллизации (так называемых кристаллических зародышей) и рост кристаллов. Каждая из этих фаз процесса характеризуется определенной скоростью, зависящей от условий, в которых идет кристаллизация. В тех случаях, когда скорость образования новых центров кристаллизации превышает скорость роста уже образовавшихся кристаллов, образуется большое число мелких кристаллов (т.е. осадок имеет мелкокристаллическую структуру). При обратном соотношении скоростей, т.е. когда скорость роста кристаллов велика по сравнению со скоростью образования новых зародышей, относительно небольшое число кристаллов вырастает до крупных размеров (в пределе могут расти единичные кристаллы).

3. Покрытия диффузией в твердом состоянии.

Диффузионные методы покрытий осуществляют путем нагрева и выдержки в химически активных, содержащих наносимое вещество, средах либо контактно покрытых пленкой наносимого материала.

4. Покрытия материалом в расплавленном состоянии.

При нанесении расплавленных покрытий диффузионные процессы происходят между расплавленным материалом и твердой поверхностью в начальной стадии и в твердофазном состоянии после завершения кристаллизации в период охлаждения покрытия. При этом могут действовать несколько схем механизмов диффузии, при твердотельном взаимодействии превалируют следующие: 1) вакансионный механизм – обмен местами атомов и вакансий; 2) перемещение атомов по междоузлиям; 3) механизм групповой – одновременное циклическое перемещение нескольких атомов; 4) обменный механизм – прямой обмен местами двух соседних атомов. Преобладание того или иного механизма зависит от физико-химических свойств контактирующих фаз на границе раздела, например, первый имеет место при образовании твердых растворов замещения, второй – твердых растворов внедрения.

5. Контактная металлизация.

Контактный метод (погружения), при котором покрываемый металл погружается в раствор, содержащий соль более электроположительного металла, и покрытие в этом случае осаждается за счет разности потенциалов, возникающей между покрываемым металлом и ионами, находящимися в растворе.

6. Покрытия вакуумным испарением, распылением или ионным внедрением.

Покрытие при вакуумном конденсационном напылении формируется из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или ионизированном состоянии. Этот поток частиц получают распылением материала посредством воздействия на него различными энергетическими источниками.

7. Комбинированные способы нанесения покрытия, включающие два или более последовательно осуществляемых процесса.

С момента открытия источников развития болезней, инфекций, вызываемых микроорганизмами, люди стали искать способы борьбы с ними. Одним из таких способов борьбы является бактерицидные покрытия.