Оглавление

Введение 1

1.Теоретическая часть 2

1.1 Оксидные покрытия 2

1.2 Смачивание 4

1.2.1 Краевой угол 4

1.2.2 Работа адгезии и когезии 7

1.3 Усилие отрыва 11

Глава 2 Объекты и методы исследования 12

2.1 Объекты исследования 13

2.2 Методы исследования 13

2.2.1 Метод растекающейся капли (сидячая капля) 13

2.2.2 Метод прикреплённого пузыря (висячая капля) 15

2.2.3 Метод отрыва 16

3. Практическая часть 17

3.1 Измерения краевого угла смачивания методом растекающейся капли (сидячая капля) 17

3.2 Измерения краевого угла смачивания методом прикреплённого пузыря (висячая капля) 19

3.3.3 Измерение усилия отрыва методом отрыва 23

Заключение 25

Введение

Известно, что у оксидных покрытий нестехиометрического состава есть антиадгезионные свойства. В данной работе была поставлена цель проанализировать антиадгезионные свойства у оксидных покрытий нестехиометрического состава. Для этого выбрали две методики анализа антиадгезионных свойств, такие как: измерение краевого угла смачивания и измерение энергию отрыва от поверхности оксидного покрытия.

Задачи данной работы:

1. Измерить краевой угол смачивания методом растекающейся капли (сидячая капля);

2. Измерить краевой угол смачивания методом прикреплённого пузыря (висячая капля);

3. Измерить энергию отрыва;

1.Теоретическая часть

1.1 Оксидные покрытия

Процесс покрытия поверхности тонким слоем оксидной плёнки называют оксидирование. Оксидные покрытия на стали могут быть получены термическим, химическим и электрохимическим способами. Каждый из них находит свою, наиболее целесообразную область применения. Термическую обра­ботку можно проводить на воздухе, в среде водяного пара, минерального или растительного масла, расплавленных солей. Термовоздушное окси­дирование используется для получения электроизоляционных пленок на пластинах или ленте электротехнической стали, применяемых для изготовления трансформаторов и дросселей. Обработку в масле или расплавленных солях используют для получения оксидных покрытий на инстру­менте. Пленки черного цвета образуются при нагреве стали до 450-470 °С в льняном масле. В расплаве, содержащем 55% нитрита натрия и 45% нитрата натрия, на стали формируются пленки, имеющие синюю окра­ску.

Для получения защитно-декоративных оксидных покрытий наи­более широко используется химический способ, позволяющий получать пленки толщиной до 3 мкм, черного или темно-синего цвета. Процесс ве­дут в концентрированных растворах едкой щелочи с добавками окисли­телей- нитратов или нитритов натрия или калия. Пленки эти имеют за­метную пористость и пригодны для защитных покрытий только в легких коррозионных условиях. Защитная способность покрытий значительно повышается, если процесс ведут в растворе, содержащем фосфорную ки­слоту и нитраты бария, кальция или некоторых других металлов. При этом формируются пленки толщиной до 5 мкм.

Электрохимическое оксидирование производится обработкой из­делий на аноде в щелочном растворе, к которому в некоторых случаях добавляют окислители. Процесс идет при более низкой температуре и меньшей концентрации компонентов по сравнению с химическим окси­дированием. Покрытия характеризуются лучшими защитными свойства­ми, чем полученные химическим способом. Однако электрохимический способ оксидирования не находит практического применения. Это свя­занно с усложнением технологического процесса, требующего примене­ния источников постоянного тока, специальных подвесных приспособле­ний, а также с низкой рассеивающей способностью электролитов, что за­трудняет обработку профилированных деталей.

Формирование оксидной пленки начинается с возникновения на поверхности металла ее кристаллических зародышей. По мере того как окисел покрывает металл, изолируя его от воздействия раствора, уменьшается скорость растворения железа и образования пленки. Толщина пленки зависит от соотношения скоростей процессов возникновения цен­тров кристаллизации и роста отдельных кристаллов. При большой скоро­сти первого процесса быстро увеличивается количество кристаллических зародышей и они смыкаются, образуя тонкую сплошную пленку. Если же скорость образования зародышей относительно невелика, создаются бла­гоприятные условия для их роста и формирования оксидной пленки большей толщины.