Скретч-тестирование электролитических никелевых покрытий на углепластиковой подложке


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен способ количественной оценки адгезионной прочности никелевых покрытий к углепластику КМУ-11-М2.200 методом склерометрии с применением лабораторного скретч-тестера, имеющего расширенные возможности благодаря работе по двум программам нагружения и дополнительному способу регистрации момента разрушения покрытия по изменению силы сопротивления царапанию. Представлен внешний вид и принципиальная схема нестандартного скретч-тестера СТ-01, разработанного в УНТЦ ВИАМ. Проведено скретч-тестирование никелевых покрытий, полученных традиционным электрохимическим способом в ванне и методом локального натирания, при этом рассмотрены два способа предварительной подготовки поверхности углепластика перед никелированием (пескоструйная обработка и травление в растворе азотной кислоты). Методом оптической микроскопии исследована морфология поверхности и определена толщина никелевых покрытий, осаждённых в ванне методом натирания. Путём совмещения полученных царапин с графиками зависимости нагрузки индентора и силы сопротивления от перемещения индентора определена критическая нагрузка, при которой фиксируется сплошное разрушение покрытия с отслоением. На основе формул П. Бенджамина и К. Вивера рассчитана адгезионная прочность никелевых покрытий и показано, что прочность сцепления никелевых покрытий, осаждённых в ванне, в 1,6 раза выше, чем покрытий, полученных методом натирания. Представлены результаты скретч-тестирования и описан характер разрушений никелевых покрытий при позиции индентора более 25 мм.

Об авторах

Р. К. Салахова

Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиационных материалов

Автор, ответственный за переписку.
Email: lab2viam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7173-6726

кандидат технических наук, начальник сектора

Россия

С. Г. Кирилин

Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиационных материалов

Email: lab2viam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5363-6278

ведущий инженер-технолог

Россия

А. Б. Тихообразов

Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиационных материалов

Email: lab2viam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5466-2358

ведущий инженер-технолог

Россия

Т. Б. Смирнова

Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиационных материалов

Email: lab2viam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7612-7804

инженер-технолог

Россия

Список литературы

  1. Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. 296 с.
  2. Салахова Р.К., Тихообразов А.Б. Термостойкость электролитических хромовых покрытий // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 2 (55). С. 60-67. doi: 10.18577/2071-9140-2019-0-2-60-67
  3. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки // Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90, № 4. С. 331-334. doi: 10.31857/S0869587320040052
  4. Каблов Е.Н. Композиты: сегодня и завтра // Металлы Евразии. 2015. № 1. С. 36-39.
  5. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. № 2 (14). С. 16-21.
  6. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3-33. doi: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33
  7. Салахова Р.К., Тихообразов А.Б., Смирнова Т.Б., Кирилин С.Г. Химико-гальваническая металлизация угле- и стеклопластика // Гальванотехника и обработка поверхности. 2020. Т. 28, № 3. С. 13-21. doi: 10.47188/0869-5326_2020_28_3_13
  8. Львова Н.А., Кравчук К.С., Широков И.А. Алгоритмы обработки изображений царапин в методе склерометрии // Физика твёрдого тела. 2013. Т. 55, № 8. С. 1570-1577.
  9. Орешко Е.И., Уткин Д.А., Ерасов В.С., Ляхов А.А. Методы измерения твёрдости материалов (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 1 (85). С. 101-117. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-101-117
  10. Селиванов К.С. Оценка прочности материала поверхности при его испытании методом «скретч-тест» // Вестник УГАТУ. 2015. Т. 19, № 1 (67). С. 100-106.
  11. Вешкин Е.А., Постнов В.И., Семенычев В.В., Крашенинникова Е.В. Исследование микротвёрдости и склерометрических характеристик связующего УП-2227Н, отверждённого при различных режимах // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 1 (50). С. 39-45. doi: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-39-45
  12. Шугуров А.Р., Акулинкин А.А., Панин А.В., Сергеев В.П., Калашников М.П., Воронов А.В., Cheng C.-H. Исследование трещиностойкости покрытий TiAlN методом скретч-тестирования // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18, № 6. С. 66-74.
  13. Гуляев А.И, Медведев П.Н., Сбитнева С.В., Петров А.А. Экспериментальное исследование по оценке адгезионной прочности «волокно – матрица» в углепластиках на основе эпоксидного связующего, модифицированного полисульфоном // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 4 (57). С. 80-86. doi: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-80-86
  14. Анищик В.М., Кулешов А.К., Углов В.В., Русальский Д.П., Сыщенко А.Ф. Определение адгезионной прочности Mo-Ti-N и Mo-Cu-N покрытий на установке «скретч-тестер» // Приборы и методы измерений. 2015. № 1 (10). С. 81-86.
  15. Кузнецова Т.А. Особенности разрушения при трении и адгезионная прочность комбинированных многослойных покрытий на основе Ti и ZrHf на стали Р6М5 // Трение и износ. 2006. Т. 27, № 1. С. 69-77.
  16. Семенычев В.В., Салахова Р.К. Оценка адгезии никель-кобальтового покрытия к стекло- и углепластику методом царапанья // Труды ВИАМ. 2016. № 7 (43). С. 48-57. doi: 10.18577/2307-6046-2016-0-7-6-6
  17. Benjamin P., Weaver C. The adhesion of metals to crystal faces // Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1963. V. 274, Iss. 1357. P. 267-273.
  18. Weaver C. Adhesion of thin films // Journal of Vacuum Science and Technology. 1975. V. 12, Iss. 1. P. 18-25. doi: 10.1116/1.568754
  19. Mittal K.L. Adhesion measurement of thin films // ElectroComponent Science and Technology. 1976. V. 3. P. 21-42. doi: 10.1155/apec.3.21
  20. Weaver C. Adhesion of high energy surfaces // In book: «Adhesion Fundamentals and Practice». London: Maclaren & Sons Ltd, 1969. P. 46-57.
  21. Lee K.-R., Yong Eun K., Kim I., Kim J. Design of W buffer layer for adhesion improvement of DLC films on tool steels // Thin Solid Films. 2000. V. 377-378. P. 261-268. doi: 10.1016/S0040-6090(00)01429-2
  22. Салахова Р.К., Налетов Б.П., Тюриков Е.В. Электроосаждение гальванических покрытий методом натирания // Авиационные материалы и технологии. 2009. № 2 (11). С. 25-29.
  23. Капица М. Активация поверхности диэлектрика // Технологии в электронной промышленности. 2005. № 5. С. 22-25.
  24. Капица М. Химическая металлизация диэлектрика // Технологии в электронной промышленности. 2006. № 1. С. 35-39.
  25. Мелащенко Н.Ф. Гальванические покрытия диэлектриков: справочник. Минск: Беларусь, 1987. 176 с.
  26. Рахметулина Л.А., Гоц И.Ю., Закирова С.М. Влияние предварительной обработки поверхности углеродного волокна на скорость металлизации при химическом меднении с последующим электрохимическим осаждением на композитную основу // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15, № 15. С. 145-148.
  27. Тихомиров А.С., Сорокина Н.Е., Авдеев В.В. Модифицирование поверхности углеродного волокна растворами азотной кислоты // Неорганические материалы. 2011. Т. 47, № 6. С. 684-688.
  28. Белов В.К. Геометрические и силовые параметры скреч-теста // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2019. Т. 10, № 1. С. 153-155.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах