Покрытия и конструкционный материал

Категория:


Покрытия и конструкционный материал

История развития покрытий органически связана с историей создания и применения конструкционных материалов. Так, широкому применению стеклоэмалевых пленок, покрытий из цветных и благородных металлов, известных за много веков до нашей эры, предшествует использование силикатов, меди, бронзы, золота и серебра в качестве конструктивной основы утилитарных изделий и предметов украшения. При этом материал, как таковой в зависимости от функциональных и эстетических требований к предмету используется в одних случаях как конструкционный, а в других как покровная пленка. Например, для украшения многих изделий из металлов применяются силикатные эмали, в то время как предметы из керамики и фарфора часто облагораживаются при помощи золотых п серебряных покрытий.

С другой стороны, оценка свойств и способов нанесения покровных пленок непосредственно зависит от природы покрываемого конструкционного материала. Одно и то же покрытие, полученное на различных конструкционных материалах, может обладать существенно отличающимися свойствами. Так, твердость и износостойкость хромовых пленок, нанесенных на сталь, значительно выше, чем у аналогичных пленок на медной основе. Искусственные окисные пленки, полученные анодным оксидированием чистого и легированного алюминия, обладают также различными физико-химическими и механическими показателями. Не могут быть совершенно равноценными и свойства идентичных лаковых пленок, сформированных на разнородных материалах основы.

Можно было бы привести много примеров, свидетельствующих о том, что покрытия следует рассматривать как систему конструкционный материал — покровная пленка. Вот почему функциональные свойства покрытий и способы их нанесения в основном определяются конструкционными материалами и требованиями, которые предъявляются к этим материалам современным уровнем производства. В таком аспекте историческое развитие техники покрытий можно представить четырьмя основными этапами.

Пока ведущими конструкционными материалами являлись относительно устойчивые в атмосферных условиях древесина, керамика, цветные и благородные металлы, а предметный мир, создаваемый человеком, состоял из несложных орудий труда и быта, покрытия применялись, главным образом, с целью украшения. В этот период разновидности покровных пленок были весьма ограничены, а способы их нанесения соответствовали ремесленному уровню производства. Эволюция покрытий заключалась преимущественно в совершенствовании их декоративных свойств. К примеру, на протяжении многих веков палитра декоративных красок и эмалей обогащалась путем изыскания новых цветных пигментов, в то время как составы пленкообразующих основ долгое время принципиальным изменениям не подвергались.

Начало второго этапа развития техники покрытий и расширения их функциональных свойств обусловлено промышленным производством черных металлов с использованием стали в качестве основного конструкционноо материала. К покрытиям, наряду с требованием коративности, предъявляются новые требования — они Должны защищать нестойкие в коррозионном отношении стальные изделия от разрушающего действия внешней среды. Новая функция покрытий выполняется как за счет применения уже известных покровных пленок, так и путем разработки покрытий и способов их нанесения, специально предназначенных для защитных целей. Одним из таких покрытий явилось горячее, а затем электролитическое цинкование, надежно защищающее сталь от атмосферной коррозии.

С дальнейшим развитием техники, ростом многообразия и усложнением функций предметного мира, увеличением масс, скоростей и температур, созданием принципиально новых отраслей промышленности, к поверхности конструкционных материалов и, в первую очередь, к стали, предъявляются все новые и новые требования. (К этому времени наряду со сталью одним из перспективных конструкционных материалов становится алюминий, применение которого также выдвигает ряд особых требований к свойствам его поверхности). Выполняя декоративные и защитные функции, покрытия должны удовлетворять новым требованиям — они должны обладать повышенной твердостью и износостойкостью, жаропрочностью, электропроводностью и т. п. Это третий этап эволюции покрытий, заключающийся в усложнении и расширении их функциональных свойств, называемых обычно специальными.

Наряду с созданием новых видов покрытий использование давно известных покровных пленок и способов их нанесения претерпевает существенные изменения. В этой связи весьма типична историческая трансформация функциональных свойств и способов нанесения одного из самых древних покрытий — серебряного. Как уже упоминалось, на заре цивилизации серебрение преимущественно использовалось для декоративных целей, хотя уже в древности были известны бактерицидные свойства серебра (применение его для покрытия посуды). Серебряное покрытие наносилось на металлы кустарным ртутно-амальгамным (огневым) способом. Развитие промышленного производства стекла и фарфоро-фаянсовых изделии послужило стимулом для разработки процессов химического и термохимического серебрения силикатов.

И если в производстве фарфоро-фаянсовых изделий оно по-прежнему применяется в декоративных целях, то в производстве зеркал и рефлекторов серебряные пленки используются как специальные покрытия, повышающие коэффициент отражения света.

Разработка электролитического способа получения серебра определила дальнейшее расширение функциональных свойств серебряных покрытий. Они, наряду с защит-но-декоративными целями, используются для улучшения электропроводности контактных систем, а с развитием радиоэлектроники—для волноводов и печатных радиосхем.

Наконец, разработка процессов вакуумной конденсации металлов дала возможность непосредственного серебрения блочных и пленочных полимерных материалов, которое в ряде случаев имеет существенные преимущества перед химическим и термохимическим способами нанесения.

Разнообразные требования, предъявляемые к функциональным свойствам поверхности конструкционных материалов, стимулируют развитие принципиально новых направлений в области техники и технологии покрытий, в частности получение модифицированных и комбинированных покровных пленок, обладающих заданным комплексом свойств.

Модификация лакокрасочных покрытий осуществляется за счет создания сложных пленкообразующих композиций с широким использованием новых синтетических смол и других компонентов. Разрабатываются электроизоляционные, необрастающие, светящиеся, термостойкие и др. лакокрасочные материалы и покрытия на их основе.

Модификация покровных металлических пленок достигается путем получения электролитических покрытий-сплавов и металлопокрытий с включением в них твердых неметаллических частиц. Так, например, широко используются сплавы на основе меди, цинка, свинца и олова, обладающие новыми функциональными свойствами.

Не менее успешно развивается технология получения многослойных комбинированных покрытий, сочетающих в себе самые различные декоративные, защитные и специальные свойства. Одним из типичных комбинированных покрытий на конструкционной стали является многослойное блестящее покрытие медь-никель-хром, обладающее отличными защитно-декоративными свойствами. Применение в качестве верхнего слоя хрома обеспечивает хорошую износостойкость при высоком и не изменяющемся во времени коэффициенте отражения.

Качественно новый четвертый этап дальнейшей эволюции покрытий определился за последние десятилетия в связи с огромными успехами химии полимеров.

Легкоформующиеся и коррозионностойкие пластические массы с широкой гаммой декоративных свойств начали успешно конкурировать с основными конструкционными металлами во многих отраслях промышленности и, в частности, в производстве культурно-бытовых изделий. Однако широкое и разнообразное применение новых полимерных материалов для конструкционных целей ограничивается неравноценными прочностными и другими их свойствами по сравнению с металлами.

Стремление улучшить и расширить функциональные свойства пластических масс как конструкционных материалов явилось поводом для создания и развития новых направлений в технике и технологии покрытий. Прежде всего, сами пластические массы в виде мелкодисперсных порошков стали основой для получения на металлах сравнительно толстых полимерных пленок, имеющих ряд эксплуатационных и технологических преимуществ перед лакокрасочными и некоторыми металлическими покрытиями.

Далее оказалось, что детали, в которых свойства, присущие металлам, должны проявляться только в поверхностном слое, целесообразно изготовлять из пластических масс с последующей металлизацией.

Таким образом, применение покрытий позволило создать промышленную технологию получения металлопламассовых композиций, в которых удачно сочетаются Ценные и принципиально различные свойства металлов И полимеров.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум