Pow ciała stałego:charakteryzuje się odmiennymi właś. niż warstwa wewnętrzna:odrębny stan energetyczne,nakładanie się oddziaływań mech,chem,cieplnmych,cykliczne oddziaływanie ośrodka otaczającego.
Pojęcie mech.powierzchni:
- materialna:def się jako brzeg ciała materialnego.
- nominalna:dokumentacja techniczna be chropowatości i nierowności powierzchni.
-rzeczywista:pow.ogr przedmiotu,oddzielająca go od otoczenia.
zaobserwowana: przyblizony obraaz pow rzecz ( obserwacja).
Warstwa pow:część materiału pomiędzy fiz pow przedmiotu a rdzeniem materialu rodzimego.Zalicza się warstwy i powłoki.
Warstwa wierzchnia: warstwa materialu utworzona w wyniki fiz-chem lub si-mech procesów,ktore wykazują buowe i właś odmienne od materiału połozonego głebiej ( technologiczne, eksploatacyjne) charakterystyka w wierchniej :Str geometryczna pow : bład kształtu, falistość, chropowatość, kierunkowa nierówność, rysy.
Stan warstwy wierzchniej: grubość ( głebokość wystepowania napreżeń własnych), napreżenia własne( takie ktore pozostają w miateriale po usunięciu napreżeń zewnętrznych), struktura w( zbiór wielu warstw których każda ma inna budowe i własności), wady( zaburzenie lub odstępstwa od str w wierzchniej w danych warunkach), umocnienie (w skutek przemian cieplnych,chem lub mechktore powodują zmiane strukutry,składu chem, odkształceń )
Budowa w wierzchniej : rdzen> str odk sprężystych > st od plastycznych > str steksturowania > zniszczonych krystalitów > tlenków metali>czas. gazów i par > czas h2o> czastki polarne
metody nakładania : mechaniczne, cieplne, cieplno-chemiczne, cieplno-mechaniczne, elektro chemiczne, chemiczne i fizyczne
inny podział : ubytkowa: całkowite lub cześciowe usunięcie w wierzchniej i zastąpieniu ją nowa w wierzchnia o lepszych wł.
bezubytkowe polega na mech lub cieplnym oddziaływaniu na w wierzchnia co powoduje zmiane jej własnosci powłoki: polega na nakładaniu materiału z zewnatrz w wyniku adhezji kohezji łaczy się ona z dotychczasową w w i polepsza jej własnosci
Metody ubytkowe-odpuszczanie ,trawienie , szlifowanie , polerowanie elektrolityczne,polerowanie mechaniczne , gladzenie , dogładzanie , wygładzanie .
m.bezubytkowe-rolowanie , nagniatanie , kulowanie odśrodkowe , nagniatanie diametem ,
m.powłok –polerowanie elektrolityczne (chromowanie , cynkowanie , kadamowanie , niklowanie),natryskiwanie cieplne, metalizowanie powierzchniowe , implantacja jonów , obróbka laserowa.
Powłoka-warstwa materiału wytworzona w sposob naturalny lub sztuczny ,nałozona na powierzchnie przedmiotu wykonanego z innego materiału w celu uzyskania okreslonych wł .technicznych lub dekoracyjnych .
Powłoka jednowarstwowa-powloka nalozona na odpowiednio przygotowane podloze w jednym procesie lub operacji technologicznej ,skladajaca sie z jednej warstwy materiału(od góry:warstwa powłoki , w.przejsciowa,podłoze )
Powłoka wielowarstwowa-powłoka skladajaca sie z dwoch lub wiecej materiałow przy czym moga to byc warstwa tego samego materiału rozdzielonego podwarstwa ,badz roznych materialow , wtedy moze ale nie musi byc stosowana podwarstwa (schamat:w.powłoki , podwarstwa ,w.powloki,miedzywarstwa,w.powloki,w.podkładowa,podłoze)
Metody wytwarzania warstw powierzchniowych
a)mechaniczne
b)cieplno-mechaniczne
c)cieplne
d)cieplno-chemiczne
e) elektrochemiczne i chemiczne
-osadzanie ,polerowanie , trawienie ,zestalanie chem< metody ubytkowe
Osadzanie metoda elektrochemiczna i chemiczna polega na wykorzystaniu reakcji chemicznych zachodzacych zazwyczaj w osrodkach ciekłych , wskutek czego na powierzchni materiału powstaje powłoka (osadzanie elektrolityczne, chemiczne i konwersyjne )
Powłoki elektrolityczne
1.anoda-podłaczony do dodatniego bieguna pradu stalego metal w postaci blachy lub plyty ktory doprowadza prąc do kąpieli galwanicznej .Anody moga byc rozpuszczalne lub nie .
2.katoda-podlaczona do ujemnego bieguna pradu stalego stanowi przedmiot pokrywany powłoką
3.kąpiel galwaniczna-elektrolit ktory pod wpływem pradu stalego ulega dysocjacji przy czym metal z elektrolitu osadza sie na katodzie , tworzac powłoke ,natomiast na anodzie osadzaja sie głownie niemetale
4.wanna galwaniczna-zbiornik w którym miesci sie elektrolit oraz tzw szyny anodowe i katodowe
5.prawo Faradaya m=Qk=Itk, gdzie k to rownowaznik elektrochemiczny - Masa substancji wydzielonej podczas elektrolizy jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit, im dłuzszy czas tym grubsza powłoka.
6.Gestośc prądu-natezenie prądu przypadajace na 1dm2.[A/dm2]
7.Wgłębnosc kapieli-zdolnosc procesu do tworzenia rownomiernej grubosci powłok na powierzchniach zakrytych oddalonych od katody .
8.Sprawność kąpieli –stosunek masy powłoki wydzielonej na katodzie w warunkach rzeczywistych do masy ktora powinna sie wydzielis zgodnie z prawem Faradaya
CHROMOWANIE
Osadzanie na powierzchni metali i stopow warstwy Cr.Wyrozniamy chromowanie techniczne i dekoracyjne .
Chr.dekoracyjne –wykonuje sie w celu nadania trwalego i atrakcyjnego wygladu ,odp korozyjnej,odp na zuzycie przez tarcie .warstwa Cr jest nakładana na podwarstwy Ni i Cu.
Chr.techniczne –sluzy do regeneracji ubytkow materiału i jako powłoki przy zuzyciu na tarcie np.metal-metal(podczas styku ciernrgo),warstwa Cr jest nakładana na powłoki Fe
Rysunek warstwy dekoracyjnej –od góry: Cr,Ni,Cu
Warstwa Cu-Ni-Cr ,lub tez Ni-Cu-Ni-Cr
Warstwa Ni –ochrona przed korozją
Cr-efekt dekoracyjny ,odpornosc na scieranie
Rys.warstwy technicznej od góry Cr,potem FeC lub CuZn,warstwa cr moze miec grubosc do 1mm
Chromowanie techniczne o gestosci pradu 50A/dm2 w temp 35-50 st .Prad moze pochodzi z pradnicy lub prostownika pradu stałego .
Skład kąpieli :
-rozcienczony
CrO3(150) [g/l] H2SO4(1,5) [g/l] H2O[g/l]
-konwencjonalne
CrO3 250 H2SO4 2,2
-stężone
CrO3 350 H2SO4 3,5
W procesie chromowanie stosuje sie anody zPb twardego tj. Pb+5% Sb-te anody sa nierozpuszczalne i maja za zadanie doprowadzic prad do elektrolitu .Na katodzie osadza sie Cr a na anodzie wodór.
METALIZOWANIE ZANURZENIOWE –metalizowanie dyfuzyjne czyli proces nasycania wyrobow ze stopow zelaza metalami . np tytanowanie .
Do retorty wpuszcza się halogenek metalu, który ma dyfundować (Cl2, TiCl4)
Retorta tradycyjna ze stali nierdzewnej – nieszczelna, proszek się utlenia
Nagrzewamy do 1000 stopni, przy ochładzaniu wydziela się nadmiar Ti w Feα.
Ti przesuwa punkt eutektoidalny w lewo jeśli dodamy go do stopw Feα.
Im mniej węgla tym bardziej Ti przechodzi do podłoża.
Jeśli przyrost wartswy w czasie ma charakter paraboliczny
to odpowiedzialny jest za to proces dyfuzji składników tworzących warstwę.
Dyfuzja C jest odpowiedzialna za rozwarstwy
TiC faza międzywęzłowa prosta (w TiC trudno rozpuszcza się Fe)
Związki Cr faza międzywęzłowa złożona (wartstwa rośnie do środka,
podsieć atomów Cr jest zdefektowana
Wartstwa VC
-odwęglanie się folii stalowej w procesie wanadowania w tem 700,
węgliki po 40h zostają prawie w całości rozpuszczone w ferrycie
Na NC6 nalożono warstwę galwanicznego Cr i nawęglono w 6h,
na granicy utworzył się M7C3 w wyniku dyfuzji Cr do podłoża,
Na powierzchni powstała warstwaCr7C3 w wyniku dyfuzji C do podłoża.
Na warstwie stałej węglik rośnie naskutek dyfuzji Cr(10µ)
a na warstwie gazowej na skutek dyfuzji C (2µ). energia aktywacji
wzrostu jest większa przy C.
Twardośc: warstwy węglika wanadu są bardziej plastyczne niż węglika Cr
Zużycie: mogą być stosowane tam gdzie działają ciągłe dociski, po wanadowaniu
warstwa się utlenia, niszczy, powstaje martenzyt
Gdy mieszanina metalizująca zawiera żelazostopy to w warstwie węglikowejpowstaje
mieszanina węglików, wł sa pośrednie w stosunku do wartw jednoskładnikowych
Warstwa Cr: im więcej Ti tym większa twardośc, V pogarsza twardość
concorde