Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Untitled Prezi

No description
by

Jacek Kurzydłowski

on 5 December 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Untitled Prezi

Powłoki i ich własności
Przygotował:
Jacek Kurzydłowski
Kuba Wójtowicz
Fot. w tle: lustro teleskopu "James Webb Space Telescope" wykonane z berylu pokrytego warstwą złota odbijającą podczerwień
Fot. 1 płytka skrawająca pokryta warstwą
TiSiN | TiAlN metodą PVD
Fot. 2 Obwody z ITO - warstwy tlenków cyny i indu
Właściwości użytkowe powłok

- odporność na korozję
- odporność na podwyższoną temperaturę
- odporność zatarcie
- własności optyczne
- własności dekoracyjne
- własności hydrofobowe i lipofobowe
- przewodnictwo elektryczne

Czym jest powłoka?
Powłoka to warstwa grubości od kilku atomów do kilkunastu mm, wytworzona lub naniesiona w sposób naturalny lub sztuczny na powierzchnię przedmiotu wykonanego z innego materiału w celu uzyskania określonych właściwości technicznych lub dekoracyjnych.
Powłoki mogą być jedno bądź wielowarstwowe, mogą składać się zarówno z jednego składnika (TiN) jaki i mieszaniny substancji (powłoki malarskie)
Powłoki optyczne
Powłoki o pożądanych właściwościach optycznych odgrywają obecnie dużą rolę w życiu codziennym i przemyśle.
Cienkie warstwy złota odbijają promieniowanie podczerwone (stosuje się w konstrukcji szyb okiennych wieżowców, aut, samolotów itp).
Powłoki antyrefleksyjne znajdują się praktycznie na każdym wyświetlaczu, elementach optycznych itp.
Powłoki filtrujące służą do odcinania szkodliwego promieniowania UV w świetlówkach, szkłach okularów itp.

Rodzaje Powłok
W klasycznym podziale wyróżniamy powłoki metaliczne i niemetaliczne.

Powłoki metaliczne można uzyskać metodami galwanotechniki i galwanoplastyki oraz poprzez nakładanie w wysokiej próżni warstwy wybranego metalu. Drugą metodą często pokrywa się tworzywa sztuczne metalami takimi jak aluminium czy miedź; wykonuje się lustra i zwierciadła, zabezpiecza się styki elektroniczne cienką warstwą złota itp.

Powłoki uzyskiwane galwanicznie mają szerokie zastosowanie: ochrona przed korozją chemiczną, utwardzanie powierzchni, poprawa właściwości dekoracyjnych przedmiotu itp.

Powłoki metaliczne można uzyskać również metodami chemicznymi (lustra srebrne) poprzez nawalcowywanie (platery)
Fot. 3 platerowany złotem pistolet "desert eagle".
Powłoki niemetaliczne
- farby składają się z mineralych bądź organicznych barwników, połączonych ze sobą spoiwem (forma zawiesiny). Nanoszone są w stanie ciekłym, właściwości użytkowe uzyskują po wyschnięciu (lub podgrzaniu - farby proszkowe)

- lakiery mają konsystencję koloidu, który po nałożeniu na powierzchnię przedmiotu ściśle do niej przylega (na skutek odparowania rozpuszczalnika lub reakcji chemicznej)

- emalie są najczęściej formą pokrycia porowatej powierzchni ceramicznej, lub metalu (w celu ochorny przed korozją) w celach dekoracyjnych

- woski i oleje są substancjami pochodzenia organicznego, o właściwościach hydrofobowych, zapobiegają korozji metali i gniciu drewna poprzez odizolowanie ich od środowiska zewnątrznego. Są szeroko spotykane w naturze

- smary są substancjami zmniejszającymi tarcie dwóch powierzchni pracujących pod obciążeniem. Możemy wyróżnić smary stałe (zawierające głównie sole mydeł metali alkalicznych, rzadziej proszek miedzi, grafit, teflon, dwusiarczek molibdenu itp.), smary ochronne oraz smary płynne (olej silnikowy)

- materiały ceramiczne - powłoki TiC, TiN, TiAlN, WC, Al2O3, ZrO2 na narzędziach skrawających naczyniach kuchennych, oraz wszędzie tam gdzie panują agresywne warunki pracy.

- tworzywa sztuczne: farby proszkowe, gumy, kauczuki itp.

- związki metali podłoża - np tlenek glinu otrzymywany w procesie anodowania, fosforany żelaza w procesie zabezpieczania stali przed korozją itp.
Fot. 4 powłoka anodowanego aluminum
Podsumowanie
1. Jak dzielimy powłoki?
2. Jakie są zastosowania powłok?
3. Jakie są przykłady powłok łączących kilka walorów użytkowych?
- na metaliczne i niemetaliczne
- w zalezności od sposobu nakładania
- w zależności od przeznaczenia
- ochrona przed korozją
- poprawa właściwości elektrycznych
- względy dekoracyjne
- redukcja tarcia elementów pracujących pod obciążeniem
- powłoki antyrefleksyjne i filtrujące (optyka)
- pokrycia azotkiem tytanu (TiN): zwiększona odporność na ścieranie, ładny wygląd, odporność na korozję
- oksydowane aluminium: większa twardość niż stopów Al, odporność na korozję, możliwość barwienia na różne kolory, właściwości izolacyjne, zmniejszenie tarcia (impregnacja teflonem)
Powłoki ochronne
Powłoki ochronne stosowane są głównie do zabezpieczania przed korozją głównie konstrukcyjnych elementów stalowych, lub zużyciem materiału (wiertła, płytki skrawające, tłoki itp).

Można to zrealizować na kilka sposobów:
malując powierzchnię farbami zawierającymi inhibitory korozji bądź reagujące z warstwą tlenków umacniając ją; pokrycie metalem o mniejszej szlachetności (cynkowanie galwaniczne lub ogniowe), pokrycie szczelną warstwą metalu bardziej szlachetnego (chromowanie bądź niklowanie stali), pasywacja powierzchni (anodowanie aluminium), a także poprzez napylanie materiałami ceramicznymi takimi jak SiC, TiN, Al2O3 ZrO2 itp.
Powłoki zwiększające odporność na podwyższoną temperaturę
Bibliografia
1. T. Burakowski T. Wierzchoń "Inżynieria powierzchni"
2. V. Pokhmurski V. Dovhunyk M. Student H. Pokhmurska V. Vynar I. Sydorak "Triboelektrochemiczne właściwości powłok natryskiwanych łukowo na stopy aluminium
3. jwst.nasa.gov
4 "Poradnik galwanotechnika" pod redakcją mgr. inż J. Rodzynkiewicz-Rudzińska WNT
5. Progress in superhydrophobic surface development P. Roach N. J. Shirtcliffe M. I. Newton
Narzędzia pracujące w wysokich temperaturach m.in. przekładnie cierne, tłoki silników spalinowych, elementy silników rakietowych i aparatury chemicznej,narzędzia skrawające, elementy pieców przemysłowych itp. najczęściej pokrywa się materiałami ceramicznymi z grupy węglików, borków, azotków i tlenków metali.
Stale poddawane procesowi cyjanowania, azotowania również mają poprawione właściwości termofizyczne.
Powłoki tego typu najczęściej mają charakter trójwastwowy celem zmniejszenia naprężeń pomiędzy warstwami i przedłużenia okresu eksploatacji
Powłoki tribologiczne
Zużywanie się elementów obciążonych ciernie jest poważnym problemem przemysłowym. Koszt wymiany i wytwarzania nowych elementów znacznie przewyższa koszty zabezpieczenia przedmiotu odpowiednią powłoką.
Stosuje się najczęściej chromowanie galwaniczne (warstwa chromu o grubości 10-30 mikrometrów), impregnowanie teflonem bądź pokrywanie innymi twardymi metalami celem zachowania wymiarów i sztywności pracującego elementu.
Powłoki dekoracyjne
Zastowania dekoracyjne stanowią stanowią ważny element projektowania powłok.
Pokrywanie chromem, złotem, platyną, rodem i palladem nadaje każdemu przedmiotowi wspaniały wygląd i dużą odporność na niekorzystne czynniki środowiskowe.
Napylanie azotkiem tytanu znalazło zastosowanie nie tylko w produkcji narzędzi skrawających ale też pokryć ozdobnych (m.in armatura, blachy dachowe w obiektach sakralnych, ozdobne felgi itp.)
Praktycznie każda farba lub lakier poprawiają właściwości wizualne przedmiotów.
Anodowanie aluminum i tytanu pozwala na uzyskanie praktycznie dowolnego koloru palety RAL
Powłoki o właściwościach elektrycznych
Większość metali pokrywa się nieprzewodzącymi tlenkami, bądź odparowuje w wyniku kontaktu z łukiem elektrycznym.

Z tego powodu pokrywa się złącza odpowiedzialnych elementów takich jak przekaźniki, aparautra pomiarowa, wtyki i gniazda audio, elementy komputerów cienką (nawet do 50 mikronów) warstwą złota, bądź srebra czy rodu.

Powłoki te są kosztowne, z tego powodu nowszy sprzęt elektroniczny posiada nawet 1000x mniej kruszcu niż materiał starszy o dekadę.
Fot. 7 Złocone elementy komputera pokładowego rakiet "Apollo"
Własności hydro- i lipofobowe
Właściwości hydrofobowe i superhydrofobowe zależą od kąta zwilżania powierzchni ciała stałego przez ciecz. Jeżeli kąt przekracza 150* krople cieczy znajdujące się na powierzni nie będą mogły jej zwilżyć.
Efekt ten znany jest od dawna (liście lotosu), jednakżę dopiero w ostatnich latach poczyniono zadziwiające postępy w tej dziedzinie umożliwiając impregnację dowolnego materiału powłoką która zabezpiecza przed zabrudzeniem, zamoczeniem, pokryciem substancją oleistą bądź farbą.
Powłoki są wykonane m.in z teflonu, dimeru alkiloketenu, a także V2O5*


* V2O5 posiada może być hydrofobowy jak i hydrofilowy (jego struktura zmienia się pod wpływem światła UV)
Dziękujemy za uwagę
Fot. 5 przykład powłoki kwarcowej na samochodzie
Fot. 7 przykład powłoki chromowanej i złoconej
Fot. 8 przykład powłoki hydrofobowej
Fot. 6 Dodatkowy efekt zastosowania powłoki kwarcowej
Fot. 9 atrakcyjny wygląd powłoki nakładanej metodą hydrograficzną
Full transcript