Глава 2 Объекты и методы исследования

Объекты исследования

Объектом исследования данной курсовой работы являются соли тяжелых металлов таких как:

CuCl₂×2H₂O – по ГОСТ 4167-74;

CdCl₂×2,5H₂O – по ГОСТ 4330-76;

PbCl₂×2H₂O – по ГОСТ 4210-77;

KMnO₄ – по ГОСТ 20490-75;

MnCl₂×4H₂O – по ГОСТ 612-75;

ZnCl₂×2H₂O – по ГОСТ 4529-78;

AgNO₃ – по ГОСТ 1277-75;

SnCl₄ – по ТУ 2623-02-40897595-99;

Спирт этиловый 96 % – по ГОСТ Р 51999-2002;

Чашки Петри – по ГОСТ 25336-82;

Предметные стекла – по ГОСТ 9284-75;

Натрий хлористый – по ГОСТ 4233-77;

Гидрохлоркислая кислота – по ГОСТ 3118-77;

Гидроксид натрия – по ГОСТ 11078-78;

Гидроортофосфат калия – по ГОСТ 2493-75;

Дистиллированная вода – по ГОСТ 6709-72.

Au   Дороговизна Cr   Токсичность Sn   Увеличение антиадгезионных свойств Sn+Me

Оценка физико-химических свойств нанопокрытия

Краевой угол смачивания

Светопропускная способность

Измерение оптической плотности при длинах волн 350 –720 нм

Разработка усовершенствованного антиадгезионного покрытия

Выбор материала для нового покрытия

Этапы выполнения работы

Антиадгезионные свойства

Разработка технологии нанесения покрытия

1. Подготовка поверхности; 2. Нанесение покрытия методом пульверизации на разогретую до (500 – 500) °С подложку раствора.

Рисунок 2.1 – схема проведения исследований

Методы исследования

Методы очистки поверхности

Мойка водой

Мойку часто применяют для предварительной очистки поверхности изделий. Происходит удаление физически адсорбированных веществ, слабо связанных с поверхностью. Смываются различного рода загрязнения неорганического происхождения. Жировые вещества, как животного, так и минерального происхождения при промывке практически не устраняются из-за слабой растворимости в воде. Промывка водой иногда используется как завершающая стадия очистки поверхности. Например, если обработка поверхностей заканчивается обезжириванием или травлением. Мойка водой осуществляется либо в специальных ваннах, либо струйным способом. Промывочная вода может служить источником загрязнений. В связи с этим промывочную воду пропускают через специальные фильтры. Для удаления растворенных в воде солей применяют дистилляцию с двойной и даже тройной перегонкой. Особенно ответственные изделия микроэлектронной аппаратуры промывают дистиллированной деионизированной (очищенной с помощью ионообменных смол) водой. Удельное электрическое сопротивление такой воды (5-10)×10⁶ Ом×см, для бидистиллята (5-6)×10⁶ Ом×см [9].

Обезжиривание поверхностей

Обезжиривание предназначается для удаления с поверхности изделий жировых загрязнений. Обычно эту операцию проводят после мойки водой или совмещая мойку с обезжириванием. В результате предварительной мойки, обезжиривании и последующей промывки горячей и холодной водой с поверхности удаляется большинство химически несвязанных веществ (загрязнений). Такой обработке подвергают практически все изделия при нанесении на них покрытий. Технологический процесс осуществляют в специальных ваннах или применяют местное обезжиривание, например посредством протирки хлопчатобумажными салфетками. Удаление жировых загрязнений производят в основном в щелочных растворах или органических растворителях. Под действием щелочи животные жиры разлагаются (омыливаются), образуя мыла – растворимые в воде соли жирных кислот и глицерина. Реакция стеарина (составная часть животного сала) с едким натром имеет вид:

(С₁₇Н₃₅СОО)₃С₃Н₅ + 3NaOH = 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

Натриевая соль стеариновой кислоты (мыло) растворяется в воде, образуя коллоидный раствор. Растительные масла или неомыливаемые жиры со щелочами в химическое взаимодействие не вступают; при определенных условиях они могут образовывать со щелочами эмульсии и, таким образом отделяться от поверхности. Для активации этого процесса в раствор вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие моющими и эмульгирующими свойствами. Температуру щелочных обезжиривающих растворов выбирают от 60 до 80 °С. При увеличении температуры и при перемешивании раствора процесс очистки ускоряется. Продолжительность обезжиривания составляет от 3 до 20 мин в зависимости от материала изделия, количества и рода загрязнений. Состав щелочных растворов и режим обезжиривания для различных материалов и видов жировых загрязнений применительно к покрытиям регламентированы производственными инструкциями или стандартами. Например, для многих металлов и сплавов может быть использован следующий состав раствора (г/л) и режим химического обезжиривания: 15-35 Na₃PO₄×12Н₂О; 15-35 Na₂CO₃; температура ванны 60-80 °С; продолжительность 5-20 мин. Затем следует промывка горячей (70-90 °С) и холодной (10-20 °С) водой с последующей сушкой сжатым воздухом, подогретым до температуры 45-60 °С [9].

Обезжиривание в органических растворителях сводится к обычному процессу растворения жиров и масел. Для этих целей применяют керосин, бензин, толуол и хлорированные углеводороды (трихлорэтилен; тетрахлорэтилен и др.), последние не воспламеняются и позволяют обезжиривать при повышенных температурах. Существенным недостатком большинства органических растворителей, особенно хлорированных, является их ядови­тость и высокая стоимость. Для повышения эффективности обезжиривания в ваннах используют высокочастотные колебания (10-20 кГц). Благодаря этому происходит ультразвуковая очистка поверхности. При наложении ультразвуковых колебаний наблюдается сильное возбуждение жидкости, приводящее к кавитации – возникновению мгновенных высоких гидростатических давлений на поверхности и отрыву частиц жировых загрязнений. При массовом производстве обезжиривание проводят в специальных ваннах с применением специализированной оснастки. Ванны оборудованы вытяжными устройствами для улучшения условий труда и при необходимости противопожарными средствами. Для обезжиривания единичных изделий обычно применяют протирку поверхности ветошью и хлопчатобумажными салфетками [8].