Зимон А. Д. Адгезия пленок и покрытий. М., «Химия», 1977, В монографии обобщены исследования по адгезионному взаимодействию пленок и покрытий с твердыми телами. Рассмотрены его причины и особенности. Показано практическое значение этого взаимодействия. Приведены методики определения адгезии пленок. Книга предназначается для исследователей (физиков и химиков), инженерно-технических работников химической промышленности, а также для преподавателей и аспирантов химико-технологических вузов. 352 с.; 43 табл.; 70 рис.; список литературы 274 ссылки.
Содержание ПРЕДИСЛОВИЕ 9 О единицах измерения физических величин, применяемых в книге 11 • Глава I. Основные представления об адгезии пленок и покрытий 12 § 1. Особенности и классификация адгезионного взаимодействия пленок 12 Основные определения и понятия 12 Особенности адгезии пленок 14 Причины' адгезии пленок 15 Анализ существующих теорий, объясняющих причины адгезии 16 Особенности формирования прилипших пленок 18 Методы отрыва пленок 21 § 2. Количественная оценка адгезионной^прочности пленок 23 Особенности количественной оценки адгезионной прочности пленок 23 Определение адгезионной прочности пленок методом их отрыва 25 Соотношение между силой и работой отрыва 27 Определение взаимодействия между адгезивом и субстратом в динамических условиях 30 § 3. Адгезия и адгезионная прочность 32 Понятие о равновесной работе адгезии 32 Соотношение между равновесной и неравновесной адгезией пленок 34 Возможность экспериментального определения равновесной адгезии 37 Понятие об условной равновесной адгезии 37 § 4. Адгезия и когезия 39 Адгезионный вид отрыва пленок и связь ^ его с когезионным отрывом 39 Теория «слабых граничных слоев» 42 Соотношения между адгезией и когезией в условиях равновесного процесса 44 Соотношение между адгезионной и когезионноц прочностью в условиях неравновесного процесса 46 S 5. Адгезия пленок и другие виды адгезионного взаимодействия 49 Адгезия пленок и адгезия жидкости 49 Адгезия капель в отверждением состоянии 52 1* Адгезия пленок и критическое поверхностное натяжение 54 Связь адгезии пленок с параметрами, характеризующими смачивание 57 Адгезия пленок и адгезия слоя частиц 60 Взаимосвязь между адгезией пленок, жидкости и частиц 61 • Глава П. Методы определения, адгезии пленок 64 § 6. Методы определения адгезионной прочности пленок 64 Классификация и характеристика методов определения адгезионной прочности 64 Определение адгезии путем одновременного нормального отрыва всей пленки 66 Определение адгезионной прочности методом отслаивания 70 Определение адгезионной и когезионной прочности методом расщепления 73 Определение адгезионной прочности под действием силы, направленной тангенциально к площади контакта адгезива и субстрата 74 § 7. Косвенные методы определения адгезионной прочности плевок 78 Общая характеристика и классификация косвенных методов 78 Методы, основанные на измерении твердости пленки 79 Определение адгезионной прочности пленок многократным изгибом 80 Другие косвенные методы определения адгезионной прочности 83 § 8. Методы определения адгезионной прочности тонких пленок 84 Особенности определения адгезионной прочности тонких пленок путем их отрыва 84 Определение адгезионной прочности тонких пленок методом штифтов 87 Определение адгезии без нарушения контакта адгезива и субстрата 88 % 9. Оценка результатов определения адгезионной прочности 91 Влияние размеров пленки на адгезионную прочность 91 Влияние условий отрыва на адгезионную прочность пленок 94 Статистическая обработка полученных результатов 95 Сопоставление адгезионной прочности, определяемой различными методами 97 • Глава III. Адгезия пленок в газовой (воздушной) среде 100 •§ 10. Адгезия под действием молекулярных сил 100 Молекулярные силы 100J Природа молекулярных сил Ю31 Возможность регулирования • адгезионного взаимодействия при помощи молекулярных сил 105 Изменения молекулярного взаимодействия при контакте и отрыве пленок 107 Удельная поверхностная энергия и молекулярное взаимодействие 110 8 11. Возникновение двойного электрического слоя на границе раздела адгезив — субстрат 112 Сила и работа отрыва пленок 112 Учет дискретной структуры двойного слоя 115 Причины возникновения двойного слоя 117 Определение заряда двойного слоя 120 Изменение адгезии за счет электрических сил 122 -§ 12. Электрические силы в процессе отрыва пленок при определении адгезионной прочности 126 Зависимость адгезионной прочности от скорости отрыва пленок 126 Особенности проявления электрических сил при расщеплении слюды 128 Стекание зарядов за счет поверхностной проводимости 132 Стекание зарядов за счет туннельного эффекта 135 Изменение электрических сил в результате нейтрализации двойного слоя через газовый промежуток 137 § 13. Влияние на адгезионную прочность состояния контактирующих поверхностей и свойств внешней среды 142 Адгезия пленок на шероховатых поверхностях 142 Адгезионная прочность в зависимости от состояния поверхности 147 Влияние относительной влажности воздуха на адгезионную прочность 149 Влияние относительной влажности воздуха на работу расщепления слюды 152 Изменение адгезионной прочности при увеличении и уменьшении относительной влажности воздуха 156 Зависимость адгезионной прочности пленок от давления газовой (воздушной) среды 159 Влияние свойств газовой среды на адгезионную прочность 163 § 14. Изменение адгезии после контакта адгезива и субстрата 166 Влияние на адгезию физико-химического взаимодействия 166 Адгезионная прочность и свойства граничных слоев контактирующих тел 168 Влияние температурно-временной характеристики на адгезионную прочность 171 Влияние температурно-временной характеристики на площадь фактического контакта 173 5 § 15. Особенности адгезии пленок в жидкой среде 175 Сопоставление адгезионной прочности пленок в воздушной и в жидкой средах 175 Равновесная адгезия пленок в жидкой среде 179 Изменение адгезии пленок в жидкой среде 184 Соотношение между когезией и адгезией в жидкой среде 186 § 16. Влияние_жидкой среды на адгезию пленок 188 Воздействие^ жидкости на прилипшие пленки 188 Изменение адгезионной прочности в результате проникновения жидкости в зону контакта 191 Расклинивающее давление тонкого слоя жидкости 194 § 17. Адгезия пленок в зависимости от свойств жидкости и контактирующих тел 198 Адгезия в водных растворах 198 Адсорбционное понижение адгезионной прочности 201 Адгезия пленок и коррозионные процессы 204 Влияние на адгезию площади фактического контакта 205 • Глава V. Адгезия в зависимости от способа формирования пленок 208 § 18. Адгезия пленок, сформированных из слоя жидкости 208 Методы и процессы образования пленок 212 Смачивание и адгезия пленок 212 Смачивание шероховатых поверхностей расплавами адгезива 213 И Адгезионная прочность на шероховатой || поверхности 218 Я Влияние вязкости расплава адгезива и давления на адгезионную прочность 220 § 19. Адгезия пленок, сформированных из слоя прилипших частиц 222 Основные стадии образования прилипшей пленки из слоя частиц 222 Образование пленок из слоя прилипших частиц в результате трения 223 Образование прилипших пленок в результате процесса схватывания 226 Некоторые особенности образования металлических покрытий схватыванием 230 - § 20. Адгезия пленок, образовавшихся в результате нагрева слоя нрилипших частиц 232 Процесс перехода от адгезии частиц к адгезии пленок 232 Адгезия в зависимости от свойств ; порошка и поверхности 232 Адгезия и особенности процесса нагрева 235 Адгезионная прочность и процесс термоокисления 239 Влияние газовых включений на адгезионную прочность пленок 242 Влияние химической модификации полимерных материалов на их адгезионную прочность 244 21 Адгезия пленок, образовавшихся в результате осаждения частиц из жидкой среды 245 Некоторые особенности адгезионного взаимодействия пленок, полученных при осаждении из жидкости 245 Особенности адгезии в процессе эмалирования и нанесения эмульсий 247 Образование и адгезия слоя парафина 249 j Влияние свойств поверхностей на ^ адгезию парафина 251 Влияние скорости движения нефти на адгезию парафина 255 § 22. Интенсификация процесса образования ""прилипших пленок 258 Адгезия пленок, образованных путем осаждения частиц из струи плазмы 258 Адгезия пленок, получаемых напылением в вакууме 261 Адгезия металлических плепок на полимерных и других неметаллических материалах 263 Изменение адгезионной прочности под действием ультрафиолетового и 7-излучения, а также ультразвука 266 • Глава VI. Адгезия, и отрыв пленок под действием электрического поля 268 § 23. Адгезия пленок, сформированных из заряженных частиц или капель 268 Особенности адгезии пленок, сформированных из заряженных частиц 268 Зарядка частиц как необходимое условие их адгезии 270 Влияние свойств контактирующих поверхностей и среды на адгезию пленок в электрическом поле 273 Адгезия в зависимости от свойств материала пленки 275 Особенности адгезии пленок, испытывающих действие электрического поля 277 S 24. Адгезия пленок, сформированных в результате подачи потенциала на поверхность субстрата 280 Особенности адгезии пленок, наносимых на заряженную поверхность 280 Адгезия пленок, образованных в результате электроосаждения 282 Влияние на адгезию промежуточного слоя 283 Адгезия пленок и условия электроосаждения 286 Кинетика и режим процесса электроосаждения 289 Адгезионная прочность пленок, п -ч полученных при помощи различных i методов электроосаждения 290 \ / § 25. Изменение адгезии пленок при наложении электрического поля 293 v Использование энергии электрического поля для варьирования адгезионного взаимодействия пленок 293 Ослабление адгезии под действием электрического поля 295 Другие случаи изменения адгезии под действием электрического поля 298 • Глава VII. Адгезия и деформация в процессе формирования и отрыва пленок 300 § 26. Адгезионная прочность при формировании пленок 300 Адгезионная прочность и внутренние напряжения 300 Внутренние напряжения и усадка 302 Внутренние напряжения в зависимости от степени кристалличности и режима охлаждения адгезива 304 Изменение внутренних напряжений в зависимости от времени формирования пленок . 306 Пути снижения внутренних напряжений 308 i § 27. Влияние внутренних напряжений на адгезионную прочность 311 Качественная связь между внутренними напряжениями и адгезионной прочностью 311 Количественная связь между внутренними напряжениями и адгезионной прочностью 312 Самопроизвольное нарушение адгезионного и когезионного взаимодействий 316 Влияние шероховатости и формы поверхности субстрата на внутренние напряжения и адгезионную прочность пленки 319 § 28. Деформация при отрыве пленок 323 Деформация и напряжения при отрыве пленок 323 Деформация в зависимости от методов определения адгезионной прочности 326 Связь между деформацией и адгезионной прочностью 332 § 29. Деформация и изменение адгезионной прочности 336 Зависимость адгезионной прочности от толщины адгезива при формировании пленок 336 Зависимость адгезионной прочности от толщины адгезива при отрыве пленок 337 Пути изменения адгезионной прочности за счет деформации 342 Литература 345 , Предисловие Пленки и покрытия широко применяются в народном хозяйстве. Они могут изготовляться из металлических и неметаллических, а также полимерных материалов. Пленки и покрытия обычно наносят на основу. Возникающая при этом связь между пленкой и основой, т. е. адгезия, влияет на качество выпускаемых изделий, а в некоторых случаях и определяет его. Адгезия пленок и .покрытий является одной из разновидностей явления, именуемого адгезией. Ранее нами [1, 2] были подробно рассмотрены основы адгезии частиц и жидкости. Вопросы адгезии пленок к настоящему времени изложены не только в многочисленных статьях, но и представлены в обобщенном виде [3—8]. Отличительной особенностью настоящей монографии является рассмотрение адгезии пленок в зависимости от способа их формирования: в результате адгезии и последующего охлаждения пленки жидкости, а также после адгезии слоя частиц. Адгезия пленок оценивается при помощи объективного показателя — адгезионной прочности, которая определяется экспериментально различными методами отрыва пленок. При изложении материала строго разграничены понятия: истинная адгезия, которая возникает при контакте твердых тел, и. адгезионная прочность, при помощи которой измеряется адгезия в результате отрыва пленок. Адгезия вызвана взаимодействием между молекулами (атомами) контактирующих тел. Единая причина адгезии — взаимодействие молекул — исключает, как это было показано ранее [8], беспредметное сопоставление между молекулярной и электрической теориями адгезии. Адгезионная прочность помимо истинной адгезии зависит еще от ряда причин, в том числе и от способа отрыва пленок. При оценке адгезии и адгезионной прочности решающее значение имеет площадь контакта пленки с поверхностью [9]. Таким образом, позиция автора при изложении вопросов адгезии пленок коротко сводится к следующем/: адгезия обусловлена взаимодействием молекул пленки и поверхности и зависит от площади контакта между ними. Фактически при отрыве пленок измеряется адгезионная прочность, которая не равна истинной адгезии. Адгезия пленок определяется условиями их формирования и тесно связана с адгезией жидкости и частиц.