Адгезійна міцність електроосаджених металевих плівок з металевими підкладками
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпро, Україна
Abstract
UKR: У роботі розглянуто адгезійну міцність електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках. Для визначення теоретичних значень адгезійної міцності запропоновано теоретичний підхід до визначення адгезійної міцності на межі метал-метал. Авторами на основі аналізу механізму адгезії і природи контактної взаємодії отримано аналітичний вираз для розрахунку значень адгезійної міцності для певних пар металів, проте знаходження точного значення ряду величин, що входять у цей вираз, наприклад, питомої енергії зв'язку та модуля пружності, становить великі труднощі. Розрахунок енергії взаємодії атомів покриття та підкладки проводили за методом теорії функціоналу густини. У результаті було отримано теоретичні значення адгезійної міцності електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках, які добре узгоджуються з експериментальними значеннями адгезійної міцності. Однак, існуючі розбіжності між теоретичними та експериментальними даними викликані певними труднощами знаходження питомої енергії зв'язку та модуля пружності, які пов'язані зі складністю моделювання реальної структури як плівки, так і підкладки. Пошуки вирішення цих питань стануть предметом подальших досліджень.
ENG: The paper considers the adhesive strength of electrodeposited coatings of nickel, iron, copper and zinc on copper and steel substrates. To determine the theoretical values of adhesive strength, a theoretical approach to determining the adhesive strength at the metal-metal interface is proposed. Based on the analysis of the adhesion mechanism and the nature of the contact interaction, the authors obtained an analytical expression for calculating the adhesive strength values for certain pairs of metals, however, finding the exact value of a number of quantities included in this expression, for example, the specific binding energy and elastic modulus, presents great difficulties. The calculation of the energy of interaction between the atoms of the coating and the substrate was carried out by the method of density functional theory. As a result, the theoretical values of the adhesive strength of nickel, iron, copper, and zinc electrodeposited coatings on copper and steel substrates were obtained, which are in good agreement with the experimental values of the adhesive strength. However, the existing discrepancies between theoretical and experimental data are caused by certain difficulties in finding the specific binding energy and elastic modulus, which are associated with the complexity of modeling the real structure of both the film and the substrate. Finding solutions to these issues will be the subject of further research.
ENG: The paper considers the adhesive strength of electrodeposited coatings of nickel, iron, copper and zinc on copper and steel substrates. To determine the theoretical values of adhesive strength, a theoretical approach to determining the adhesive strength at the metal-metal interface is proposed. Based on the analysis of the adhesion mechanism and the nature of the contact interaction, the authors obtained an analytical expression for calculating the adhesive strength values for certain pairs of metals, however, finding the exact value of a number of quantities included in this expression, for example, the specific binding energy and elastic modulus, presents great difficulties. The calculation of the energy of interaction between the atoms of the coating and the substrate was carried out by the method of density functional theory. As a result, the theoretical values of the adhesive strength of nickel, iron, copper, and zinc electrodeposited coatings on copper and steel substrates were obtained, which are in good agreement with the experimental values of the adhesive strength. However, the existing discrepancies between theoretical and experimental data are caused by certain difficulties in finding the specific binding energy and elastic modulus, which are associated with the complexity of modeling the real structure of both the film and the substrate. Finding solutions to these issues will be the subject of further research.
Description
Е. Штапенко: ORCID 0000-0001-7046-3578; Є. Воронков: ORCID 0000-0003-4908-7496; В. Титаренко: ORCID 0000-0001-6695-9810; В. Заблудовський: ORCID 0000-0001-9930-2356; В. Краєва: ORCID 0000-0002-0099-4629
Keywords
енергія зв’язку, адгезійна міцність, електролітичні покриття, межа покриття – підкладка, bond energy, adhesive strength, electrolytic coatings, coating-substrate boundar, КГВФ, КВМ
Citation
Штапенко Е. П., Воронков Є. О., Заблудовський В. О., Титаренко В. В., Краєва В. С., Кузнецов В. М. Адгезійна міцність електроосаджених металевих плівок з металевими підкладками. Journal of Chemistry and Technologies. 2023. Т. 31, № 3. С. 516–521. DOI: https://doi.org/10.15421/jchemtech.v31i3.285916.