Влияние ускоренной диффузии на эксплуатационные свойства медных проводов с никелевым покрытием
Никелирование как технология, которая применяется для повышения долгосрочности и надежной эксплуатации нагревостойких проводов из медной проволоки. Анализ изоконцентрационных линий распределения атомов никеля при диффузии из пленки в медную подложку.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.07.2017 |
| Размер файла | 82,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Медная проволока используется для изготовления некоторых типов нагревостойких проводов. С целью повышения долгосрочности надежной эсплуатации таких проводов применяю никелирование. Толщина никелевого покрытия зачастую определяется эмпирически. Возможно это связано с тем, что не так давно в литературе трудно было найти информацию о коэффициентах диффузии атомов никеля в меди при относительно низких температурах 200 - 250 С. Производители проводов с целью выполнения оценочных расчетов проводили эстраполяцию данных по диффузии при известных высоких температурах к низким, используя закон Аррениуса. Несомненно, такая оценка может быть только приближенной и дает количественную харатеристику коэффициента диффузии атомов примеси только по объему зерна. Известно, что при низких температурах на первый план выходит диффузия атомов по границам зерен (ГЗ), величина энергии активации которой меньше объемной. В настоящее время, в связи с разработкой и широким внедрением технологий субмикро - и нанокристаллических и наноструктурированных материалов, в литературе появилось много экспериментальных работ на тему диффузии по ГЗ, которая вследствие большой протяженности и проницаемости последних имеет исключительное влияние на свойства материалов.
Решение предполагает проведение вычислительного эксперимента, моделирующего двумерную задачу диффузии атомов никеля из пленки толщиной h (c поверхности x=0) в медную подложку (вдоль x) с учетом ее зернистой структуры. Реализацию эксперимента проведем с использованием численного решения задачи Фишера, описанного в работах. В вычислениях используем выражения закона Аррениуса для коэффициентов диффузии никеля: по границам зерен D=10-7exp(1,25е/kT) м/с2; по объему (зернам) D=6,510-9exp(1,17е/kT).
На рис. 1 приведены изоконцентрационные линии распределения атомов никеля при диффузии из слоя (пленки) толщиной 1 мкм в медную подложку по истечении времени t = 7107 с ( 2,2 года) при температуре Т=250 С.
Рис. 1
никелирование нагревостойкий провод медный
Область границ зерен показана на рисунке горизонтальными пунктирными линиями, ее ширина обозначена и предполагалась равной 5 нм. В этой области изоконцентрационная линия никеля со значением 0,5 находится на грани исчезновения, расчеты показывают, что в следующий момент времени в области ГЗ останется только линия 0,4. Это значит, что концентрация никеля на поверхности уменьшилась на 50% (т.е. в составе пленки 50% никеля и 50% меди). В то же время в области зерен содержание никеля в пленке еще составляет порядка 80-90%.
Результаты моделирования позволяют сделать следующие выводы и рекомендации. Во-первых, используя предположение автора, что при относительной концентрации никеля 0,5 в пленке проволока может стать хрупкой (как следствие при ее изгибании эмаль будет растрескиваться), нахождение времени исчезновения линии 0,5 в области ГЗ может служить критерием оценки потери пленкой функциональных свойств. Согласно этому критерию время наработки на отказ медного эмалированного провода с никелевым покрытием толщиной 1 мкм в нашем эксперименте составляет 2,2 года. Тогда как в расчетах, проведенных с использованием коэффициента диффузии никеля в меди, найденного путем экстраполяции данных от высоких температур к низким, для такой же толщины покрытия получены значительно большие времена. В связи с этим, второй вывод: учет процессов ускоренной диффузии по ГЗ в расчетах времени деградации свойств защитной пленки, как минимум, целесообразен.
Имея информацию о коэффициентах диффузии, подобные исследования можно провести для покрытий и подложек из разных материалов. Таким образом, предлагаемый модельный эксперимент позволяет: 1) рассчитать диффузионные профили атомов покрытий в подложки, учитывая зернистую структуру последних; 2) оценить время потери функциональных свойств покрытий, обусловленной ускоренной диффузией по границам зерен, и подобрать оптимальную толщину покрытия, обеспечивающую надежную работу провода в течение базового ресурса эксплуатации.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Провода и электроизоляционные материалы. Основные виды соединений проводов. Обмоточные, установочные и монтажные провода. Простейшие способы соединения проводов из сплавов высокого сопротивления. Инструкция сращивания проводов с однопроволочной жилой.
презентация [892,9 K], добавлен 08.09.2014Источники примесей для диффузионного легирования кремния и технология диффузии примесей в кремний. Технология и оборудование для проведения процесса диффузии и контроля параметров диффузионных слоев. Использование разработанных источников диффузанта.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 07.07.2003Необходимость модернизации в производстве обмоточных проводов. Разработка цеха по производству наиболее востребованных эмалированных проводов марки ПЭЭИД2-200. Выбор прогрессивных материалов, технологии, оборудования. Определение экономических затрат.
курсовая работа [870,4 K], добавлен 12.01.2013Особенности и сущность метода динамического молекулярного моделирования. Параметры потенциала, относительный коэффициент диффузии. Специфика распределения атомов в структуре системы. Координационное число для Li-Oet. Сфера использования этого метода.
презентация [250,4 K], добавлен 24.10.2013Достоинства порошков с никелевым покрытием. Влияние исходной концентрации сульфата аммония на микроструктуру композиционных никель-алюминиевых частиц и на технологические показатели процесса плакирования. Свойства покрытий из плакированных порошков.
статья [142,4 K], добавлен 05.08.2013Особенности медных сплавов, их получение сплавлением меди с легирующими элементами и промежуточными сплавами - лигатурами. Обработка медных сплавов давлением, свойства литейных сплавов и область их применения. Влияние примесей и добавок на свойства меди.
курсовая работа [994,4 K], добавлен 29.09.2011Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа и его достоинства. Контроль технологических процессов. Термическое испарение сухих остатков растворов. Наложение излучения атомизатора на излучение источника света. Коэффициент диффузии атомов в газах.
доклад [69,8 K], добавлен 10.11.2008Области применения химического никелирования. Подготовка поверхности перед нанесением покрытия. Условия образования никелевых покрытий. Влияние отдельных факторов на скорость восстановления никеля. Физические, химические и защитные свойства покрытия.
дипломная работа [376,3 K], добавлен 02.10.2012Диффузия как движение частиц среды, приводящее к установлению равновесного распределения концентраций частиц в среде. Оценка влияния данного процесса на свойства металлов. Превращения сплаве при охлаждении от температуры в жидком состоянии до комнатной.
контрольная работа [543,5 K], добавлен 08.12.2014Потребительские свойства двухосно ориентированной полистирольной пленки, классификация; технология производства в соответствии с требованиями стандартов, контроль качества, правила приемки и хранения товара. Применение материала в промышленности, в быту.
курсовая работа [19,2 K], добавлен 16.03.2012Электрохимическое осаждение никеля. Назначение и свойства электролитических никелевых покрытий. Двухслойные и трехслойные покрытия и технологические особенности их нанесения. Электрохимическое обезжиривание, сравнительная характеристика растворов.
контрольная работа [27,5 K], добавлен 19.12.2009Рассмотрение особенностей проведения разметочных, пробивных и крепежных работ. Определение методов монтажа пускорегулирующих и защитных аппаратов. Изучение технологии пайки, лужения, склеивания проводов, оконцевания, соединения, ответвления жил проводов.
отчет по практике [1,7 M], добавлен 22.05.2017Процесс изготовления и применение проволоки стальной, углеродистой, пружинной 2 класса, ГОСТ9389–75. Механические свойства стали 70. Патентирование катанки. Подготовка поверхности металла к волочению. Испытание и контроль качества проволоки. Виды брака.
презентация [634,0 K], добавлен 11.02.2014Физические и химические свойства никеля, распространение в природе. Методы получения: селективное обогащение руды; технология извлечения из штейна, выщелачивание. Применение никеля в сплавах, в аккумуляторах, в радиационных технологиях, в медицине.
реферат [58,6 K], добавлен 17.01.2013Анализ динамики изменения шероховатости и количества внутритрубных отложений при эксплуатации нефтепроводов. Влияние скопления жидкости и газа на эксплуатационные характеристики трубопроводов. Технология очистки нефтепродуктопровода "Монги-Погиби".
дипломная работа [2,5 M], добавлен 26.01.2014Химическая формула и вид молекулы полиэтилена. Характеристика материала и изделия по назначению. Толщина пленки различных марок. Усадка и предельные отклонения. Технологическая схема установки для производства пленки рукавным методом с приемкой вверх.
реферат [847,2 K], добавлен 10.02.2014Конструкция многослойной печатной платы. Изготовление заготовок из стеклоткани и медной фольги. Перфорирование стеклоткани. Склеивание заготовок перфорированного диэлектрика с медной фольгой. Травление меди с пробельных мест. Контроль и маркировка.
реферат [769,3 K], добавлен 14.12.2008Виды, свойства, основные характеристики и использование термоусадочной пленки. Виды молочной пленки: премиум; средний; эконом-класс. Пленки с твист-эффектом, основные марки. Воздушно-пузырчатая пленка как многофункциональный упаковочный материал.
контрольная работа [47,2 K], добавлен 10.03.2011Рассмотрение влияния примесей на физические свойства меди (электросопротивление и пластичность), а также влияния электролиза на качество медных катодов. Рассмотрение вопросов проведения процедуры регистрации медных катодов на Лондонской бирже металлов.
отчет по практике [4,9 M], добавлен 22.09.2015Технология производства сетки с квадратными ячейками из стальной рифленой проволоки. Требования к продукции, вид и сортамент сеток из рифленой проволоки. Определение комплексной оценки качества сетки с квадратными ячейками из стальной рифленой проволоки.
курсовая работа [171,3 K], добавлен 07.06.2014
