УДК 621.52

Экономическик науки/Технические науки

Отраслевое машиностроение

К.т.н. Булатова Т.Г., д.т.н. Аляев В.А.

Казанский национальный технологический университет. Россия

Исследование прочностных и других характеристик пленок с алюминиевым покрытием, при вакуумном напылении

Ключевые слова: вакуумная установка, наноиндустрия ,теплопроводность

Выполнено вакуумное напыление алюминием на полипропиленовую пленку и лавсановую ткань. Исследовано влияние температуры на их характеристики

Keywords: vacuum unit, nanotech, conductivity.

Achieved vacuum deposition of aluminum onto a polypropylene film and mylar cloth.    The effect of temperature on their characteristics.

В работе представлены результаты исследования влияния времени получения покрытия на вакуумной установке на прочностные свойства полимерной ( полипропиленовой) пленки. На вакуумной магнетронной установке ВАТТ1000-4М было нанесено покрытие алюминием на полипропиленовую пленку в течении разных интервалов времени 1,2,3,4 минуты. Были подготовлены 2 образца без напыления и по 3-три образца с покрытием, полученным за разные интервалы времени. Затем было проведены испытания на разрывной машине «Тest » прочностных характеристик. Результат исследования каждого образца был представлен в форме отчета в следующем виде: рис 1,.2..

Во время испытания на разрывной машине на прочность, на каждый образец подавался одинаковый импульс силы 2Н/мм. Распределение силы по поверхности отражалось на графике в координатах: y-N/mm и х- %, но %-это отношение площади распределения силы по поверхности к общей площади образца, напыленным алюминием. На рис.1 видно, для образца , время напыления т-1мин., импульс распространяется почти по половине площади всего образца - 50%. Для образца , время напыления 4 мин, рис.2 всего лишь 10 %. Т.е импульс сконцентрирован в точке удара. Из 4-четырех видов образцов не разорванными остались образцы для т-4мин.

Рис.1 Рис.2

Графики рис.1 и рис.2 отражают качественную разницу распределения силы по поверхности. Для т-1мин, рис.1 импульс в точке нанесения и равномерное распределение силы почти по всей поверхности образца 56%. И рис 2., для т- 4мин овальное распределение силы только в точке нанесения импульса и занимаемая площадь - 10%.

Этот небольшой опыт показал, насколько значительно влияние времени напыления на прочностные характеристики. И это очень важно для практических задач, т.к. в вакуумных установках покрытие осуществляется на разные основы и разными материалами. В результате таких предварительных исследований можно выбрать для реальной задачи наиболее экономный и по характеристикам качественный вариант.

Было выполнено металлизированное покрытие алюминием на полипропиленовую пленку и лавсановую ткань на вакуумной магнетронной установке ВАТТ1000-4М, на полипропиленовую пленку в течении разных интервалов времени покрытых алюминием 1,2,3,4 минуты. Соответственно были получены 4-четыре разных образца пленки.

Были проведены исследования влияния теплового импульса на полученные образцы полипропиленовой пленки. Все образцы подвергались воздействию температуры от -100 до 400 Сц. Исследование влияния температуры на эти образцы проводилось на приборе DSC Q-200 TA, в научной лаборатории «Технология переработки перспективных композиционных материалов» методом дифференциально –сканирующей калориметрии, испытывали полученные образцы на наличие тепловых эффектов в интервале температур от -90с гр. До +400сгр. Со скоростью нагревания 5 град./мин.

Результаты эксперимента представлены на рис.1-.4.

Рис.1 без напыления Рис.2 время напыления 1мин

Рис.3 время напыления 4 мин Рис.4 все варианты 0,1,2,3,4 мин

Из полученных характеристик вариантов в данном эксперименте видно:

· без алюминиевого покрытия значения теплового потока имеет отрицательное значение и значительное уменьшение при температуре после 300 С ц.

· значительное увеличение теплового потока при всем диапазоне температур при напылении в 1 мин. и также отрицательный прорыв при 300 С.

· при покрытии за 2.3.4. мин. характеристики остаются на нулевом уровне и не меняются до 300 С, после 300С значительный прорыв уже положительный и интервал увеличения теплового потока увеличивается с увеличением времени напыления;

Далее был проведен опыт напыления алюминия в условиях вакуума на атласную хлопчатобумажную ткань на этой же установки, рис.5.

Рис.5 Рис.6

Представлены графики характеристики влияния температурного импульса

на кусочек атласной хлопчатобумажной ткани без напыления и верхний график после напыления алюминием.

Получены следующие результаты:

· тепловой поток имеет отрицательное значение и уменьшается с увеличением температуры

· имеет значительный отрицательный прорыв в диапазоне 250-300 градусов С

· уменьшается отрицательное значение при напылении алюминием, но сохраняет характеристику без покрытия

· остается в диапазоне отрицательных значений, ниже нуля.

После напыления отрицательное значение теплового потока уменьшается.

Это можно объяснить тем, что напыленный в вакууме алюминиевый слой уменьшает поглащение тепла, т.е. через ткань происходит увеличение теплового потока.

Во обоих случаях происходит прорыв значений теплового потока в окрестностях температуры 300-400 С. Это можно видимо объяснить физическими свойствами алюминия, например, температурой плавления алюминия и толщиной монослоя алюминия на поверхности исследуемых образцов.

Литература:

1 Т.Г. Булатова, А.В. Гаврилов Расчет и моделирование толщины покрытий, наносимых в вакууме. КНИТУ. 2011г., №5.,стр.109.

2 Т. Г. Булатова, А. В. Гаврилов, А.В. Аляев Исследование прочностных характеристик пленки на пропиленовой основе при вакуумном напылении. КНИТУ 2013г, т16, № 19, стр144.

Авторы : Булатова Т.Г. к.т.н., доцент каф.ВТЭУ КНИТехнолог.У

Аляев В.А. д.т.н., проф. каф ВТЭУ КНИТехнологУ