Графит құрамды қаптама алу технологиясын зерттеу

Ф. 7. 04-08

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. ӘУЕЗОВ АТЫНДАҒЫ ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Уринбаева. Ж. C.

Графит құрамды қаптама алу технологиясын зерттеу

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Мамандығы 5В072000-«Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»

ШЫМКЕНТ, 2016

Ф. 7. 04-09

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. ӘУЕЗОВ АТЫНДАҒЫ ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы кафедрасы

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: « Графит құрамды қаптама алү технологиясын зепттеу »

5В072000-« Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы бойынша

Шымкент, 2016

Ф. 7. 04-10

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. ӘУЕЗОВ АТЫНДАҒЫ ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Химиялық инженерия және биотехнология жоғары мектебі

Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы кафедрасы

5В072000-« Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы

Дипломдық жұмысты орындауға

ТАПСЫРМА №

Студент Уринбаева Жамал Сапаралыевна ХТ-12-1к4

(аты-жөні) (тобы)

Жұмыс тақырыбы: Графит құрамды қаптама алу технологиясын зерттеу

Университет бұйрығы бойынша бекітілген №1-103с 20. 10. 2014 ж.

Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі маусым, 2016ж.

Жұмысқа бастапқы мәліметтер

Дипломдық жұмыс сұрақтар өңдеу тізімі

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС МАЗМҰНЫ

ГРАФИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР ТІЗІМІ

Кестелер мен графиктер-2-3 дана

Принципалды технологиялық сызба-1 дана

Экономикалық кесте-1 дана

ҰСЫНЫЛАТЫН НЕГІЗГІ ӘДЕБИЕТТЕР

1. Сатаев М. С., Қошқарбаева Ш. Т., Түкібаева А. С. Коррозия процестері және оларды қорғау. Оқу құралы. - Шымкент. : М. Әуезов ат. ОҚМУ, 2009, 144 бет.

2. Қошқарбаева Ш. Т., Сатаев М. С., Ибрагимова Г. Н., Аманбаева Қ. Б. Гальваникалық қаптамалар технологиясы. Оқу құралы. - Шымкент: М. Әуезов атындағы ОҚМУ. 2014. - 108 б.

3. Піралиев С. Ж., Бутин Б. М., Байназаров Г. М., - Жайлау С. Ж., Ержанов Қ. Б. Жалпы химия. Общая химия/II том. Алматы. 2003 ж. 642 бет.

Тапсырманың берілген мерзімі «___ »2016ж.

Дипломдық жұмыстың ғылыми жетекшісіЖұлдызбаева С. Е.

Тапсырманы орындауға алған студент Уринбаева Ж. C.

Ф. 7. 04-11

Дипломдық жұмыс жазудың

КҮНТІЗБЕЛІК КЕСТЕСІ

Жұмыстың ғылыми жетекшісіЖұлдызбаева С. Е.

(қолы, күні)

Диплом орындаушыУринбаева Ж. С.

(қолы, күні)

Норма бақылаушы Жанмолдаева Ж.

(қолы, күні)

Андатпа

Дипломдық жұмыстың тақырыбы: Графит құрамды қаптама алу технологиясын зерттеу.

ХТ-12-1к4 тобының студенті Уринбаева Жамал Сапаралыевна.

Жетекшінің аты-жөні: Жұлдызбаева Салима Есболғанқызы.

Бұл дипломдық жұмыста көміртекті наноұнтақтары негізінде алынған наноқаптамалардың ғылыми зерттеулерінің нәтижелері келтірілген. Бірінші, көміртекті графитті наноөлшемде ұнтақтадық. Екіншіден, мыс пластинкасы сынамасы үлгісіне, осы алынған наноұнтақты құрамына енгізіп, щаңдату әдісі бойынша және электролитті қаптау әдісі бойынша қаптама алдық. Осы зерттеудің нәтижелері бойынша, I _a = 1А, 25 мин, Т=25 ^o C, электролиттік қаптау үрдісі, шаңдану әдісіне қарағанда сапасы жағынан жоғары сапалы қаптама алынды. Бұл наноқаптамалар деталдардың үйкелісін және қажау үрдісін кемітеді.

Физика - химиялық зерттеу әдістерімен алынған көмірграфит негізіндегі наноқаптаманың фазалық және минералогиялық ерекшеліктерін анықтадық.

Дипломдық жұмыс беттен, кестеден суреттен, қолданылған әдебиеттерден тұрады.

Нормативтік сілтемелер.

1. ӘН ОҚМУ 7. 15. 2010 дипломдық жұмысты ұйымдастыру.

2. ҚР СТ 1157-2002 Жоғары кәсіптік білім беру. Білім беру ұйымдарының сапа менеджменті жүйесі.

3. ҚР СТ 1158-2002 ҚР мемлекеттік стандарты. Жоғары кәсіптік білім беру. Білім беру ұйымдарының материалдық - техникалық базасы.

4. ҚР СТ 1. 12-2000 Қазақстан республикасының стандарттау жүйесі. Нормативтік текстік құжаттар. Құруға, баяндауға, рәсімдерге және мазмұнына қойылатын талаптар.

5. ҚР МЖМБС 5. 03. 016- 2008 ҚР мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты. Жоғары оқу орындарында курстық жұмысты орындау ережелері.

6. ҚР ОҚМУ 4. 08 -2010 құжатталған процедура. Құжаттарды басқару.

7. ҚР ОҚМУ 5. 01-2010 Құжатталған процедура. Мәліметтерді талдау сапа менеджменті жүйесінің нәтижелерін тұрақты жақсарту.

11. МЕСТ 12. 0. 002-74. Еңбек қауіпсіздігінің стандарты келесі анықтама береді: «Еңбек қауіпсіздігі» Техникалық талаптар.

12. МЕСТ 12. 1. 005-88. ССБТ. Жұмыс аймағының ауасына жалпы санитарлы- гигиеналық жалпы талаптар. Техникалық талаптар.

13. МЕСТ 12. 1. 007-76 ССБТ. Зиянды заттар. Қауіпсіздіктің жалпы талаптары мен классификациясы. Техникалық талаптар.

Анықтамалар

Композициялық - (комбинирленген) электрохимиялық қаптамалар (КЭҚ) екінші фаза деп аталатын өте ұсақ инертті бөлшектердің көп мөлшері бар тұнбаны білдіреді.

Химиялық ток көз - химиялық тотығу- тотықсыздану реакциясының энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын аспапты атайды. .

Электрод деп - электрохимиялық реакциясына қатысушылар арасындағы электрондар ауысуын қамтамасыз ететін электро- химиялық жүйенің бөлінбес бөлшегі.

Зарядтау қисықтары - электрод потенциалымен және берілген электр мөлшерінің арасындағы тәуелділікті көрсететін қисықтар.

Сыйымдылық дегеніміз- конденсатордың электрлік сипаттамасы.

Сепаратор (диафрагма) - электр энергиясының химиялық көзіне қарай қолданылатын термин.

Электролит дегеніміз - реагенттер, бір және көп компонеттіиондалатын ерітінділер

Белгілеулер мен қысқартулар

ПИБ-полиизобутилен

ПСГ-полиизобутилен маркасы

ГТШ-газотермиялық шаңдану

м - метр - үзындық;

m - кг, г, т - заттардың массалары;

кг - килограмм - масса;

т - тонна (1000 кг) - масса;

τ - с, мин, сағ - уақыт;

с - секунд - уақыт;

мин - минут (60с) - уақыт;

сағ - сағат (3600 с) - уақыт;

кгс/см ² - килограмм - күш сантиметр квадратына (9, 80665 *10 ^-4 Па) -

қысым;

моль (М) - моль - заттың мөлшері;

л - литр (1*10 ^-3 ) - көлем;

кг /м ³ - килограмм метр кубқа - тығыздық;

м/с - метр секундына - жылдамдық;

Кіріспе

Жұмыстың жалпы сипаттамасы.

Материалдық ресурстардың тапшылығының өсуіне байланысты металлургияның әлемдік дамуы ХХІ ғасырда металдарды тиімді пайдалануға және текқана үнемді легирленген қорытпаларды, жекелеп алғанда темір негізіндегі - болат пен шойын қорытпаларын пайдалануға бағытталған.

Конструкциялық материалдарға, машина жасау бұйымдарына талап етілген, пайдалану қасиеттерді беру металлургияда термиялық, химия-термиялық технологияны және бұйым бетін энергияның көздерімен өңдеуде пайдалануға негізделген. Мұндай әсер етудің нәтижесі болып бұйымның алғашқы бетінде құрылымдық өзгеруі болып табылады және бұл түрлендіру үдерісі немесе беттік қаптау деп аталады. Ғылыми-техникалық әлеуеттің

деңгейі, жалпы түрде өркениеттің деңгейі - бұл жаңа материалдың қажеттілігін анықтайды. Қажеттілік әсіресе XX ғасырдың соңғы он жылдығы мен XXI ғасырдың басында жоғары дәрежеге жете бастады. Қазіргі уақыттағы ең басты мәселе металдың коррозиясы және тозуымен күресу болып табылады. Бұл әсіресе бұйымдар, машина, агрессивті ортада: теңіз суы, көптеген қышқылдар, әртүрлі тұздарды өңдеуде, көмір мен руда және т. б өндірістерінде көп кездеседі. Соңғы жылдарда жүргізілген отандық және

шетелдік зерттеу жұмыстары, наноқұрылымды керамикалық және композициялық бұйымдардың дәл пішінін дайындауда, жоғары төзімділіктегі және кесуші құрал - саймандарды өндіру үшін наноқұрылымдық қатты қорытпаларды алу, наноқұрылымды ұрмалы төзімді термо және коррозияға беріктілігі жоғары қаптамаларды жасап шығарудың конструкциялық материалдарды жасау аймағының негізгі бағыттарының келешегі зор екендігін көрсетеді Ғылыми-техникалық прогресс пен даму деңгейлері жаңа материалдар жасаудың қажеттілігін арттырады . Композиттік электролиттік қаптамалар осы мәселені шешуде басты рөл атқарады. Композиттік элек-тролиттік қаптамалар-бұл металдық матрицадан тұратын және айрықша физика-химиялық қасиеттерге ие, дисперстік фазалары бар электролиттік композит болып табылады. Дисперсті болшектер 100 нм - ден кіші болса,

онда олар наноматериалдардың қатарына кіреді және дисперсті бөлшектер металдық матрицаның қасиеттерін түбегейлі өзгертеді. Сондықтан бұл композиттік электролиттік қаптамалар түсінігін жеке топқа бөліп реттейді, ал ең бастысы нанокомпозиттік электролиттік қаптамалар мен негізгі зерттеу жұмыстары олардың құрылымы мен қасиеттерін нақтылай түседі. КМ қасиеттері барлық кезде бұйымдардың немесе концентрациялардың барлық көлемінде талап етілмейді тек белгілі қалыңдықтағы жұқа қабатында ғана пайдалану шарттарына байланысты қапталса жеткілікті. Нанокомпозициялық электролиттік қаптамалар (нано-КЭҚ) әдісі дисперсті бөлшектер мен негізгі металды электролиттік бірге тұндыруға (жабыстыруға) жұқа қорғаушы қабатты композит түрінде алуға мүмкіндік береді

Дипломдық жұмыстың өзектілігі:

Өнеркәсіптің әр түрлі салаларының дамуы көміртекті материалдардың ассортиментін кеңейтуді талап етеді және осы себептен көміртекті материалдардың жаңа шикізат көздерін іздестіру үнемі назарда болып отыр.

Көміртегі негізіндегі материалдар ғылым мен техниканың көптеген салаларында кеңінен қолданыс тапқан. Оның шикізат көздері болып газ және сұйық көмірсутекті шикізаттар, тас және қара көмір, антрацит, торф және ағаштар табылады. Сонымен қатар өсімдіктердің жемістеренің сүйектері мен күріштің қабықшаларынан көміртекті материалдарды алу зерттеулері елімізде, сондай-ақ шетелдерде жүргізіліп жатыр. Көміртегі негізіндегі материалдар қазіргі кезде полимерлі композициялық материалдар, катализаторлар, жоғары температуралық металлургиялық және химиялық процестерде тотықсыздандырғыштар; көміртекті материалдар негізіндегі қаптамалар құрылыс конструкцияларында және газтасымалдағыштарда қорғаушы қабаттар ретінде және т. б. салаларда қолданылады. Графит негізіндегі бұйымдар оның ерекшелік қасиеттеріне қарай қазіргі таңда әсіресе аэрокосмостық техника кеңірек қолданады. Оның негізгі кемшілігі тотықан атмосферада ыстыққа беріктілігі төмен. Графит негізіндегі композициялық материалдардың тотығу үрдісі 450 ^о С - тан жоғары температурада байқалады. Ыстыққа беріктілігін жоғарылату үшін силицирлеу және боросилицирлеу қолданады. Боросилицирленген графит негізіндегі бұйымдар 1200 ^о С температурада шектеулі уақытта жұмысқа жарамды.

Металдардың негізінде жаңа құрамды нанокомпозициялық қаптама алуды өңдеу қазіргі кезде белгілі бір детальдардың және двигательдердің жұмыс жасау мерзімін ұзартуға, оларды коррозиядан қорғау, қажудан қорғауға, үйкелісін азайтуға септігін тигізеді. Менің зерттеу жұмысымда көміртек графит құрамды алынған ұнтағы негізіндегі алынған қаптамаларым осы кемшіліктерді жоюға негіз болады.

Дипомдық жұмыстың мақсаты мен міндеті : Ғылыми зерттеу жұмысымның мақсаты - әртүрлі двигательдердің жұмыс жасау мерзімін ұзартуға, оларды коррозиядан қорғау, қажудан қорғауға, үйкелісін азайтуға септігін тигізетін көміртекті графит құрамды қаптама алу болды.

Қаптамаларды қалыптастыру бұйымның жұмысшы

беттігіне ұнтақты материалдарды жалатумен жəне содан соң беріктендірумен жүзеге асырылады. Бұл кезде ұнтақты еркін салу жəне оның алдын ала бекітілуінің əртүрлі əдістері қолданылады. Ұнтақты еркін салу кезінде ұстау қалыптастырғыш орлармен немесе арнайы құрылғылармен қамтамасыз етіледі. Бұйымның бетінде ұнтақты материалдарды бекіту үшін байланыстырғыш материалдар қолданылады, мысалы, эмальдау

кезіндегі шликерлер типті. Қалыптанған ұнтақты қабаттың беріктендірілуі жүргізіледі: жоғары температуралы күйежентектеумен; жарылыс технологиясын қолданып балқытумен электромагниттік əсермен, электржанаспалы пісірілумен жəне т. б.

Ғылыми жаңалығы :

- көміртекті графит негізінде наноөлшемді ұнтақ алу

- көміртекті графит негізінде композициялық қаптамалар алу.

Практикалық қажеттілігі: Қазіргі уақыттағы ең басты мәселе металдың коррозиясы және тозуымен күресу болып табылады. Бұл әсіресе бұйымдар, машина, агрессивті ортада: теңіз суы, көптеген қышқылдар, әртүрлі тұздарды өңдеуде, көмір мен руда және т. б өндірістерінде көп кездеседі. Қаптаманы жалату электролитті былауларда жүзеге асырылады. Көбінесе мұндай қаптамаларды электролиттік немесе гальваникалық деп атайды. Кеңінен таралғаны металдармен электролиттік қаптау: никельдеу, хромдау, мырыштау жəне басқалары.

Осы көміртекті графит негізінде алынған қаптамалар өндірістегі аппаратура детальдардың коррозиядан қорғайды, қажудан қорғайды, үйкелісін азайтады.

Дипломдық жұмыстың теориялық және әдістемелік негіздері және практикалық базасының айқындығы: Зерттеу жұмысымда көміртекті графит негізінде наноөлшемді ұнтақ алынды. көміртекті графит негізінде қаптамалар алынып, оның микроқұрылымы мен құрамы анықталды.

Зерттеу нысаны: Көміртекті графит негізіндегі наноұнтақ, құрамды поликомпонентті наноқаптама.

1. ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ. ПАТЕНТТІК ІЗДЕНІСТЕР.

1. 1 Графитті қаптама

Құрамында кремний карбиді бар композициялық материалдар отыз бес жылдан астам уақыттан бері реактивті инфильтрация әдісі арқылы алынып келінді. Жалпы алғанда мұндай реактивті инфильтрация әдісі құрамында кремний карбидімен көміртек бар балқытылған кремнийді кеуек массамен вакуумде немесе орташа инертті атмосфералы қоршаған ортада жанастыруға негізделген. Балқытылған кремний көміртекпен кремний карбидін түзе отырып реакцияға түсетін массаға капиллярлы әсер салдарынан жібіген күйге өтеді. Бұл жерде кремний карбиді өзара әсерлесті болып табылады. Осындай жолмен алынған композициялық материал құрамында кремний карбиді мен күйіп кетпеген кремний бар (өзара әсерлес болып табылады) және қысқартылған күйік бар Si/SiC ретінде түсіндіріледі. Мұндай композициялық материалдарды алуға арналған процесс өзара байланысты атқа ие «реакциялық қалыптасу», «реакиялық байланыс» немесе «реакциялық инфильтрация».

Тейлор (Taylor) (АҚШ патенті №3205043) сондай ақ құрамында кремний карбиді бар тығыз материалды кремнийді кеуек материалда реактивті инфильтрация жолымен алды. Тейлор Попперден айырмашылығы алдымен майдаланған кремний карбидінен тұратын брикетті алды, содан соң барып пайда болған массаға қажетті көміртектік мөлшерін қосты. Тейлор өзінің өнертабысын жүзеге асыру барысындағы бір нақты нұсқасында көміртекті карбонизирленген қарашайыр түрінде қосты, содан соң барып құрамында кремний карбиді мен инфильтрленген қарашайыр бар массаны қарашайырды ыдырату үшін қыздырды. Қалыптасқан массаны содан соң барып кремний қатысында 2000°С температурада қыздырады, оның мақсаты кремнийдің қалыптасқан масса кеуектеріне енуін тудыру және кремний карбиді түзілу үшін көміртек қосу арқылы реакцияны жүргізу. [1]

Хиллинг (Hilling) және оның "Дженерал Электрик Компани" компаниясындағы қызметтестері басқада әдістерді қолданды, яғни олар құрамында Si/SiC бар талшықты композициялық материалдардың түрлерін көмір талшықтарынан брикеттерді реактивті инфильтрация әдісімен алды.

Чианг (Chiang) және басқалар (АҚШ №5509555 патенті ) құрамында Si/SiC бар композициялық материалдардың алу жолын сипаттады, оған орай олар кремнийді балқымасын инфильтрат ретінде қолданды. Бұл балқыманы инфильтрлейтін брикет құрамында көміртегі болуы мүмкін, табиғаты бойынша көмртекпен байланысады, өте аз жадайда Мо, W немесе Nb, карбид, SiC, TiC немесе ZrC, нитрид, Si ₃ N ₄ , TiN немесе AlN, оксид, ZrO ₂ немесе Аl ₂ O ₃ , немесе инертті металл қосылыстар MoSi ₂ немесе WSi ₂ сияқты немесе олардың қоспалары қолданды. Сұйық инфильтрат құрамына кремний мен алюминий, мыс, мырыш, никель, кобальт, темір, марганец, хром, титан, күміс, алтын, платина сияқты металлдар және олардың қоспалары кіреді.

Чианг және т. б. басқалардың өнертабысы бойынша брикет ретінде кеуекті көмір қолданылуы мүмкін ал сұйық инфильтрат балқымасы ретінде құрамында кремний мөлшері шамамен 90ат. %-тан 40 ат. %-қа дейін болатын және алюминий мөлшері 10 ат. % тан 60 ат. % қа дейін болатын кремний балқымасы мен алюминий балқымасы қолданылуы мүмкін, сонымен қатар брикетті кремний мен алюминиймен 900°С ден 1800°С-ге дейінгі температурада жанасуы мүмкіндігі бар, мұнда өте аз мөлшерде кеуек көмір кремний карбидін түзе отырып әсер етеді. Тура осындай әдіс арқылы алынған тығыз композициялық материалдың фазалық құрамын сипаттауға болады, оның құрамына кремний карбидін аз мөлшерде бір фазасына кремний мен алюминий балқымасы, табиғаты бойынша таза алюминий мен оның қоспалары кіреді. Брикеттегі көп құрамында көміртекті белгілі бір мөлшері бар құрам бөлікті сұйықтықты инфильтрациялаудың бір мәселесі инфильтраттың химиялық құрамы инфильтраци кезінде кенеттен өзгеріп кетуі мүмкін, сондай ақ брикет аясында бір орыннан басқа орынға алмасып кетеді. Нәтижесінде көрсетілгендей инфильтрат құрамына басында 54 ат. % Si және 46 ат. % Сu бар, алайда нфильтрациядан соң көміртек брикеті мыс мөлшері бойынша 100% құрады. Мұндай құрамдағы тез өзгерулер өңдеуді қиындатуы мүмкін; балқыма құрамында басында шамамен 30 ат. % Si және 70 ат. % Сu болған, инфильтрацияға жету үшін қысым қажет болған. Қысыммен инфильтрациялау күрделі және қымбат құрал жабдықтарды қажет етеді, және әдетте осы жолмен алынатын олардың мөлшері мен бөлшектерінің формасына қатаң талап қойылады.

... жалғасы

Тигельді балқыту пешінің артықшылықтары

Металдарды индукциялық балқыту пештері

Қазақстан жеріндегі пайдалы қазбаларына жалпы шолу

Полимерлер туралы ғылымның пайда болуы. Полимерлер туралы түсінік

Құйма жасау технологиясы және технологиялық құрал- жарақтары

Пісіру процесінің мәні

Фуллерендердің пайда болуы

Фуллерендердің оптикалық қасиеттері

Беттік қабатын өңдеу технологиясы

Қазақстан металлургиясы, қазіргі жағдайы мен жетістіктері

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс