CC BY
109
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ
УДК 669.056.9:620.3
УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ КОНСТРУКЦИОННОГО И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В. Е. Ваганов,
ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Ключевые слова: электрохимия; углеродные наноструктуры; композиционные покрытия; микротвердость
Введение. Прогресс современной техники все более зависит от успехов в создании новых материалов. Такими материалами, в первую очередь, являются композиционные электролитические покрытия (КЭП) с углеродными наноматериалами (УНМ). Электрохимический способ их осаждения является перспективным вследствие простоты состава и стабильности электролитов во времени, высокой скорости осаждения КЭП и относительно низкой их стоимости [1]. Лидирующее место среди большого числа армирующих наполнителей в КЭП занимают высокопрочные и высокожесткие углеродные наноматериалы [2]. Наиболее перспективными областями применения их в качестве функциональных считаются следующие: в суперконденсаторах; аккумуляторных батареях; сенсорах; накопителях водорода.
Композиционные электрохимические покрытия (КЭП) обладают также рядом механических свойств, выгодно отличающих их от свойств осадков металлов и сплавов. Сохраняя высокую пластичность, тепло- и электропроводность металлов, КЭП превосходят их по твердости, триботехническим свойствам, жаростойкости [3; 4]. Структура и свойства КЭП зависят от природы и размеров наполнителей (порошковых материалов), их количества в покрытии и взаимодействия с металлической матрицей. В качестве матрицы могут выступать никель, хром, медь и другие металлы [5].
Исследование свойств никелевого композиционного электролитического покрытия с углеродными наноструктурами. Для получения углеродных нанотрубок мы использовали метод каталитичекого пиролиза смеси пропан-бутан на катализаторе NiO/MgO при температурах 600 — 650оС. Полученный углеродный наноматериал представляет собой длинные полые волокна, сформированные графеновыми плоскостями, определенным образом ориентированными по отношению к продольной оси волокна. В свою очередь, волокна образовывают плотно переплетенные микрообразования, что, прежде всего, связано с морфологическими особенностями применяемого катализатора. Средний диаметр нановолокон составляет 30 — 40 нм, а длина — единицы мкм. Насыпная плотность УНМ составляет 560 кг/м3, при этом количество структурированного углерода в материале не менее 95 %.
Для получения композиционных электрохимических покрытий мы использовали электролиты никелирования следующего состава (табл. 1).
Таблица 1
Составы электролитов для получения КЭП
№ электролита Концентрация компонентов электролита, г/л
№80^7^0 №С1 Н3ВО3 формалин 1,4 бутиндиол MgS04
1 250 - 300 50 - 60 25 - 40 0,1 - 0,3 0,05 - 0,1 -
2 140 - 150 5 - 10 25 - 30 - - 20 - 30
На первом этапе проводился электролиз с целью получения чистого никелевого покрытия. Покрытие осаждалось на подложку (катод) из меди М1к. Для удаления возможных химических загрязнений катод перед применением подвергался механической обработке мелкозернистой наждачной бумагой и протирался этиловым спиртом. Затем для получения КЭП к электролиту
Первым этапом стандартизации системы организации строительного производства явилось представление ее структуры и выработка однозначности терминов и определений составляющих. В то же время в различных нормативных и методических источниках организация строительного производства как система представлена неоднозначно с большим разбросом ее составляющих. Наиболее полно она приведена в бывшем СНиП 3.01.01.-85 «Организация строительного производства», основными составляющими ее являлись -подготовка строительного производства, документация по организации строительства и производству работ, материально-техническое обеспечение, механизация и транспорт, организация труда, обеспечение качества строительно-монтажных работ, оперативно-диспетчерское управление, требования к организации строительного производства в условиях реконструкции объектов, охрана окружающей среды. Что же касается СП 48.13330.2011 СНиП 12-01-2004 «Организация строительства» (актуализированная редакция), то в этом документе организация строительного производства представлена частично - подготовка к строительству, строительные работы, контроль качества строительства и надзор за строительством.
Анализ различных источников и экспертные заключения специалистов показали, что в системе организации строительного производства следует обязательно выделить три уровня -строительно-монтажная организация, объект, производственно-комплектовочная база (рис. 1).
В основу деятельности строительно-монтажной организации заложена производственная программа, в соответствии с которой устанавливается последовательность и сроки поточного выполнения работ, их взаимная увязка во времени с целью достижения полной загрузки и ритмичной работы производственных подразделений в плановом периоде.
Рис. 1. Организация строительного производства
Кроме того, здесь же разрабатывается сводная ведомость поставки технологических комплектов строительных материалов, деталей, конструкций и инженерного оборудования на объекты производственной программы строительно-монтажной организации в увязке с работой производственных подразделений и сроками возведения отдельных зданий, сооружений, их частей и выполнения отдельных видов работ. Естественно, что предпосылки эффективной организации строительного производства закладываются на соответствующих стадиях планирования строительного производства и, прежде всего, в части совершенствования структуры управления, подготовки кадров и развития средств производства.
Кроме того, на уровне строительно-монтажной организации решаются такие важные вопросы организации строительного производства, как создание системы качества
строительной продукции, формирование (аренда) парка строительных машин и автотранспортных средств.
Применительно к уровню объекта выделены такие составляющие организации строительного производства, как подготовка к строительству объекта, методы и формы организации строительства, подготовительные работы, организация производственного быта, оперативно-диспетчерское управление, контроль качества строительно-монтажных работ и др.
Развитие производственно-комплектовочной базы включает традиционные вопросы -определение потребности в материалах и оборудовании, их приобретение и комплектация, организация складского хозяйства.
В результате для трех основных видов строительной деятельности - новое строительство, реконструкция и капитальный ремонт на основе вышеуказанного анализа выделены элементы, составляющие предмет стандартизации (рис. 2).
Рис. 2. Система стандартизации в области организации строительного производства
Следует отметить, что система стандартизации организации строительного производства разработана в развитие СП 48.13330.2011 СНиП 12-01-2004 «Организация строительства» (актуализированная редакция) и направлена на:
- обеспечение безопасности зданий и сооружений в процессе строительства (реконструкции) и законченных строительством (реконструкцией) объектов;
- систематизацию и унификацию существующих и новых положений по организации строительного производства;
- обеспечение энергосбережения и безопасности работ на строительной площадке для окружающей природной среды и людей.
Разработка и введение в действие стандартов позволит:
- повысить качество организации строительного производства с сокращением продолжительности и трудоемкости строительства объектов;
- обеспечить экономический, ресурсный, социальный, а в некоторых случаях и экологический эффект работы строительных организаций;
- разработать и массово применять типовые решения временной строительной инфраструктуры с формированием модулей мобильных зданий, ограждений, блоков коммуникаций и т. п.;
- обеспечить в процессе производства работ безопасность жизни и здоровья рабочих, инженерно-технических работников, служащих, младшего обслуживающего персонала и
охраны;
- достигнуть рациональных организационно-технологических решений на всех переделах пионерного, подготовительного и основного периодов строительства предприятий, зданий и сооружений.
К настоящему времени разработано пять стандартов - «Организация строительного производства. Общие положения», «Организация строительного производства. Подготовка и производство строительных и монтажных работ», «Организация строительного производства. Новое строительство. Организация строительной площадки», «Организация строительного производства. Снос (демонтаж) зданий и сооружений», «Правила подготовки к сдаче-приемке и вводу в эксплуатацию законченных строительством жилых домов».
Первый стандарт определяет структуру организации строительного производства -планирование и подготовка строительного производства, организация выполнения строительно-монтажных работ, оперативное управление, организация материально-технического обеспечения, механизация работ и организация работы транспорта, управление качеством строительной продукции, организация труда и производственного быта строителей.
Стандарт содержит общие положения, включающие единые требования к проектированию организации строительства и производства работ, к применяемым методам организации строительства, бригадным и мобильным формам организации работ, составу и содержанию организационно-технологической документации и др. Так, например, применительно к методам организации строительства изложены требования к применению поточных методов, узлового метода возведения сложных объектов и крупных промышленных комплексов, комплектно-блочного метода строительства производств и установок, порядку их применения, определению пространственных и временных параметров, принятию организационных решений.
Раздел «Проектирование организации строительства и производства работ» включает градацию объектов по степени сложности, требования к проектам производства работ, оценку рациональности их решений.
Второй стандарт «Организация строительного производства. Подготовка и производство строительных и монтажных работ» включает требования к организации строительного производства на объектах в подготовительный период и на стадии выполнения строительных и монтажных работ при возведении новых и реконструкции существующих зданий и сооружений производственного и непроизводственного назначения. В частности, в разделе «Подготовка объекта к строительству» подробно излагаются положения - организационные мероприятия, разрешение на строительство, обеспечение строительства проектной и рабочей документацией, приемка строительной площадки и геодезической разбивочной основы, заключение договоров субподряда на обеспечение материально-техническими ресурсами и лабораторный контроль, проекты производства работ, организация работ подготовительного периода, предварительная подготовка территории, инженерная подготовка территории, формирование бытовых городков строителей, создание нормативного запаса материалов, изделий и конструкций.
В разделе «Производство строительных и монтажных работ» излагаются требования к материально-техническому обеспечению, механизации строительно-монтажных работ, доставке строительных грузов, управлению качеством работ, оперативно-диспетчерскому управлению, охране окружающей среды.
В стандарте «Организация строительного производства. Организация строительной площадки. Новое строительство» впервые изложены единые требования к составу, размещению и эксплуатации временной строительной инфраструктуры - ограждение территории строительной площадки и участков производства работ, размещение монтажных кранов и механизмов, внутрипостроечные дороги, организация складского хозяйства, бытовые городки строителей, площадки укрупнительной сборки конструкций и элементов, пункты мойки колес, электроснабжение строительной площадки, водоснабжение строительной площадки, снабжение сжатым воздухом, кислородом и ацетиленом, уборка территории строительной площадки, размещение информации, противопожарные средства.
Стандарт «Организация строительного производства. Снос (демонтаж) зданий и сооружений» также впервые обобщил положения в виде требований к разборке объектов и включил подготовительные мероприятия, разборку и перекладку подземных сетей, демонтаж оборудования, внутренних инженерных систем и элементов отделки, способы сноса и демонтажа зданий и сооружений, выбор средств механизации, обеспечение безопасности
выполнения работ и населения, мероприятия по охране окружающей среды.
Стандарт «Организация строительного производства. Правила подготовки к сдаче-приемке и вводу в эксплуатацию законченных строительством жилых зданий» распространяется на вновь построенные и реконструируемые жилые здания и устанавливает правила их подготовки к сдаче-приемке и вводу в эксплуатацию. В стандарте имеется раздел, посвященный особенностям приемки в эксплуатацию жилых зданий с квартирами свободной планировки. Это новый и достаточно компромиссный материал. С введением в действие этого стандарта достигается решение следующих задач:
- оптимизируется процедура и порядок подтверждения соответствия объектов жилищного строительства на этапе приемки и ввода в эксплуатацию законченного строительством объекта;
- обеспечивается перевод значительной доли строящегося под самоотделку коммерческого жилья, из разряда стихийной в системную, строго регламентируемую, с четким распределением прав и обязанностей между участниками строительства;
- определяются требования, позволяющие производить приемку и ввод в эксплуатацию многосекционных жилых домов и жилых домов со встроенно-пристроенными помещениями отдельными этапами с необходимыми конструктивными и инженерными системами, для создания качественной среды обитания;
- в процедуру приемки вводится установленная законодательством Российской Федерации обязанность застройщика в подтверждении соответствия законченного строительством объекта, требованиям энергетической эффективности;
- устанавливается порядок документооборота, сохраняющий актуальность комплекта проектной и исполнительной документации жилого дома на всех этапах его жизненного цикла.
В ближайшую перспективу намечено разработать такие стандарты как «Организация строительного производства. Реконструкция зданий и сооружений», «Организация строительного производства. Технологическая карта» и др.
Следует также отметить, что процесс разработки стандартов в системе стандартов организации строительного производства не заканчивается разработкой последнего по плану стандарта. В процессе их применения появятся новые законодательные акты и накопленный практический опыт, которые потребуют перманентного внесения изменений и дополнений в их редакцию.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Олейник П. П. Организация строительного производства / П. П.Олейник. — М. : МГСУ, АСВ, 2010. — 572 с.
2. Олейник П. П. Оценка уровня мобильной строительной системы / П. П. Олейник, В. И. Бродский. - М. : Вестник МГСУ, 2011. — № 1. — С. 248.
3. Король Е. А. Решение задач организационно-технологического моделирования строительных процессов / Е. А. Король, С. В. Комиссаров, П. Б. Коган, С. Г. Арутюнов. — М. : Журн. «Промышленное и гражданское строительство», 2011. — № 3. — С. 43.
4. Олейник П. П. Терминологический словарь в области организации, планирования и управления строительством / П. П. Олейник, Б. Ф. Ширшиков. — М. : АСВ, 2010. — 80 с.
5. Нестеров А. О. Проблемы организации строительства объектов недвижимости в строительном комплексе Российской Федерации / А. О. Нестеров // Междунар. сб. науч. тр. «Модернизация инвестиционно-строительного и жилищно-коммунального комплекса». — М. : МГАКХиС, 2011. — С. 438.
6. Олейник П. П. Организация строительства объектов мобильными формированиями / П. П. Олейник, Б. Ф. Ширшиков // Монография. — М. : МГСУ, 2008. — 421 с.
7. Олейник П. П. Принципы опережающей инженерной подготовки строительных площадок / П. П. Олейник, В. И. Бродский // Журн. «Промышленное и гражданское строительство». — М., 2011. — № 3. — С. 38.
добавлялась суспензия УНМ, которая изготавливалась следующим образом. Навеску УНМ переносили в стакан с электролитом и перемешивали на магнитной мешалке при подаче воздуха примерно в течение 1 - 5 минут.
Концентрация УНМ в составе электролита изменялась в соотношениях: 1, 10, 20, 40 г. на 1 литр исходного электролита. Полученные экспериментальные образцы покрытий маркируются X - Y, где X - номер исходного электролита, а Y - количество добавленного УНМ. Время электролиза соответствовало получению толщины покрытия около 20 мкм.
Изучение морфологии поверхности КЭП проводилось на растровом электронном микроскопе Quanta 200 3D в диапазоне увеличений от 200 до 50 000. При определении механических свойств полученных КЭП измерялась микротвердость по Виккерсу на твердомере ПМТ-3 при нагрузке 10 г и на CSM Instruments, Швейцария.
Износостойкость КЭП определяли с помощью автоматизированной машины трения (CSM Instruments, Швейцария). Методика исследований строилась по схеме шарик-диск и соответствовала международным стандартам ASTM G99-959 и DIN50324. В процессе испытаний определяли коэффициент трения и силу трения пары шарик-диск (исследуемая поверхность). Оценивали износ образцов и контртел. В качестве контртела использовали шарик диаметром 6 мм из стали 100Сг6 (аналог стали ШХ15). Испытания проводились на воздухе при нагрузке на держатель контртела 5 Н и 1 Н и скорости вращения 5 см/с и 10 см/с. Путь трения составлял 24 м и 200 м.
Кроме того, также осуществлялось скретч-тестирование образцов КЭП. Скретч-тестирование предназначено для механических испытаний, изучения свойств поверхности тонких покрытий, таких как адгезия, хрупкость, деформация, отслаивание и износостойкость путем испытания царапаньем, а также коэффициент трения. Метод основан на контролируемом царапании алмазным индентором на выбранном участке образца. Наконечник индентора перемещается по поверхности образца с постоянной, возрастающей или прогрессивной нагрузкой. При определенной критической нагрузке покрытие начнет разрушаться.
Для установления кинетических закономерностей осаждения КЭП были получены поляризационные кривые. Поляризационные кривые осаждения никеля и КЭП были сняты в диапазоне плотностей тока от 0 до 2 А/дм2, что соответствует рабочим плотностям тока указанных электролитов. Как показали исследования? полученные поляризационные кривые как для первого состава? так и для второго практически не зависят от концентрации УНТ в растворе электролитов.
Необходимо отметить, что полученные величины потенциалов в приведенном диапазоне плотностей тока близки к значениям, приведенным в [6] для электролитов никелирования наноматериалов.
Внешний вид покрытий, полученных из электролита № 1, показан на рисунках 4 - 6. Морфология поверхности покрытий 1 - 0 и 1 - 1 существенно различается. Эталонный образец (рис. 1, а) сформирован с зернами никеля диаметром от 0,4 до 1,5 мкм, объединенными в фрактальные образования размером около 6 - 8 мкм. Поверхность образца 1 - 1 даже при максимальном разрешении микроскопа не выявляет фрактальную структуру материала (рис. 1, б). При этом осадок явно твердый и напряженный, о чем свидетельствует появление трещин.
Рис. 1. Изображение поверхности электролитического слоя никеля и КЭП (увеличение 1 000): а - образец 1 - 0; б - образец 1 - 1
По-видимому, равномерное осаждение покрытия обусловлено тем, что частицы УНМ разделяют никелевые катионы и их конгломераты, препятствуя росту значительных зерен. Хорошая встраиваемость углеродных наночастиц в никелевую основу покрытия объясняется тем же процессом, что определяет их перенос к катоду, а именно адсорбцией катионов металла. С увеличением концентрации углеродные наночастицы в электролите могут образовывать конгломераты. В результате на поверхности электролитического осадка формируется некоторое количество грубых глобулярных образований. Аналогичные образования регистрируются и на поверхности образцов 1 — 10, 1 — 20 и 1 — 40. Количество глобул на поверхности электрода увеличивается соответственно увеличению содержания УНМ в растворе. Эти образования имеют шаровидную форму и их размеры колеблются от 0,8 до 8 мкм. Поверхность образца 1 — 40 становится похожа на поверхность эталонного образца 1 — 0, но зёрна никеля крупнее (от 1,0 до 4,0 мкм).
Образцы, полученные из электролита № 2 (рис 2, а), более мелкокристаллические, поэтому мы сочли целесообразным привести их при большем увеличении. Структура поверхности полученных из него покрытий тоже существенно изменяется при внесении в него УНМ. При концентрации наноуглерода 1 г/л происходит значительное измельчение зерна до размеров около 100 нм (рис. 1, б). При увеличении концентрации до 10 г/л структура осадка меняется мало (рис. 8, а). Однако регистрируется начало процесса изменения структур, образующих поверхность электролитического осадка, а именно формирование более крупных кристаллитов. С ростом концентрации УНМ в электролите размер структур, образующих покрытие, увеличивается.
Таким образом, полученные покрытия можно разделить на два типа подобия поверхности, определяемые количеством углеродного наноматериала в электролите. К первому типу можно отнести образцы 2 — 0 и 2 — 1, которые характеризуются почти ровной поверхностью. Второй тип представляют образцы 2 — 10 и 2 — 20, в структуре которых присутствует большое количество относительно крупных образований дендритного типа.
Рис. 2 (а, б). Поверхности покрытий, полученных из электролита № 2: а - образец 2 - 1; б - образец 2 - 20
Результаты измерения твердости на КЭП, полученных из электролита № 1, приведены на рисунке 3. Из приведенных данных видно, что микротвердость никелевого покрытия без УНМ составляет 304 кгс/мм2. Это практически совпадает с литературными данными по микротвердости электролитического никеля (от 260 до 300 кгс/мм2) [7]. При введении уже 1 г/л УНТ в раствор твердость покрытия увеличилась до 378 кгс/мм2 (приблизительно на 20 %). Дальнейшее увеличение содержания УНТ в растворе приводит к некоторому уменьшению микротвердости до 372 кгс/мм2. Для образцов 2 — 0 и 2 — 1 средние значения микротвердости составили соответственно 353 и 381 кгс/мм2. Микротвердость медной подложки 149 кгс/мм2.
Исследование износостойкости, коэффициента трения и условий разрушения покрытия проводились в соответствии с методиками, описанными в работах [8; 9]. Сила трения на никелевом покрытии, полученном из электролита № 1, составляла 1,34 Н. Образцы КЭП с УНМ показали улучшение фрикционных свойств поверхности. У образцов 1 — 1 и 1 — 10 силы трения уменьшились до ^ = 0,8 Н и ^ = 0,825 Н соответственно. На образце 1 — 20 сила трения несколько возросла, до 1,075 Н, а на образце 1 — 40 до 1,15 Н. В целом, КЭП на основе никеля с УНМ показали уменьшение величины трения на 14,8 — 41 %.
Ц,
жП
370-
зн>-
350340. 330320310-
эоо-
« С™, г/л
Рис. 3. Зависимость микротвердости КЭП по Виккерсу от содержания УНМ
в электролите
При испытаниях образцов, полученных из электролита № 2, нагрузка на контртело составляла 1 Н. Установлено, что с увеличением концентрации УНМ сила трения уменьшается. Уменьшение силы трения составило 3,2 % для образца 2 — 1, 33 % для образца 2 — 10 и 46 % для образца 2 — 20.
Были также определены коэффициенты трения, величины которых приведены в таблице 2. Отмечено некоторое увеличение коэффициента трения в ходе испытаний. Это, по-видимому, связано с увеличением пощади трения и образования микрозадиров вследствие износа контролируемых образцов.
Таблица 2
Зависимость коэффициентов трения от содержания УНТ в КЭП
Номер Содержание УНМ в Коэффициент трения
образца электролите, г/л Начальный При испытании
1 - 0 0 0,23 0,31
1 - 1 1 0,12 0,2
1 - 10 10 0,15 0,18
1 - 20 20 0,21 0,22
1 - 40 40 0,22 0,24
2 - 0 0 0,78 0,88
2 - 1 1 0,7 0,83
2 - 10 10 0,31 0,75
2 - 20 20 0,165 0,683
Для КЭП, полученных из электролита № 2, произведена количественная оценка износостойкости покрытия. Количественная оценка износостойкости образца проводилась по фактору износа Ж (мм3/(Н-м)) [10; 11]:
ж=V,
РЬ
где V - объём удалённого материала, мм3;
Р - нагрузка, Н;
Ь - путь трения, м.
Объём удалённого материала образца определялся по формуле:
V = 51
?
где 5 - площадь поперечного сечения дорожки износа, мм2;
I - длина окружности, мм.
При расчете величины износостойкости образца толщина покрытия предполагалась одинаковой и равной 0,018 мм. Результаты расчетов представлены в таблице 3.
В дальнейшем были проведено скретч-тестирование никелевых покрытий, полученных также из электролита № 2. Наконечник индентора перемещался по поверхности образца с нагрузкой, увеличивающейся от 0,9 Н до 20 Н с постоянной скоростью роста 5 Н/с. Показано,
что нарушение сплошности осаждённого слоя на образце 2-0, происходит при нагрузке 6,89 Н (рис. 4, а).
Таблица 3
Параметры износостойкости образцов
Номер образца Толщина слоя, мм Объём, мм3 Фактор износа, Ж, мм3/(Н-м)
№ 2 - 0 0,018 1,15 0,036
№ 2 - 1 0,018 0,96 0,024
№ 2 - 10 0,018 1,03 0,0206
№ 2 - 20 0,018 1,05 0,021
Аналогичные разрушения КЭП на образце 2 — 1 зарегистрированы при нагрузке 7,42 Н, что на 7,7 % выше, чем у эталонного образца. На образце КЭП 2 — 10 не зарегистрировано таких разрушений даже при силе нагрузки в 11,66 Н, что на 69,2 % больше, чем для образца без УНМ (рис. 4, б). На образце 2 — 20 разрушения слоя зафиксированы при силе нагрузки 12,66 Н, а это на 83,7 % больше, чем для эталона (2 - 0). Очевидно, что пластическая деформация покрытия с УНМ происходит при больших нагрузках. Общий характер результатов скретч-тестирования экспериментальных образцов свидетельствует о том, что адгезия слоя никеля к меди при внесении УНМ в электролит № 2 увеличивается, а также прочность связи между кристаллами никеля становится выше при увеличении концентрации углеродного наноматериала в его составе.
Рис. 4. Результаты скретч-тестирования никелевых покрытий: а - образец 2 - 0; б - образец 2 - 10
Очевидно, что пластическая деформация покрытия с УНМ происходит при больших нагрузках. Общий характер результатов скретч-тестирования экспериментальных образцов свидетельствует о том, что адгезия слоя никеля к меди при внесении УНМ в электролит № 2 увеличивается, а также прочность связи между кристаллами никеля становится выше при увеличении концентрации углеродного наноматериала в его составе.
С целью изучения возможностей дальнейшего повышения механических свойств в рамках данной работы были проведены исследования, направленные на получение устойчивых дисперсий УНТ за счет подбора ПАВ.
Из результатов, представленных в таблице, можно сделать следующие выводы:
- при применении в качестве ПАВ К-окиси алкилдиметиламина твёрдость относительно чистого никеля растёт на 1,2 ГПа при концентрации УНВ 0,1 %. Увеличение УНВ до 0,5 % вызывает повышение твёрдости всего на 0,4 ГПа, а при концентрации УНВ 1 % даёт уже уменьшение твёрдости на 0,5 ГПа;
- при использовании в качестве ПАВ лаурилсульфата натрия наблюдается тенденция уменьшения твердости на 0,3 - 0,8 ГПа (относительно эталона).
Таблица 4
Твердость КЭПМ-УНМи №-В-УНМ
Покрытие Наименование ПАВ Концентрация ПАВ, г/л Концентрац ия УНМ, г/л Твердость, ГПА
N1 — — 6,6
М-УНМ Лаурилсульфат натрия 0,01 0,1 6,3
0,05 0,5 5,2
К-окись алкилдиметиламина 0,01 0,1 7,8
0,05 0,5 7,0
0,1 1,0 6,1
Алкилтриметиламмон ий хлорид (АТМ) 0,01 0,1 8,2
0,05 0,5 8,5
0,1 1,0 9,3
М-В-УНМ Лаурилсульфат натрия 0,01 0,1 7,4
0,05 0,5 8,9
0,1 1,0 11,1
Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что катионактивные ПАВ, причем в большей степени АТМ, чем К-окись, способствуют включению большего количества УНМ в никелевую матрицу, а также его равномерному распределению по поверхности покрытия. Это и приводит к существенному улучшению физико-механических свойств КЭП никель-наноуглерод. Дополнительное введение бора в КЭП никель-наноуглерод даже в присутствии анионактивного ПАВ (лаурилсульфата натрия), приводящего к снижению микротвердости КЭП никель-наноуглерод, способствует увеличению микротвердости КЭП никель-бор-наноуглерод до 11,1 ГПА и получению твердых покрытий (на уровне хромовых). На основании ранее выполненных работ [4; 12] можно предположить, что высокая твердость обусловлена аддитивностью влияния наноуглеродных добавок и бора.
Выводы. 1. Причинами диспергирования структуры покрытий могут являться: структурирование раствора, приводящее к увеличению электропроводности электролита, а также к реализации механизма формирования осажденного слоя не только из восстановленных атомов никеля, но и из наночастиц углерода покрытых металлом.
2. Измельчение структуры осадков приводит к увеличению микротвердости и снижению коэффициента трения. Установлено, что оптимальное сочетание свойств достигается при концентрациях УНМ в растворе электролита от 1 до 10 г/л.
3. Состав электролита играет принципиальную роль при формировании структуры и свойств КЭП.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Елинек Вальтер Т. Успехи гальванотехники. Обзор мировой специальной литературы за 2009 — 2010 годы / Гальванотехника и обработка поверхности. 2011. — № 2. - Т. XIX. — С. 14 — 19.
2. Дьяков И. А. Наномодифицированные гальванические покрытия / Нанотехника, 2013. — С. 60 — 68.
3. Целуйкин В. Н. Композиционные электрохимические покрытия: получение, структура и свойства / Электрохимия поверхности и защита материалов, 2009. - Т. 45. — № 3. — С. 287 — 301.
4. Литовка Ю. В., Ткачев А. Г., Дьяков И. А., Кузнецова О. А. Получение наномодифицированных композиционных никелевых гальванических покрытий / Гальванотехника и обработка поверхности, 2010. — XVIII. — № 1. — С. 17 — 21.
5. Андропов Л. И., Лебединская Ю. Н. Композиционные электрохимические покрытия и материалы. - К. : Техника, 1986.
6. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. — М. : Металлургия, 1974. — 558 с.
7. Инженерная гальванотехника в приборостроении / Под ред. А. М. Гинберга. - М. : Машиностроение, 1977. - 512 с.
8. Гаркунов Д. И. Триботехника (износ и безызносность). - М. : Издательство МСХА, 2001. - 616 с.
9. Денисова Н. Е., Шорин В. А., Гонтарь И. Н., Волчихина Н. И., Шорина Н. С.
Трибологическое материаловедение и трибология: учеб. пособ. - Пенза : Пензен. гос. ун-т, 2006. - 248 с.
10.Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. - М. : Физматлит, 2007. - 368 с.
11.Randall N. Overview of mechanical testing standards. CSM Instruments Applications Bulletin, 2002, № 18. p. 3 (http:// www.csm-instruments.com en tests-Standards).
12.Bekish Yu. N., Poznyak S. K., Tsybulskaya L. S., Gaevskaya T. V. Electrodeposited Ni-B alloy coatings: Structure, corrosion resistance and mechanical properties Electrochimica Acta 55 (2010)2223 - 2231
УДК 69.05
СТАНДАРТИЗАЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
П. П. Олейник, д. т. н., проф., В. И. Бродский, к. т. н., доц.
Московский государственный строительный университет (ГОУ ВПО МГСУ), г. Москва
Ключевые слова: организация строительного производства, стандартизация, новое строительство, подготовка и производство строительно-монтажных работ, снос (демонтаж) зданий и сооружений, сдача-приемка законченных строительством жилых зданий
В капитальном строительстве следует различать три уровня организации - организация строительства (государственный отраслевой уровень), организация строительного производства (уровень строительно-монтажной организации), организация производства строительно-монтажных работ (уровень строительства объекта).
На уровне строительно-монтажной организации решается широкий круг разнообразных вопросов строительства отдельных объектов и комплексов, увязки всех видов ресурсов на стадиях планирования и управления строительным производством, организации материально-технического обеспечения.
В этой связи целью организации строительного производства является создание системы взаимоувязанных решений, мероприятий и работ по возведению объектов производственной программы строительно-монтажной организации запроектированными темпами и в установленные сроки. Такая система должна, прежде всего, удовлетворять следующим требованиям:
- достижению согласованной работы всех участков строительства объекта с координацией их деятельности генеральным подрядчиком, решения которого по вопросам, связанным с выполнением утвержденных планов и графиков работ, являются обязательными для всех участников независимо от ведомственной подчиненности;
- обеспечению комплектной поставки материальных ресурсов из расчета на здание, сооружение, узел, участок, секцию, этаж, ярус, помещение в сроки, предусмотренные календарными планами и графиками работ;
- возведению зданий, сооружений и их частей индустриальными методами на основе широкого применения комплектно поставляемых конструкций, изделий, материалов и оборудования, а также комплектов блоков высокой заводской готовности;
- выполнению строительных, монтажных и специальных строительных работ поточными методами с соблюдением технологической последовательности и технически обоснованного их совмещения;
- достижению высокой культуры ведения строительно-монтажных работ и строгого соблюдения правил техники безопасности;
- соблюдению требований по охране окружающей природной среды.
