Анотація до роботи:

Ляпіна О.В. Фізико-хімічні процеси на поверхні плівок мідних сплавів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 - фізика і хімія поверхні. - Прикарпатський національний університет ім. Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2006.

Робота містить експериментальні дослідження та теоретичне обґрунтування закономірностей формування конденсованих систем при випаровуванні сплавів на основі міді а також аналіз процесів на поверхні конденсатів при їх взаємодії з різними агресивними середовищами: кислими, лужними, нейтральними. Запропонована методика оцінки кінетики процесів фракціювання бінарних і потрійних систем при їх випаровуванні у вакуумі, а також розподілу компонентів по товщині покриття при повному випаровуванні наважок. Показано, що фізико-хімічні властивості поверхні конденсатів визначаються початковим складом наважок і для систем Cu-Sn, Cu-Sn-Al і Cu-Sn-Ni максимальну термодинамічну стійкість мають плівкові сплави із вмістом Sn 38...45 мас. % (Cu-Sn) і 25...55 мас. % (Cu-Sn-Ni і Cu-Sn-Al).

Одержані і проаналізовані концентраційні залежності електродних потенціалів j і поляризаційного опору Rп поблизу потенціалів корозії для систем Cu-Sn, Cu-Sn-Al і Cu-Sn-Ni. Встановлено, що значення j суттєво позитивніші для середнього діапазону складів у порівнянні із вихідними компонентами (Cu, Sn, Al і Ni), малолегованими і високоолов’яними конденсатами. Цим складам також відповідають і максимальні значення Rп.

Обробка даних потенціодинамічних досліджень дозволила визначити, систематизувати і табулювати основні параметри електрохімічної корозії вивчених систем у нейтральних, кислих і лужних середовищах. Дані рекомендації по застосуванню одержаних даних при розробці кількісної теорії протикорозійного легування.

Запропонована методика оптимізації складів конденсованих систем за критерієм «склад – властивість». Використання методики проілюстровано на прикладі плівок Cu-Sn, що входять як функціональні елементи деяких пристроїв електронної техніки, що працюють без додаткового захисту від дії навколишнього середовища.

1. На підставі комплексних фізико-хімічних досліджень запропоновано науково обґрунтовані підходи до вибору конкретних багатокомпонентних плівок сплавів на основі міді із необхідними функціонально-експлуатаційними параметрами для роботи в умовах агресивних середовищ без додаткового захисту.

2. Вивчено закономірності формування конденсованих структур, отриманих при повному випаровуванні наважок трикомпонентних сплавів Cu-Sn-Al, Cu-Sn-Ni. Показано, що легування системи Cu-Sn алюмінієм і нікелем впливає лише на кінцевих стадіях випаровування наважок: зовнішні шари конденсатів збагачені алюмінієм і нікелем з можливим утворенням хімічних сполук у системах Sn-Al і Sn-Ni відповідно.

3. На основі експериментальних даних про вплив складу конденсатів Cu-Sn, Cu-Sn-Al і Cu-Sn-Ni на значення електродних потенціалів у деяких агресивних середовищах встановлено підвищену термодинамічну стійкість при вмісті 38...45 мас. %. Sn. Суттєвий зсув електродних потенціалів в область позитивних значень для цього діапазону складів свідчить про формування стійкої структури '-CuSn, яка відсутня або міститься в незначній кількості у області малолегованих (8-15 мас. % Sn) і високоолов'яних (більше 65 мас. % Sn) сплавів.

4. Аналіз кінетичних залежностей електродних потенціалів j = f (t) конденсованих систем у нейтральних і кислих середовищах показав, що найшвидше стаціонарні значення j встановлюються у 3 %-ому розчині NaCl (8-12 хв). У кислих середовищах (водні розчини HCl, H₂SO₄ і HNO₃ значного ступеня розбавлення) час встановлення стаціонарного стану досягає 40-60 хв. При цьому максимальне значення поляризаційного опору R_П припадає на область позитивних j. Зіставлення часових залежностей j = f (t) і R_П = f (t) дозволило розкрити причини підвищеної стійкості конденсованих систем із вмістом Sn 38-45 мас. %.

5. Встановлено різку відмінність між анодними процесами на поверхні конденсатів у нейтральних і кислих середовищах: для кислих середовищ характерним є формування пасивного стану, чого не відмічено в нейтральних середовищах. Визначені і протабульовані основні параметри процесу електрохімічної корозії, систематизовані за критеріями “склад – параметр” і “склад – параметр – середовище”. Аналіз цих характеристик підтвердив факт існування діапазону складу конденсованих систем із високими корозійними властивостями.

6. Показано, що зміни питомого опору r і температурного коефіцієнта ТКО плівок сплавів мідь-олово і їх аналогів, залежно від відсоткового вмісту олова, відповідають областям формування інтерметалічних сполук системи мідь-олово і корелюють із діаграмою стану для масивних сплавів. Найбільша нестабільність електропараметрів припадає на область складів (25...55 мас. % Sn).

7. Показано, що в умовах роботи різних пристроїв без додаткового захисту від дії навколишнього середовища найбільшу стабільність забезпечують системи Cu-Sn при вмісті Sn 60...62 мас. %. Відхилення від цих складів обумовлює зниження стабільності експлуатаційних характеристик, незважаючи на вищу корозійну стійкість і нижчі значення питомого опору.

8. Розроблено методики отримання багатокомпонентних структур для дослідження фізико-хімічних, електрофізичних і деяких функціональних характеристик плівок сплавів Cu-Sn, Cu-Sn-Al, Cu-Sn-Ni та конденсованих структур.

9. Запропонована методика оптимізації складів конденсованих систем за критерієм “склад – властивість”. Використання методики проілюстровано на прикладі комплексного дослідження залежності перехідного опору “плівка – ковзаний контакт”.

Публікації автора:

1. Костржицький А.І., Ляпіна О.В. Особливості електродних процесів на поверхні конденсатів мідь-олово та їх аналогів у нейтральних середовищах // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – т.5, №3. – С. 564-570. Дисертантом отримані експериментальні дані про параметри процесу електрохімічної корозії при зовнішній поляризації у нейтральних середовищах..

2. Ляпина О.В., Костржицький А.І. До питання про одержання функціональних конденсаційних покрить прямим випаровуванням сполук у вакуумі // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – т. 6, №1. – С. 161-164. Дисертантом запропоновані методи аналізу закономірностей випаровування та формування конденсаційних покриттів з числом компонентов більше двох.

3. Ляпіна О.В., Костржицький А.І. Вплив термообробки на електрофізичні властивості конденсованих плівок сполук міді // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – т. 6, №3. – С. 423-427. Дисертантом проведено експеримент по впливу термообробки на значення електропараметрів конденсованих сполук на основі міді.

4. Ляпіна О.В., Костржицький А.І. До питання щодо вологостійкості конденсованих систем мідь-олово і їх аналогів // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – т. 6, №2. – С. 327-332. Дисертантом проведено дослідження вологостійкості конденсованих плівок на основі міді. Вибрано оптимальний склад по параметру “вологостійкість”.

5. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В., Подолян Р.А., Соколов А.Д. Электрохимическое поведение конденсированных пленок сплавов медь – олово в щелочных средах // Проблеми техніки. – 2004. – №1. – С. 78-87. Дисертантом проведено експериментальні дослідження електрохімічної поведінки конденсованих плівок сплавів міді у лужніх середовищах. Обґрунтовано аномальний хід кривих j-j для високоолов'яних сплавів Cu-Sn.

6. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Коррозионно-электрохимические свойства конденсированных пленок сплавов меди // Физико-химическая механика материалов. – 2004. – №4. – С. 665-669. Дисертантом проведена систематизація експериментальних даних досліджень електродних процесів у різних агресивних середовищах. Приведена сполука з підвищеною стійкістю у різних агресивних середовищх.

7. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И., Соколов А.Д. Электрофизические свойства конденсационных пленок сплавов медь-олово в системе “пленка – скользящий контакт” // Проблемы техники. – 2004. – №4. – С. 22-28. Дисертантом проведено експеримент впливу складу конденсованих плівок на електричні властивості системи “плівка-ковзаний контакт”.

8. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Исследование поверхностных пленок на медно-оловянных конденсатах в различных условиях эксплуатации // Электронная обраб. материалов. – 2003. – №5. – С. 22-26. Дисертантом проведені обробка і узагальнення теоретичних і експериментальних даних по дослідженню поверхневих плівок сплавів на основі міді.

9. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Закономерности формирования структуры и фазового состава в конденсированных системах медь-олово и их аналогах // Электронная обраб. материалов. – 2004. – №5. – С. 13-15. Дисертантом здійснена обробка експериментальних даних структурних досліджень.

10. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Влияние состава сплавов меди на коррозионную стойкость конденсированных систем // ОДАХТ. Наукові праці. Вып.25. – Одесса, 2003. – С. 206-212. Дисертантом здійснена обробка експериментальних даних по дослідженні впливу складу конденсатів на значення електродних потенціалів.

11. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В., Соколов А.Д. Коррозионно-электрохимическое поведение конденсированных сплавов на основе меди // ОДАХТ. Наукові праці. Вип.26. – Одеса, 2003. – С. 261-269. Дисертантом проведено вимірювання поляризаційного опору і встановлено закономірності і j = f (t) і R_П = f (t).

12. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Особенности электрохимического поведения конденсированных пленок сплавов медь-олово в кислый средах // ОНАХТ. Наукові праці. Вип.27. – Одеса, 2004. – С. 293-299. Дисертантом проведено експеримент по впливу кислих середовищ на електрохімічні характеристики систем Cu-Sn.

13. Ляпина Е.В. Поведение конденсированных сплавов меди в растворе хлористого натрия с добавками Н₂О₂ / ОДАХТ. Наукові праці. Вип.27. – Одеса, 2004. – С. 305-308.

14. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Функциональные конденсированные пленки из сплавов высокой проводимости и их свойства. – К., 2003. – 16 с. – Деп. в ГНТБ Украины 01.09.03, №40. – ММ 03. Дисертантом проведено обробку і систематизацію літературних даних з дослідженню властивостей конденсованих плівок сплавів високої провідності.

15. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Технология получения и свойства пленок сплавов меди в электрических контактах. – К., 2004. – 24 с. – Деп. в ГНТБ Украины 05.01.04, №20 – ММ 04. Дисертантка здійснювала обробку і систематизацію літературних даних з отримання і дослідженню електрофізичних і експлуатаційних властивостей сплавів на основі міді.

16. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Физико-химические основы процесса получения конденсационных многокомпонентных покрытий прямым испарением сплавов в вакууме. – К., 2004. – 34 с. – Деп. в ГНТБ Украины 11.10.04, №66 – ММ 04. Диссертантом проведено обробку і систематизацію літературних даних з отримання конденсаційних многокомпонентних покрыттів прямим випаровуванням сплавів в вакуумі.

17. Kostrjitskiy A.I., Lyapina E.V., Sokolov A.D. The preparation and properties of thin copper alloys film // Proc. Int. Conf. on Non-Crystalline Inorganic Materials “CONCIM-2003”. – Germany, Bonn, 2003. – P. 133.

18. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Проблемы и перспективы использования тонкопленочных структур из малолегированных сплавов меди // Материалы IХ Межд. конф. “Физика и технология тонких пленок”. – Ив.-Франковск, 2003. – т.2. – С. 219-220.

19. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В., Соколов А.Д. Коррозионно-стойкие конденсированные пленки сплавов меди // Материалы 23-й ежегод. межд. конф. “Композиционные материалы в пром-сти”. – Ялта, 2003. – С. 60-61.

20. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Коррозионно-электрохимические характеристики конденсированных пленок сплавов на основе меди // Современные проблемы материаловедения: Тез. докл. Откр. Всеукр. конф. молодых учёных науч. сотр. – Харьков, 2003. – С. 30.

21. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И. Применение конденсированных пленок сплавов высокой проводимости взамен благородных металлов // Материалы II Межд. науч.-практ. конф. “Динамика научных исследований 2003”. – Днепропетровск, 2003. – т.36. – С. 39-40.

22. Ляпина Е.В., Подолян Р.А., Костржицкий А.И. Анализ коррозионной стойкости сплавов Cu-Sn по данным потенциодинамических исследований // Материалы VII Межд. науч.-практ. конф. “Наука і освіта”. – Днепропетровск, 2004. – т.61. – С. 5-7.

23. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И., Подолян Р.А. Методика исследования электрических свойств тонкопленочных конденсированных структур // Материалы VII Міжн. наук.-практ. конф. “Наука і освіта”. – Дніпропетровськ, 2004. – т.61. – С. 3-5.

24. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В., Соколов А.Д. Об опыте использования конденсированных пленок сплавов высокой проводимости взамен благородных металлов // Материалы IV ежегод. Пром. конф. “Эффективность реализации науч., ресурсного и пром. потенциала в современных условиях”. – Славское, 2004. – С. 74-75.

25. Костржицкий А.И., Ляпина Е.В. Электрохимические свойства пленок сплавов высокой проводимости // Материалы III-й Межд. науч.-практ. конф. “Динамика науч.исслед.”– Днепропетровск, 2004.– т.63.– С. 24-25.

26. Ляпина Е.В., Подолян Р.А., Костржицкий А.И. К вопросу об оценке влияния состава конденсированных пленок сплавов меди на их электрические свойства // Материалы I Межд. науч.-практ. конф. “Науковий потенціал світу 2004”. – Днепропетровск, 2004. – т.61. – С. 21-23.

27. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И., Задорожный В.Г. Физико-химические аспекты технологии конденсированных пленок сплавов высокой проводимости // Материалы V юбил. Пром. конф. “Эффективность реализации научн., ресурсного и пром. потенциала в современных условиях”. – Славское, 2005. – С. 98-99.

28. Ляпина Е.В., Костржицкий А.И., Соколов А.Д. Особенности структуры и фазового состава конденсированных структур медь-олово и их аналогов // Материалы V юбил. Пром.конф. “Эффективность реализации науч., ресурсного и пром. потенциала в современных условиях. – Славское, 2005. – С. 95-97.

29. Ляпина Е.В., Подолян Р.А., Костржицкий А.И. К вопросу о влагостойкости конденсатов сплавов на основе меди // Матеріали Ювіл. Х Межн. конф. “Фізика і технологія тонких плівок”. – Ів.-Франківськ, 2005. – 2005. – т.2. – С. 158-159.