Research of mechanical characteristics thin coating

Abstract

To solve many technical and economic problems, thin-walled coated structures are created. Coatings are usually formed directly on curved surfaces of structural elements and have a complex structure and complex surface relief. At the same time, some coatings are almost impossible to dismember from the substrate. An approach to study the stiffness properties of non-separable coatings on a thin-walled substrate of complex shape, based on the fact that the tensile stiffness of the coating is equal to the difference in the stiffness of the substrate with the coating minus the stiffness of the thin-walled substrate. The experimental-theoretical method is used to estimate the stiffness. A formula for estimating the Poisson’s ratio for the initially flat version of the substrate in the elastic formulation for cases of small deflection is obtained. An example of an assessment of the hardness of the coating with the flat substrate. It was found that the stiffness of the coating is 53.3 % of the substrate stiffness. The approach is effective in the study of the mechanical properties of coatings, especially when the stiffness of the coating and the substrate of the same order.

Rigidity, adhesion and delamination of the coating in the “substrate - coating” system

“…Вопросам определения механических свойств тонкослойных покрытий уделяется определенное внимание. По данной теме имеется ряд отечественных изобретений, авторских свидетельств 2 , а также патенты зарубежных стран 3 .…”

“…Порой невозможно даже описать структуру материала и формы дефектов, не говоря уже об определении реальных характеристик композиций. При исследовании жесткостных характеристик покрытий сложной структуры стандартным способом наблюдается большой разброс результатов испытания 5 [3]. Этот метод малоэффективен или вовсе неприменим для исследования исходно неплоских покрытий.…”

“…3. Развитие подхода [24; 25] для исследования жесткостных свойств нерасчленимых покрытий на подложке сложной формы изложено в [3]. Подход базируется на факте, что тангенциальная жесткость исследуемого покрытия В coat равна разности тангенциальной жесткости тонкостенной подложки с покрытием В sum за вычетом тангенциальной жесткости тонкостенной подложки В shel :…”

“…Keywords: protective coating, substrate, coating, system, complex geometry, structure, tensile rigidity, modulus of elasticity, adhesion, delamination, research methods, experimental-theoretical method For citation Yakupov S.N., Gubaidullin R.I. Rigidity, adhesion and delamination of the coating in the "substrate -coating" system. вающиеся, противообрастающие, сверхгидрофобные покрытия [1][2][3][4][5][6][7][8], новые группы биоцидов и инкапсулированные противообрастающие вещества [9], супергидрофобное композиционное покрытие из сополимеров стирола, метилметакрилата и наночастиц диоксида кремния рассмотрено, в частности, в [10]. Модификация покрытий углеродными нанотрубками и нановолокнами позволяет получать наноструктурированные поверхности, способствующие повышению механических свойств [11].…”

Experimental-Theoretical Method for Assessing the Stiffness and Adhesion of the Coating on a Spherical Substrate

“…One of the most developed approaches for protecting surfaces from environmental influences is coating. Surface coatings are widely used in all branches of production and life [1][2][3]. They provide protection and insulation of the surface of structures operating in various environments and under the influence of various physical fields.…”