Проект базы данных по композиционным электрохимическим покрытиям с металлической матрицей хрома Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 004.658

Водопьянова Е.А., Семёнов Г.Н., Винокуров Е.Г., Графушин Р.В.

ПРОЕКТ БАЗЫ ДАННЫХ ПО КОМПОЗИЦИОННЫМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЯМ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ ХРОМА

Водопьянова Елена Александровна, студент 4 курса бакалавриата факультета информационных технологий и управления;

Семёнов Геннадий Николаевич, к.т.н., доцент, доцент кафедры информационных компьютерных технологий, e-mail: [email protected];

Винокуров Евгений Геннадьевич, д.х.н., профессор, главный специалист международной лаборатории функциональных материалов на основе стекла;

Графушин Роман Владимирович, старший преподаватель кафедры стандартизации и инженерно-компьютерной графики;

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20

Композиционные электрохимические покрытия с металлической матрицей хрома благодаря своим уникальным свойствам находят широкое применение в технике. Спроектирована база данных, содержащая сведения о публикации, условиях электроосаждения, параметрах электролита и дисперсной фазы, свойствах покрытия. Разработаны аналитические запросы и форма, представляющие информацию о параметрах электроосаждения и свойствах покрытия, а также отчет, определяющий неисследованные области параметров создания хромовых покрытий.

Ключевые слова: база данных, информационно-логическая модель, композиционные электрохимические покрытия, металлическая матрица хрома, дисперсная фаза, электролит.

DATABASE DESIGN ON COMPOSITE ELECTROCHEMICAL COATINGS WITH A METHALLIC CHROME MATRIX

Vodopyanova E.A, Semenov G.N., Vinokurov E.G, Graphushin R.V. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

Composite electrochemical coatings with a metal chromium matrix due to their unique properties are widely used in engineering. A database containing information on publication, electrodeposition conditions, electrolyte and dispersed phase parameters, coating properties was designed. Analytical queries and a form have been developed that provide information on the parameters of electrodeposition and the properties of the coating, as well as a report that determines unexplored areas of parameters for the creation of chrome coatings.

Keywords: database, information-logic model, composite electrochemical coatings, chromium metal matrix, dispersed phase, electrolyte.

Введение

Электролитические хромовые покрытия широко используются для увеличения твердости и износостойкости металлических поверхностей, а также для восстановления изношенных деталей. В последних двух случаях, как правило, должны применяться толстые слои хрома. Однако это обусловлено трудностями: экономическими (так как толстые слои хрома дорогостоящие) и технологическими (из-за низкого выхода хромного тока). Одним из способов уменьшения толщины хромированных покрытий при усилении их физико-механических свойств является производство композиционных электрохимических покрытий (КЭП). Несмотря на большое количество публикаций по КЭП на основе хрома, остаются неисследованные области параметров дисперсной фазы, электролита, условий электроосаждения и других.

Цель данной работы - систематизировать и представить данные о свойствах КЭП в зависимости от параметров электролита и дисперсной фазы, а также от параметров процесса получения покрытия.

Реализация этой цели возможна с использованием технологий баз данных и хранилищ данных, кроме того, информационные технологии позволяют строить сложные аналитические запросы, удовлетворяющие исследователей в области электрохимических покрытий. Это позволяет анализировать области параметров проведения процесса получения гальванических покрытий, параметров дисперсной фазы и электролита, где ранее не проводились исследования с целью создания покрытий с улучшенными свойствами.

Информационно-логическая модель

Проектирование базы данных состоит из следующих этапов:

- разработка требований к базе данных;

- анализ статей по композиционным электрохимическим покрытиям на основе металлических матриц для определения факторов, влияющих на свойства покрытий;

- разработка инфологической модели с целью выявления сущностей и их атрибутов, а также

установления связей для обеспечения целостности базы данных;

- рабочее проектирование отчетов.

Но основе технологии хранилищ данных разработана логическая модель базы данных (рис.1), которая содержит таблицы измерений, включающие фактологические данные:

- о максимальной и минимальной концентрациях дисперсной фазы, её материале и диаметре частиц;

таблиц, форм,

проектирования информационно-

Компонент

Ю_Котр

Компонент Ед_изм

го Раств

КОД_КЭП IDJfomp Ckomp_min(r/n)

ГО usbv

Тлтп(грздС)

Ттзх (градС)

Лт1п(А/дм2)

Jmax(A/fln2)

Dst_rnm

Qst_max

СвойствоДФ

Удэл ЁКтропров(м о м; Плотность({г/смЗ) Тлл(градС) Твердость(ГПа) <5(кДж/моль)

ID_Df

МатериалДФ

Cmin(g/I)

Cmax(g/I)

Dmin(MKM)

Dmax(MKM)

Тип КЭП

Магк.КЭП

NameKEP_E

- о максимальной и минимальной концентрациях компонентов в растворе;

- об условиях протекания процесса получения покрытия;

- о характерных свойствах покрытия, которые были улучшены в результате добавления дисперсной фазы в покрытие;

- о публикации, из которой были получены все вышеперечисленные данные.

Свойство КЭП

КОД_КЭП

ID_Pub IDJJSIOV ID_DF Met

ОбозначКЭП

го_кэп-св

ГО_Свойст

Код_КЭП

Ед_изм

Мин

макс

ID Pub

Avtor

Name_Publ

Name_Edit

Number

Volume

Pages

veas

State

Ссылка

СвойствоП

Ю_Свойств

ИмяСвойств NameProperty

Рис.1. Информационно-логическая модель базы данных

База данных, построенная на такой информационно-логической модели, позволяет формулировать сложные аналитические запросы для исследования влияния различных факторов на свойства хроматных КЭП.

Рабочий проект базы данных

Данная база данных реализована в СУБД Microsoft Access 2003, является локальной, но в дальнейшем планируется использование клиент-серверной базы данных. Данная база относится к запросно-ответным системам, так как в результате SQL-запросов выдается нужная пользователю информация.

В качестве электролита используется раствор H2SO4 и CrO3, а в качестве частиц дисперсной фазы используются частицы графита или алмаза, но можно использовать и TiO2, и Al2O3.

Для простого и удобного заполнения базы данных разработаны подчинённые формы, позволяющие одновременно заполнить несколько связанных между собой таблиц. В данной работе для наполнения базы данных по композиционным

электрохимическим хромовым покрытиям была разработана форма (рис.2), содержащая информацию о материале покрытия и включающая в себя три подчинённые формы. Одна из подчинённых форм содержит информацию об условиях получения покрытия: минимальной и максимальной температуре, минимальной и максимальной силе тока, минимальном и максимальном способах перемешивания (в условных единицах) в растворе электролита с дисперсной фазой. Другая подчинённая форма показывает свойства КЭП, их единицы измерения, минимальное и максимальное значения свойств.

Еще одна подчинённая форма содержит сведения о свойствах дисперсной фазы: удельной электропроводности, плотности, теплопроводности, твердости, энергии Гиббса. Значения перечисленных параметров важны для исследования свойств КЭП на основе хрома при определённых условиях электроосаждения, состава электролита и дисперсной фазы, а также выявления новых свойств, неизвестных ранее.

Код_КЭП

Автор

Публикация

Обозначение КЭП

Г.К. Буркат,В. Ю, Долматов

Ультрадисперсные алмазы в гальванотехнике

Хром VI

XpornVI-Алмаэ

Параметры Дф

МатериэлДФ; С(элмаэ) Cmin(g/I) 2

Cmax(g/I]

50

OminfMKM Dmax(MKM

ОД

од

Параметры электролита

МинКонцКомп,Сг03(г/л) | 250| МинКонцКоып.Н^О^г/л): МаксКонцКомп.СЮзИл 250 МаксКонцКомп.Нз504(г/л):

Уловие электроосаждения

2,5

2,5

ID Uslov Ттт[грэдС) Ттах(градС) Jmin(A/flirt2) ¿тэх(А/д«л2) Dist rniri Dist max

> 3 20 22 0,5 1,5 100 100

* (Счетчик) 0 0 0 0 0 0

3a пись: [ N HI < !► И 1 J>*J из 1

Свойство КЭП

ID ЮП-СВ KOAJQFI: ID Свойст Ед_иэм Мин Макс

2 3 износостойкость мм 2 8,9

3 3 коэффициент трения 0,09 0,24

4 3 микро твердость кг/мм2 710 2100

5 3 температура а зоне трени; градС 155 180

* 3 0 0

Запись 114 ] < 1 I ► M !►*] из 4

Рис.2. Пример подчиненной формы

На основе системы разработанных многотабличных запросов был создан отчет по данным [1-5] в виде лепестковой диаграммы, где представлены следующие категории: концентрации компонентов Н^04 и Сг03 в растворе электролита, концентрация (Сд.ф.) и диаметр частиц (йд.ф.) дисперсной фазы, плотность тока (.), температура (О и способ перемешивания в условных единицах (Dist) (рш.З).

KOKU. РфЗ

СЮ:, ГУЛ

ti -с ''дф. и«"

Рнс.З. Отчет в виде лепестковой диаграммы

Выводы

Разработанная база данных по материалам публикаций позволяет наглядно представить условия получения композиционного хромового покрытия, свойства покрытия, свойства дисперсной фазы, состав раствора, что актуально и представляет интерес для исследователей в области композиционных покрытий на основе хрома, а также выявить неисследованные области параметров дисперсной фазы и электролита при конкретных условиях получения КЭП.

Список литературы

1. Водопьянова С.В. Формирование покрытий с матрицей из хрома в электролитах-суспензиях: дис... канд. хим. наук. Казань, 2001. 128 с.

2. Баранов А.Н, Юдин А.Н., Янушкин А.С., Рычков Д.А. Способ получения композиционного хромоугольного покрытия // Патент России № 2459018. 2012. Бюл. № 23.

3. Буркат Г.К., Долматов В.Ю., Руденко Д.В. Способ получения электрохимического хром-алмазного покрытия // Патент России № 2585608. 2016. Бюл. № 15.

4. Буркат Г.К., Долматов В.Ю. Ультрадисперсные алмазы в гальванотехнике // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, № 4. С. 1-8.

5. Narayan R., Narayana B.H. Electrodeposited Chromium-Graphite composite coatings // Electrochemical science and technology. 1981. V. 128, № 8. P. 1704-1708.