Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Вакуумная ионно-плазменная обработка

Технологические этапы модифицирования и нанесения покрытий

Технологические процессы вакуумного ионноплазменного формирования поверхностных модифицированных слоев и нанесения покрытий осуществляются путем воздействия на обрабатываемую поверхность ионов газовой и металлической плазмы различных составов и энергий.

Технологический процесс модифицирования поверхности включает следующие этапы:

О очистка и активация поверхности;

О нагрев обрабатываемой поверхности до заданного диапазона температур;

О диффузионное насыщение поверхности газовой или металлической плазмой.

Технологический процесс нанесения покрытий включает в себя этапы: 1) очистки и активации поверхности; 2) нагрева обрабатываемой поверхности до заданной температуры; 3) конденсации покрытия.

Первыйэтап — очистки и активации поверхности — наиболее значимый. Это обусловлено прежде всего тем, что от эффективности очистки исходной поверхности зависят такие свойства покрытия, как дефектность, пористость, адгезия, скорость диффузионных процессов и равномерность их осуществления по поверхности. При наличии на поверхности загрязнений и оксидов в локальных зонах образуются структурные дефекты как в диффузионных процессах, так и при формировании покрытий. Только полное удаление оксидных слоев и загрязнений позволяет получать бездефектные покрытия и диффузионные слои.

Об эффективности процессов очистки и активации поверхности можно судить по значению приведенного поверхностного потенциала. Как известно, все конструкционные металлические материалы, применяемые в авиастроении, имеют исходный поверхностный потенциал Кп с отрицательным знаком, что указывает на наличие загрязнений, адсорбционных слоев и оксидов. По мере удаления загрязнений поверхностный потенциал растет и приближается к потенциалу оксида. У всех металлов потенциал оксида имеет разное значение. Так, титановые сплавы в зависимости от наличия на поверхности простого оксида или сложнолегированного имеют приведенный поверхностный потенциал от —60 до —200 мВ; у алюминиевых сплавов приведенный поверхностный потенциал от —1000 до — 1500 мВ; у сталей в зависимости от легирования от —50 до —400 мВ.

При удалении оксидов методом ионной бомбардировки с поверхности металлов формируется положительный поверхностный потенциал, причем большее значение поверхностного потенциала соответствует более полному удалению оксидов с поверхности. Активность поверхности растет с уменьшением толщины оксидного слоя. Однако при полном удалении оксидного слоя начинается ионное травление основного металла, которое сопровождается формированием дефектного слоя, что негативно влияет на процесс нанесения коррозионно- стойких покрытий. Поэтому оптимизация технологического этапа очистки и активации поверхности является важнейшим фактором формирования качественных коррозионно-износо- стойких покрытий и модифицированных слоев.

Оценочной величиной эффективности данного этапа может быть приведенный поверхностный потенциал Vn. Зная потенциал чистой ювенильной поверхности и потенциал после проведения этапа очистки и активации, можно судить об эффективности ионной обработки поверхности по разности этих потенциалов.

Второй этап технологического процесса модифицирования и нанесения покрытия заключается в нагреве поверхности до заданного диапазона температур. Нагрев поверхности изделий сопровождается повышением поверхностной энергии. При ВИП-обработке эффективный разогрев может осуществляться как за счет бомбардировки поверхности электронным потоком, так и ионным потоком газовой или металлической плазмы. Кинетическая энергия соударения частиц переходит в тепловую энергию, эффективность которой зависит от первичной энергии частиц, ускоряющего напряжения и времени воздействия.

С повышением температуры нагрева в остаточном вакууме (3* 10—3 Па) активность поверхности возрастает. Однако с ростом температуры поверхности повышается активность остаточного кислорода в объеме вакуумной камеры, что увеличивает вероятность образования вторичных оксидов на обрабатываемой поверхности. Это ухудшает свойства поверхности и может отрицательно повлиять на формирование диффузионных и конденсированных слоев. Так как образование данных соединений приводит к уменьшению приведенного поверхностного потенциала, то по интенсивности уменьшения потенциала можно судить о толщине оксида.

Третий этап — диффузионное насыщение и конденсация, осуществляемые при воздействии на поверхность ионов газовых и металлических потоков более низких энергий. Об образовании диффузионных слоев и конденсата также можно судить по значению приведенного поверхностного потенциала, так как каждому химическому образованию, формируемому на поверхности, соответствует определенный потенциал, который может изменяться в пределах изменения дефектности в его структурном образовании. Построив корреляционную зависимость потенциала от дефектности структуры, можно оценить качество формируемого покрытия и диффузионного слоя.

Таким образом, приведенный поверхностный потенциал может служить оценочной характеристикой эффективности технологических этапов процессов модифицирования и нанесения покрытий.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • 1. Опишите принцип действия источников газовой плазмы.
  • 2. Как работает источник газовой плазмы «Плагус»?
  • 3. Раскройте роль ионной очистки и активации поверхности в процессах осаждения покрытий.
  • 4. Как оценивается качество процессов модифицирования и нанесения покрытий?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы