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

Формирование барьерных слоев, устраняющих диффузию ионов железа в покрытиях

Применение многослойных покрытий приводит к снижению дефектов и уменьшению числа микропор. Однако остается открытой проблема диффузионной проницаемости ионов элементов основы через покрытие на поверхность создаваемого композита металл—покрытие. Это особенно актуально для ионов железа, так как они, выходя на поверхность, могут спровоцировать начало процесса коррозии. Ионы железа обладают большой подвижностью особенно с повышением температуры (рис. 6.21). Поэтому для уменьшения их диффузионной подвижности необходимо снизить температуру процесса формирования покрытия до 300—350 °С. В этом случае можно избежать появления ионов железа на обрабатываемой поверхности при формировании покрытия.

Зависимость диффузии ионов Fe от температуры процесса напыления (30ХГСА)

Рис. 6.21. Зависимость диффузии ионов Fe от температуры процесса напыления (30ХГСА)

Диффузионную подвижность ионов железа можно снизить и путем создания барьерных слоев из металлов.

Композиция Ti—Ti2N—'TiN обеспечивает высокую защитную способность для легированных сталей типа 13Х11Н2В2МФ. Защитная способность данной композиции на обычной конструкционной стали недостаточна.

Сталь 30ХГСА обладает высокой прочностью и технологичностью, но недостаточной коррозионной стойкостью.

Процесс коррозии — разрушение металла, вызванное электрохимическим взаимодействием с коррозионной средой, протекает на границе фаз металл—коррозионная среда и является многостадийным. Управляя этими стадиями, можно существенно снизить скорость коррозии или совсем ее остановить. Одним из широко распространенных методов снижения скорости коррозии является нанесение различных покрытий на поверхность защищаемого металла.

Для обеспечения требуемого уровня эксплуатационных свойств (в данном случае — для повышения износостойкости поверхности и защиты деталей от коррозионного воздействия окружающей среды в условиях хранения и эксплуатации) покрытия должны удовлетворять определенным требованиям. Основными параметрами качества явля.тся: равномерность покрытия по толщине, его пористость и твердость, а также его структура.

Ионная бомбардировка поверхности стали ЗОХГСА активной плазмой А1 в течение 5 мин приводит к образованию плотной оксидной пленки А12Оэ толщиной 350 нм с высокой защитной способностью. Последующий процесс конденсации покрытия на этой пленке должен сохранить высокую защитную способность, придав поверхности требуемую твердость и износостойкость. Твердости Щ = 7—10 ГПа и износостойкости можно достичь путем нанесения завершающего слоя из соединения TiN.

Схема изменения пористости поверхностного слоя на стали ЗОХГСА после ионной обработки А1 в зависимости от композиции покрытия

Рис. 6.22. Схема изменения пористости поверхностного слоя на стали ЗОХГСА после ионной обработки А1 в зависимости от композиции покрытия: а — и.о. А1 + Ti (15 мин); б— и.о. А1 + Ti (5 мин) + TiN (30 мин) (310-1 Па) + TiN (10 мин) (610-1 Па); в— и.о. А1 + напыление четырехслойного покрытия; г— и.о. А1 + Ti (15 мин) + TiN (30 мин) (3-10-1 Па) + TiN (10 мин) (б-Ю"1 Па)

Однако при нанесении твердой составляющей покрытия происходит ухудшение его защитной способности. Так, при нанесении покрытий различных композиций пористость покрытия изменяется (рис. 6.22), особенно при нанесении соединения TiN. По-видимому, ионы Ti легко дефектуют пленку А1203, создавая пористую структуру. На поверхности кроме Ti отмечаются также следы соединения ТЮ. Это указывает на возможность локального значительного подъема температуры, что также приводит к увеличению числа дефектов получаемого покрытия. Наличие легирующих элементов в составе покрытия способствует выделению вторичных упрочняющих фаз, существенно повышающих работоспособность композиций покрытий.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • 1. В чем состоят особенности процессов модифицирования поверхности потоками газовой и металлической плазмы?
  • 2. Перечислите технологические этапы процессов формирования модифицированных поверхностных слоев. Какие структурные изменения поверхностного слоя происходят при осуществлении этих процессов?
  • 3. Как изменяется химический состав поверхности в процессах модифицирования и нанесения покрытий?
  • 4. Как минимизировать дефекты покрытий при их формировании?
  • 5. В чем состоят особенности процесса формирования однослойных покрытий? Многослойных покрытий?
  • 6. Какую роль играют промежуточные слои при формировании многослойных покрытий?
  • 7. Какую роль играют барьерные слои в обеспечении качества формируемых покрытий?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы