42. Вакуумное нанесение покрытий. Преимущества и недостатки. Физико-химические основы:

Вакуумное покрытие – покрытие, полученные путем распыления в вакууме.

Преимущества: 1) высокая производительность процесса нанесения покрытия; 2) возможность получения покрытий в чистых условиях и, как следствии этого, достижение их высокого качества; 3) возможность получения покрытий практически из любых материалов; 4) возможность нанесения многослойных и комбинированных покрытий в едином технологическом цикле; 5) высокая производительность структуры и свойств формируемых слоев; 6) вакуумные технологии нанесения покрытий являются экологически чистыми.

Основные стадии и особенности процесса можно разделить на 3 основные стадии: 1) обр-ние газовой фазы (генерация паров, летучих продуктов); 2) перенос атомов, частиц в-ва от источника газовой фазы до покрываемой пов-ти; 3) взаимодействие частиц газовой фазы с пов-тью и образование покрытия.

Необходимым условием получения качественных покрытий является создание в рабочей камере высокого вакуума, что позволяет:

1.Исключить процесс окисления при нагреве металла до высоких температур;

2.Исключать химическое взаимодействие атомов паровой фазы с молекулами остаточных газов. Это реализуется при условии , где - длина свободного пробега, ; - площадь сечения взаимодействия; n – концентрация атомов в газовой фазе; d – характерный размер вакуумной камеры;

3.Благодаря вакууму устраняется теплообмен за счет теплопроводности газов и конвекции;

4.Использование вакуума позволяет производить высокоэффективную очистку пов-ти, удалять адсорбированные газовые слои.

43. Требования, предъявляемые к условиям осаждения. Закон Ламберта:

При вакуумном нанесении покрытия предъявляются следующие требования к материалу подложек, на пов-ти которых оно формируется:

1.Подложка в процессе нанесения покрытия не должна выделять в вакууме летучие продукты;

2.Сохранение размеров и геометрической формы при тепловом воздействии, которое имеет место при формировании покрытия.

В условиях вакуума, когда выпол-ся требование , атомные потоки, исходящие из зоны парообразования, распространяются прямолинейно и удовлетворяют двум законам Ламберта-Кнудсена.

Первый з-н: интенсивность испускаемых под углом к пов-ти порообразования атомных частиц пропорциональна ( , где - угол между направлением распространения частиц и нормалью к пов-ти парообразования ).

Второй з-н: плотность потоков атомов обратно пропорциональна квадрату расстояния от зоны генерации паров до точки, в которой регистрируется плотность потока.

По определению плотность потока атомов (N – кол-во атомов, поступающих на нормально расположенную пов-ть площадью S за время t). Тогда на основании 2-го з-на получим .

На основании данных законов предоставляется возможность расчета толщины наносимых покрытий, определения оптимальных конструкционных параметров вакуумных установок.

44.Механизм конденсации и стадии роста плёнок в вукууме.

При осаждении покрытий в вакууме кинетика роста покрытия и их структура зависит от 4 основных параметров: 1)давление остаточных газов(Р<10^-2 Па), 2)плотность потока падающих частиц.(от 10¹⁰-10²⁰ ат/м² с).При высокой плотности потока происходит более интенсивное образование зародышей на поверхности, следовательно, увелич.сплошность покрытия, адгезион.прочность и коррозион.стойкость. 3)Температура поверхности подложки: с увелич.температуры формируется покрытие с более равновесной структурой, следовательно снижается скорость осаждения покрытия и сплошность покрытия. 4) степень ионизации и энергия падающих атомов: повышение степени ионизации и энергии атомов способствует повышению кач-ва покрытия до определ.крит.значения. Механизм роста покрытия: при взаимодействии происходит энергообмен между падающим атомом и подложкой. 2 случая: 1.Атом упруго отразился от пов-сти. 2. Атом закрепился на пов-сти. Коэффициент аккомодации а_т<1. Полный энергообмен между падающ.атомом и подложкой = двухпериодному атомому : τ₀₌ 10^-12-10^-13 сек. Образование покрытия происх.в рез.взаимодействия адсорбир.атомов между собой или с атомами подложки.Стадии роста покрытия: 1) образование адсорбир. фазы.2) зародышеобразование конденсированной фазы. 3) рост зародышей. 4)взаим.зародышей между собой и их слияние.5) образование сплошной плёнки и рост.