10.3. Осадження у твердій фазі
Осадження у твердій фазі - спосіб створення покриття за рахунок осадження атомів із твердої або через тверду фазу. Різновидами цього способу є; контактне (рис.10.2, а), порошкове (б) і поверхнево-дифузійне (в) осадження. Специфічність даної підгрупи способів осадження полягає в тому , що матеріал В виступає не як присаджувальний, а як постачальник атомів для створення на поверхні основи за рахунок взаємної дифузії інтерметалідного шару С. Після створення за рахунок дифузії шару С матеріал В відділяється - осадження ведеться за такими технологічними режимами, щоб між В та С не виникав органічний зв'язок.
Рис. 10.2. Різновиди осадження у твердій фазі: а–контактне; б–порошкове; в–поверхнево-дифузійне. А – матеріал основи; Б – твердий матеріал середовища, сполучений з А; С – матеріал дифузійної зони.
Першим різновидом осадження у твердій фазі є контактне. При цьому способі присаджувальні атоми (молекули) переходять у матеріал основи через твердофазний контакт. Безпосередньо із твердої фази може утворюватися інтерметалідне покриття, якщо, по-перше, забезпечений тісний контакт поверхні речовини, що дифундує, з поверхнею виробу й, по-друге, пружність парів елемента, що дифундує, значно менше пружності парів металу основи. У цьому випадку дифузія відбувається тільки через місця контактування. При дифузійному росту інтерметалідного шару збільшується площа контакту між інтерметалідом (С) і компонентом В. Це може привести до утворення досить високого міцного зв'язку між С та В, що не допускається моделлю способу. Найбільш прийнятними способами попередження утворення міцного зв'язку є переміщення й коливання вихідних матеріалів. У роботі показане утворення інтерметалідов при терті.
Порошковий метод твердофазного осадження полягає в тому, що основа занурюється в порошкову масу компонента В і витримується протягом декількох годин при Тн. Температура нагрівання твердофазного осадження повинна бути достатньої для хімічної взаємодії вихідних компонентів (А і В) і менше температури небажаних перетворень у матеріалі основи. Крім цього, Тн повинна бути менше температури спікання порошку компонента В.
Поверхневе-дифузійне осадження (ПДО) відрізняється від порошкового лише тім, що шихта в цьому випадку складається не тільки з порошків компонента В, але й порошків інертної маси. Призначення інертної маси – попередження спікання та припікання вихідних порошків. Введення інертної порошкової маси в шихту дає можливість підвищити температуру обробки. При цьому розмір частинок інертної маси повинен бути 1…5 мкм, що забезпечує поверхневу дифузію атомів компонента В по поверхні частинок інертної маси, необхідну швидкість доставки атомів компонента В до поверхні, що покривається.
Основним етапом, що визначає швидкість процесу ПДО, виступає в більшості випадків дифузія вихідних матеріалів (А і В) через шар інтерметаліду. Якщо швидкість усього процесу визначається доставкою атомів компонента В до поверхні, її можна збільшити підвищенням тиску або ультразвукових коливань.