50. Формування хімічних зв”язків і міжфазної зони при плазмовому напилюванні.

Взаимодействие частиц при плазменном напылении с поверхностью твёрдого тела (основой) осуществляется в соответствие со следующими этапами: 1 этап – образование физического контакта, как следствие пластической деформации микровыступов поверхности подложки после ударного взаимодействия с напыляемыми частицами, образование физического контакта; 2 этап – установление прочных химических связей в результате активации контактных поверхностей; 3 этап – объёмное взаимодействие, сопровождающееся гетеродиффузией, образованием новых фаз.

Образование физического контакта при формировании покрытия обеспечивается всегда, но основное влияние на прочность соединения оказывает адгезионное или химическое взаимодействие – активация. Химическое взаимодействие материалов происходит не на всей площади физического контакта, а на активных центрах, в роли которых выступают примесные атомы, вакансии, ступеньки дислокаций. Прочное сцепления покрытия с основанием возможно только в том случае, когда созданы условия для образования общих связей через границу. Активация взаимодействующих поверхностей выражается в образовании на них атомов металла с ненасыщенными связями. При ГТН активация поверхности жидкой фазы обеспечивается её подвижностью и отсутствием дальнего порядка в расположении атомов. Активация поверхности ивёрдого тела должна выражаться в разрыве межатомных связей металл основы – металл покрытия.

Рассмотрим процесс образования химических связей между поверхностными атомами металла подложки и поверхностными атомами жидкого металла напылённой частицы. Такой процесс условно можно описать следующим уравнением реакции: ( Ме ׳ - О) + Ме ( Ме ׳ – Ме ׳׳ ) + О,

Где Ме ׳ – металл подложки; Ме ׳׳ – металл частицы.

Правомерность аткой записи уравнения реакции обусловлена следующим. Ранее было показано, что поверхность твёрдого тела всегда покрыта слоем окисла или химически адсорбированным кислородом. Поэтому в этом уравнении Ме ׳ – О-это слой окисла или комплекс химической адсорбции. Поверхностные атомы частицы жидкого металла не имеют «строго фиксированных» атомов кислорода и по этой причине находятся в активированном состоянии. Поэтому для поверхностных атомов частицы жидкого металла в уравнение реакции можно включить не окисел (Ме ׳׳ – О), а чистый металл (Ме ׳ ׳ ).

Итак, для образования межатомных связей ( Ме ׳ – Ме ׳׳ ) необходимо, чтобы произошёл разрыв (диссоциация) межатомных связей в системе (Ме ׳ ׳ ).

Механизм влияния скорости заключается в снижении энергетического барьера, ответственного за схватывание, за счёт действия высокого давления при одновременном пластическом деформировании границы контакта, а также в увеличении контактной температуры при преходе кинетической энергии в тепловую.