коррозионную стойкость алюминия (но не в такой степени, как алмазоподобная пленка).

В работе [21] исследовалась коррозионная стойкость аморфных углеводородных пленок, полученных в стационарном магнетронном разряде при различных соотношениях H2/Ar. Исследования показали, что углеводородная пленка, со-

1.3.2Металлические покрытия

пературы / пл и давления рабочего газа (аргона), где пл – температура

плавления наносимого материала. На рисунке 1.5 представлена так называемая диаграмма Торнтона, отображающая эту зависимость.

Согласно ней существуют четыре типа структур покрытий, которые получаются в определенных диапазонах нормированных температур и давлений. При / пл < 0, 1 (зона 1) пленка состоит из конусообразных кристаллитов,

разделенных пустотами. Такая структура обусловлена эффектом затенения – выступы и неровности на поверхности подложки затеняют ее часть от прямоли-

18

Рис. 1.5: Диаграмма Торнтона

нейно распространяющегося потока распыленных атомов, что приводит к формированию пустот. Этот эффект возникает также при отличном от нормального падении частиц на поверхность. За счет низкой поверхностной мобильности осажденных атомов эффект затенения не может быть компенсирован. При 0, 1 < / пл < 0, 3 (зона T) пленка имеет столбчатую структуру, сходную со

структурой пленки в зоне 1, но с более плотно упакованными мелкими волокнистыми кристаллитами. При 0, 3 < / пл < 0, 5 (зона 2) пленка состоит из плотно упакованных столбчатых зерен. При таких температурах наблюдается заметная диффузия адсорбированных на поверхности атомов. При / пл > 0, 5

пленка состоит из рекристаллизованных зерен. При таких температурах происходит объемная диффузия (рекристаллизация).

При низких давлениях аргона распыленные атомы движутся от источника к подложке практически по прямой, не испытывая соударения с молекулами газа, поэтому они сохраняют свои высокие значения кинетической энергии (в диапазоне 1–10 эВ), что способствует увеличению их поверхностной мобильности. При повышении давления распыленные атомы рассеиваются на атомах аргона, что приводит к увеличению числа атомов, падающих на подложку под разными углами. Также в столкновениях они теряют часть своей кинетической энергии, что приводит к их меньшей поверхностной мобильности. Влияние оказывает и адсорбция аргона на поверхности растущей пленки. Более высокие температуры подложки увеличивают подвижность атомов, и поэтому формирование плотных структур при высоких давлениях рабочего газа происходит при более высоких температурах подложки. Кроме того, увеличение температуры подложки усиливает десорбцию аргона, что также способствует формированию более плотной пленки.

19

На структуру пленок существенное влияние может оказывать ионное облучение. Основными параметрами являются энергия ионов и отношение потока ионов к потоку осаждаемых атомов. При высоких температурах подложки ионное облучение не оказывает существенного влияния на структуру полученной пленки. Оно играет роль только при низких температурах подложки, так как облучение ионами с высокими энергиями позволяет уменьшить эффекты затенения за счет перераспределения осажденных на поверхности атомов [27].

Известно, что некоторые металлы, такие как медь, титан, хром, никель и другие являются химически стойкими в водных растворах щелочей [17]. Согласно диаграмме Торнтона при температурах подложки> 0, 3 пл и низких давлениях рабочего газа получаемые металлические по-

крытия имеют плотную структуру. Исходя из этого можно предположить, что металлические покрытия, полученные при соответствующих температурах подложки, могут использоваться для защиты алюминия от коррозии. Однако число металлов, из которых может быть создано плотное покрытие на алюминии, ограничено его низкой температурой плавления (933,5 K). Наиболее подходящим материалом является медь, так как она химически устойчива в водных растворах щелочей, имеет низкую температуру плавления (1356,55 К), высокую электропроводность и пластичность. Также перспективными материалами являются титан (температура плавления 1933 К) и хром (температура плавления 2130 К).

В промышленности имеется большой опыт по созданию толстых (толщиной порядка десятков микрометров) защитных металлических покрытий на массивных подложках. Большинство исследований посвящено защите от коррозии подложек нержавеющей стали, и практически отсутствуют работы по созданию защитных металлических покрытий на алюминии. Металлические покрытия традиционно получают гальваническим методом, плакировкой, термодиффузионнным методом и другими. Плазменные методы для нанесения толстых покрытий практически не используются из-за своей относительной сложности и относительно низких скоростей осаждения покрытий.

По механизму защиты металлические покрытия подразделяются на анодные и катодные [3]. К катодным покрытиям относятся такие покрытия, которые в данной коррозионной среде имеют более положительное значение электрохимического потенциала, чем у защищаемого металла. Катодные покрытия имеют хорошие защитные свойства только при условии их сплошности. При наличии

20

в них сквозных дефектов возникает коррозионный элемент, в котором металл подложки служит анодом и растворяется. Анодные покрытия имеют более отрицательный потенциал, чем у металла подложки. Для них условие сплошности не является обязательным так как при попадании в коррозионную среду материал покрытия будет анодом (и будет растворяться). Поэтому срок службы анодных покрытий определяется их толщиной.

Для защиты тонких фольг подходят только катодные покрытия, так как для обеспечения долгого срока службы анодных покрытий требуется их большая толщина. Однако использование для защиты тонких фольг покрытий, сравнимых по толщине с фольгой, является нецелесообразным.

21