- •1.Этапы развития исследований структуры и свойств поверхностей, покрытий, пленок.
- •2.Тонкие пленки и их классификация.
- •3. Основные параметры тонких покрытий
- •4 Стадии и механизмы роста пленок при их осаждении из газового потока
- •5.Образование адсорбционной фазы и зародышей конденсированной фазы
- •6. Термодинамическая теория зародышеобразования.
- •7. Физико – химические основы активационной обработки поверхностей.
- •8. Механическая активация поверхностей.
- •9. Химическая активация поверхностей.
- •10. Физическая активация поверхностей.
- •11. Нанесение полимерных покрытий
- •12. Классификация методов нанесения полимерных покрытий.
- •13.Нанесение полимерных покрытий электростатическим методом
- •14. Монолитизация покрытий.
- •15.Технологичекие рекомендации по нанесению полимерных покрытий.
- •16.Структура и свойства полимерных покрытий.
- •17 Технологические методы повышения адгезии покрытий.
- •18.Нанесение покрытий в вакууме.
- •20.Лазерное напыление покрытий.
- •21. Электронно-лучевое нанесение вакуумных покрытий.
- •22. Особенности электронно-лучевого испарения диэлектриков
- •23. Электродуговое нанесение покрытия
- •24. Реактивные методы нанесения покрытий
- •25.Катодное распыление
- •26.Магнетронное распыление
- •27.Технология получения покрытий плазмо-ионным распылением в несамостоятельном газовом разряде
- •28.Технология формирования тонких полимерных покрытий из активной газовой фазы
- •29. Антифрикционные и износостойкие покрытия
- •30.Методы контроля параметров осаждения пленок
23. Электродуговое нанесение покрытия
При данном методе испарение металла осуществляется в зоне горения дуги вследствие эрозии электрода. Наиболее широкое применение находит дуговое испарение с холодного расходуемого катода.
Характерным для электродугового испарения является наличие в газовой фазе большого количества капель и высокая степень ионизации атомов (до 90%). Размер капель зависит от теплофизических свойств материала катода и режима горения дугового разряда.
При работе электродугового испарителя катодные пятна вследствие взаимного отталкивания стремятся уйти на боковую поверхность катода, что является нежелательным так как изменяется характер распределения газового потока. Для фиксации катодных пятен в центре катода используют внешнее магнитное поле (испаритель с магнитным удержанием катодных пятен) или экранирование боковых поверхностей катода (испарители с электростатическим удержанием пятен).
Электродуговое нанесение покрытия имеет следующие достоинства:
1. возможность совмещения в едином технологическом цикле процессов нагрева (ионной очистки) с процессом нанесения покрытия;
2. возможность регулирования в широких пределах скорости нанесения покрытий (путем изменения, например, тока дуги);
3. возможность нанесения сложных по химическому составу покрытий;
4. высокая производительность процесса, возможность автоматизации;
5. высокая адгезия получаемых покрытий.
Основно недостаток – наличие в газовом потоке капельной фазы.
Технология нанесения покрытий электродуговым испарением включает следующие основные стадии:
1. Очистка, промывка детали. Наиболее эффективна очистка в ультразвуковой ванне.
2. Закрепление детали в вакуумной камере и создание необходимой степени вакуума.
3. Нагрев и очистка детали методом ионной бомбардировки ( включается электродуговой испаритель и на деталь подается потенциал 1000 В).
4. После достижения необходимой температуры подача потенциала на деталь прекращается и проводится нанесение покрытия.
5. Разгерметизация вакуумной камеры, снятие деталей и контроль качества покрытия.
24. Реактивные методы нанесения покрытий
В эту группу входят методы получения покрытий сложного состава из химических соединений, синтез которых осуществляется одновременно с процессом осаждения. Реактивные методы нанесения покрытий характеризуются тем, что в рабочую камеру напускают химически активный газ, при взаимодействии которого с испаренными атомами и образуется химическое соединение. Наибольшее распространение получили реактивные методы нанесения следующих покрытий:
1.Нитридов металлов. Испарение металла, как правило, осуществляется электроннолучевым, лазерным или электродуговым способом. В рабочую камеру запускается азот, который зоне испарения диссоциирует, адсорбируется на поверхности подложки вступает во взаимодействие с металлом, например, титаном
Ti+N→TiN.
В зависимости от соотношений потоков азота и титана возможно образование соединений переменного состава TiNx. Цвет покрытия меняется от зеленого до желтого. Процесс образования соединений протекает, в основном, на поверхности. В объеме низка вероятность столкновений атомов Ti и N.
2. Карбидов металлов. В частности, данным методом получают покрытия из карбидов титана, циркония, хрома, вольфрама. Карбиды образуются при испарении металлов в среде углеродсодержащих газов (метана, ацетилена).
3. Оксидов металлов. В этом случае испарение металлов проводят в среде кислорода или паров воды.
Покрытия, получаемые реактивными методами, имеют достаточно высокую твердость, адгезию. Для повышения адгезионной прочности рекомендуется на-
носить покрытия на подложки, нагретые до температуры 400-600˚C.В машиностроении для упрочнения режущего инструмента наносят покрытия нитридов и карбидов металлов толщиной до 10 - 12 мкм. Часто используются многослойные покрытия, наносимые, как правило, за один технологический цикл. Это достигается, например, путем изменения состава газовой среды.
Методом электродугового испарения наносят алмазоподобные покрытия. В качестве катода используют графит, процесс испарения проводят при относительно высокой плотности тока.