На головну

Електродугове нанесення покриттів

  1. N Для охолодження елементів під час пайки застосовують випарний метод (нанесення дози випаровується речовини), обдування газом, спеціальні термоекрани.
  2. вакуумних покриттів
  3. Закономірності освіти і зростання вакуумних покриттів
  4. ВИКОРИСТАННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ КОРРОЗИИ КУЗОВА АВТОМОБІЛЯ
  5. Класифікація методів осадження вакуумних покриттів
  6. Контроль якості ізоляційних покриттів
  7. Лазерне нанесення покриттів

При електродуги нанесенні покриття випаровування металу здійснюється в зоні горіння дуги внаслідок ерозії електрода. Найбільш широке застосування знаходить дуговое випаровування з холодного витрачається катода. Схема пристрою, за допомогою якого воно проводиться, представлена ??на малюнку 11.

Малюнок 11 - Схема дугового випаровування з магнітним утриманням катодних плям: 1-стінки камери (анод); 2-соленоїд; 3-катод; 4-підпалює електрод; 5-покриття; 6 - підкладка; 7- зона горіння дугового розряду

Генерація газової фази здійснюється в зоні дії на поверхню розряду, в локальних ділянках - катодних плямах вакуумної дуги, які представляють собою ділянки поверхні катода, мають розмір ~ 10-4... 10-2 мм. У катодних плямах протікають також процеси інтенсивної електронної емісії. У першому наближенні вважають, що число катодних плям пропорційно силі струму дугового розряду. Для стійкого горіння дуги необхідно освіту на катоді більше двох плям. У катодних плямах щільність струму може досягати 107 А / см2 і виділяється потужність 107... 108 Вт / см2. В результаті при горінні дуги здійснюється швидке нагрівання матеріалу, його плавлення і випаровування.

Характерним для електродугового випаровування є наявність в газовій фазі великої кількості крапель і високий ступінь іонізації атомів (до 90%). Розмір крапель залежить від теплофізичних властивостей матеріалу катода і режиму горіння дугового розряду і складає від 1 до 50 мкм. При випаровуванні тугоплавких катодів (вольфраму, молібдену, танталу і ін.) В газовому потоці містяться краплі розміром менше 10 мкм, при випаровуванні легкоплавких - 25 ... 50 мкм і їх частка в потоці зростає до10 ... 30%.

При роботі електродугового випарника катодні плями внаслідок взаємного відштовхування прагнуть піти на бічну поверхню катода, що є небажаним, так як змінюється характер розподілу газового потоку. Для фіксації катодних плям в центрі катода використовують зовнішнє магнітне поле (випарник з магнітним утриманням катодних плям) або екранування бічних поверхонь катода (випарники з електростатичним утриманням плям).

Зміст крапельної фази в потоці летючих частинок є одним їх основних недоліків електродугового нанесення покриттів. До сих пір однозначно не визначено механізму генерації цих крапель. Найбільш імовірною причиною утворення крапель вважають кипіння в обсязі розплавленої ванни і утворення газових бульбашок з розчинених технологічних газів, що знаходяться в обсязі катода. При їх інтенсивному виході на поверхню і відбувається утворення розплавлених мікрочастинок. На користь цього припущення свідчить той факт, що при зниженні газосодержания в катоді менше 10-6 % Сконденсуватись не відбувається.

Характерні параметри дугового розряду мають значення:

ток дуги -от10 до 104 А;

напруга між катодом і анодом (стінками камери) U ??~ 10 ... 30 В;

швидкість осадження покриття;

питома випаровуваність г / Дж.

Важливим є те, що, як уже зазначалося, до 90% атомів в газовій фазі є іонізованими. При цьому енергія частинок в газовому потоці становить до 100 еВ. Дані особливості електродугового випаровування дозволяють досить ефективно управляти випаровування потоками і отримувати покриття з високими фізико-механічними властивостями.

Електродугове нанесення покриття має такі переваги:

1) можливість суміщення в єдиному технологічному циклі процесу нагріву (іонної очистки) поверхні в результаті впливу іонів з процесом нанесення покриття;

2) можливість регулювання в широких межах швидкості нанесення покриттів (шляхом зміни, наприклад, струму дуги);

3) можливість нанесення складних за хімічним складом покриттів, наприклад, реактивним електродуговим осадженням;

4) висока продуктивність процесу, можливість автоматизації;

5) високі адгезія і суцільність одержуваних покриттів.

Основний недостатокрассматріваемого методу, як уже зазначалося, - наявність в газовому потоці крапельної фази. Мікрокраплі, обложені на поверхні, визначають неоднорідність покриття, його шорсткість. Руйнування таких покриттів відбувається внаслідок викришування мікрочастинок. Для зниження вмісту крапельної фази найбільш часто використовують такі технологічні прийоми:

1) проводять дегазацію катодів (використовують катоди, отримані методом вакуумної плавки);

2) здійснюють сепарацію плазмового потоку в електричному або магнітному полях;

3) оптимізують режими випаровування. При збільшенні струму дуги підвищується вміст крапельної фази, яка несприятливо позначається на властивостях покриття. Рекомендується проводити випаровування при мінімальному струмі дуги. Однак в цьому випадку значно знижується швидкість осадження покриття, тому для отримання високої продуктивності процесу осадження установки комплектуються декількома електродуговими випарниками. При цьому їх розміщення під різними кутами до поверхні підкладки дозволяє значно підвищити однорідність і равнотолщінность формованих покриттів.

Технологія нанесення покриттів електродуговим випаровуванням включає наступні основні стадії:

1. Очищення, промивка деталі. Найбільш ефективна очистка в ультразвукової ванні.

2. Закріплення деталі у вакуумній камері і створення необхідного ступеня вакууму.

3. Нагрівання і очищення деталі методом іонного бомбардування (включається електродугової випарник і на деталь подається потенціал зсуву ~ 1000 В).

4. Після досягнення необхідної температури подача потенціалу на деталь припиняється і проводиться нанесення покриття.

5. Розгерметизація вакуумної камери, зняття деталей і контроль якості покриття.

 



Лазерне нанесення покриттів | Плазмохимическая модифікація матеріалів

Фізичні основи нанесення вакуумних покриттів | Основні стадії і особливості процесу нанесення вакуумних покриттів | Класифікація методів осадження вакуумних покриттів | Випаровування атомів металу | Отримання покриттів резистивним випаровуванням | вакуумних покриттів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати