ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод ионного осаждения покрытий в вакууме из "Кислородная коррозия оборудования химических производств " Эффективную противокоррозионную защиту оборудования обеспечивают покрытия, для получения которых могут быть использованы основные методы нанесения покрытий в вакуумег катодное распыление, термическое напыление и ионное осаждение. Из них наиболее перспективным вследствие высокой эффективности защитного действия является метод ионного осаждения в вакууме. [c.125] Недостатком метода ионного осаждения для нанесения покрытия является сложность аппаратурного оформления, но очевидны преимущества этого метода перед другими, например гальваническим осаждением отсутствие мокрых стадий при нанесении покрытий, отсутствие водородной хрупкости обработанного металла, возможность нанесения любых металлических покрытий на любые материалы, высокая адгезия и хорошие защитные свойства покрытий, отсутствие загрязнений в среде, которой обрабатывается поверхность. [c.126] Предварительной стадией процесса нанесения ионного покрытия является очистка поверхности обрабатываемой детали, так называемая ножная очистка, во многом определяющая качество покрытия. [c.126] Ионная очистка поверхности проводится в тех же установках и при тех же условиях, что и нанесение покрытия. К обрабатываемой детали подводится отрицательный потенциал порядка нескольких киловольт. По окончании ионной очистки подложки ток разряда уменьщается до некоторого постоянного значения. Процесс ионного осаждения можно проводить после стабилизации тока разряда. [c.126] В результате ионной очистки на поверхности металла проявляются границы зерен, углубления, дислокации, поверхность становится более шероховатой, что способствует улучшению адгезии покрытия с поверхностью. [c.126] Высокая адгезия покрытий из Си, Ag, Аи, N1 и Сг к деталям из различных материалов (Ре, Мо, 51 и др.) была достигнута при напряжении 3—5 кВ, давлении аргона 2,7—6,7 Па и плотности тока 0,3—0,8 мА/см . Детали не подвергались никакой предварительной подготовке, за счет ионной бомбардировки в процессе ионного осаждения их поверхность нагревалась до 200—400 °С. Сравнение с другими методами нанесения покрытий показало, что если покрытие и основа не образуют твердых растворов, то адгезия ионных покрытий гораздо лучше, чем обычных покрытий. [c.127] Ионным осаждением можно получать покрытия с хорошей адгезией на обеих сторонах неподвижной детали, в то время как большинство других методов нанесения покрытий дают одностороннее покрытие. Часто это свойство метода ионного осаждения называют высокой рассеивающей способностью . [c.127] При ионном осаждении прочность сцепления покрытия с основой очень высока (более 35 кгс/мм ). Хорошей адгезии способствует высокая энергия ионов металла, бомбардирующих поверхность металла. Между покрытием и поверхностью образуется переходная область переменного состава не в результате обычной диффузии, а вследствие проникновения в глубь металла ионов с высокой кинетической энергией. Средняя глубина проникновения ионов для большинства кристаллов составляет 1—15 нм/кэВ. [c.127] Так как в процессе ионного осаждения сама обрабатываемая деталь служит катодом для создания тлеющего разряда, на значительно разогревается за счет выделения тепла при торможении ионов на поверхности. В зависимости от теплопроводности защищаемый материал в объеме может сохранить сравнительно низкую температуру, в то время как поверхность может сильно разогреваться. Если деталь чувствительна к перегреванию (например, изготовлена из легкоплавкого материала), то необходимо ее охлаждать в процессе ионного осаждения. [c.128] Форма детали существенно влияет на эффективность метода ионной бомбардировки и на скорость конденсации (образо-пания покрытия). Углы и острия, например, являются областями сильного электрического поля, в которых ионная бомбардировка очень интенсивная, и может происходить распыление материала детали и — частично — нанесенного покрытия. В отличие от других методов нанесения покрытий на краях и углах деталей при ионном осаждении не образуется наростов. [c.128] Ионное осаждение в вакууме позволяет получать почти беспористые покрытия толщиной порядка 1 мкм. Вследствие особенностей процесса ионного осаждения пористость, вызванную загрязнениями поверхности детали, можно регулировать либо вообще устранять. Низкая пористость ионных покрытий -связана также с тем, что атомы в осажденном покрытии имеют обычно плотную упаковку. Благодаря малой пористости по-жрытия, полученные методом ионного осаждения в вакууме, имеют большую защитную способность, чем покрытия, полученные другими методами. [c.128] В качестве примера можно указать, что антикоррозионное -алюминиевое покрытие наносится методом ионного осаждения Tia активную зону уранового реактора [70]. Это покрытие характеризуется низким сечением захвата нейтронов, высокой жоррозионной стойкостью во влажных условиях при повышенной температуре, и его термический коэффициент расширения очень близок к соответствующему значению для урана. [c.128] Подобные алюминиевые покрытия эффективны для защиты крепежных изделий из высокопрочной стали, титана и алюминиевых сплавов, эксплуатируемых в морской воде. Для защиты подшипников из углеродистой стали от коррозии были применены ионные покрытия из нержавеющей стали 304, а алюминиевых— из нержавеющей стали 310 [70]. Покрытия из алюминия, золота и нержавеющей стали наносят на крепежные изделия и другие мелкие детали для защиты их от коррозии и улучшения механических свойств. Особенности технологии нанесения ионных покрытий на мелкие детали рассмотрены в работе [71]. Для защиты от коррозии отдельных узлов установок газификации угля предложено наносить покрытия толщиной 10—100 мкм из А12О3. На тонкое покрытие, нанесенное методом ионного осаждения, можно наносить толстое покрытие гальваническим методом. Например, можно сочетать процесс ионного осаждения медного покрытия толщиной 25 мкм на титан с последующим осаждением толстого (500 мкм) слоя меди в обычной гальванической ванне (чисто гальваническим методом медное покрытие на титан осаждать не удается) [70]. Особенно перспективен метод ионного осаждения при нанесении покрытий на непроводящие детали (карбид вольфрама, пластмассы, керамику и др.), т. е. на детали, на которые другими методами осадить металлические покрытия сложно или вообще нельзя. [c.129] Вернуться к основной статье