Нанесение ионной бомбардировкой

Исследование гаммы покрытий на титане показало, что, помимо стадии ионной бомбардировки, на микрогеометрию поверхности влияет микротвердость наносимых покрытий. На рис. 1 приведены профилограммы точеной и полированной поверхности титана ВТ1-0 до II после нанесения покрытий. Видно, что в том и другом случаях наибольшей шероховатостью обладает поверхность с покрытием из нитрида циркония, имеющего максимальную твердость при измерении на микротвердомере ИМТ-3, и наименьшей — с покрытием из нитрида молибдена с наименьшей твердостью. Фрактограммы (рис. 2), снятые при помощи РЭМ JSM-50A, наглядно иллюстрируют существенное различие в шероховатости покрытий, имеющих различную твердость и нанесенных на одинаково обработанную исходную поверхность. [c.153]

Выполненные в ИМАШ исследования деталей с покрытиями на основе нитрида титана, нанесенными с помощью метода конденсации при ионной бомбардировке и реактивно-плазменного метода, показали их высокие служебные свойства. Этим подтверждена целесообразность применения названных методов для создания покрытий на окончательно обработан- [c.21]

Для усиления адгезии и улучшения смачиваемости поверхности склеивания специально обрабатывают. Различают физические и химические операции обработки поверхности. Первые включают шлифование, ионную бомбардировку, обработку режущим инструментом, ультразвуком, растворителями. Вторые предусматривают травление, фосфатирование или анодирование. Физические операции сглаживают грубые неровности на поверхности, удаляют ржавчину и грязь. И физические, и химические операции увеличивают концентрацию центров адгезии. Например, поверхность полиэтилена после облучения электронами содержит свободные радикалы и хорошо склеивается. После химической обработки создаются условия для химического взаимодействия. Так, при вулканизации сырой резины с помощью серы молекулы каучука соединяются химически с медью через серные мостики. Это используют для приклеивания резины к стальным деталям, которые предварительно покрывают слоем латуни для усиления адгезии. Поверхность склеивания неполярных полимеров специально активируют перед склеиванием (или нанесением печатного текста, так как краска лучше приклеивается). [c.396]

Почти при всех методах нанесения покрытий (за исключением ионного осаждения) значительный разрыв во времени между окончанием стадии очистки и началом процесса осаждения покрытия приводит к повторному загрязнению и окислению. защищаемой поверхности. Особенность процесса ионного напыления заключается в том, что покрытие наносится в условиях непрекращающейся ионной бомбардировки, поверхность остается очищенной и активированной до осаждения первых слоев покрытия, кроме того, происходит частичное распыление уже осажденного покрытия, что способствует модифицированию и [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]

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]

Оборудование для нанесения покрытий ионной бомбардировкой представляет установка "Булат-20", предназначенная для нанесения твердого покрытия на инструмент [11] (рис. 1.14, в). Техническая характеристика установки "Булат-20" приведена ниже. [c.436]

Существуют два метода нанесения покрытий в вакууме, различающиеся по механизму генерации потока осаждаемых частиц метод термического испарения и метод распыления материалов ионной бомбардировкой. Испарение или [c.110]

Конструктивной особенностью газодинамических подшипников является отсутствие реверса, вращение возможно только в том направлении, при котором увлекаемые канавками частицы воздуха нагнетаются в зазор подшипника. Нанесение канавок или карманов определенной ширины и глубины (для приборных газодинамических подшипников глубина составляет 3—10 мкм) производится способом фототравления, ультразвуковых воздействий с абразивной суспензией, ионной бомбардировки (вакуумного фрезерования ). Не исключается и механическая обработка (шлифование). [c.569]

При производстве инструментов из быстрорежущих сталей с покрытием необходима более тщательная предварительная подготовка рабочих поверхностей инструмента, строгая регламентация параметров процесса нанесения покрытия,,, особенно параметров ионной бомбардировки. Это обусловлено сравнительно невысокой теплостойкостью быстрорежущей стали, а также склонностью к разупрочнению в процессе нанесения покрытия из-за малых значений угла заострения режущей части и радиуса скругления режущих кромок. [c.184]

Остановимся кратко на особенностях режимов нанесения кадмиевых покрытий. Один из режимов кадмирования описан в работе [142]. Поверхность детали обезжиривают в парах органического растворителя и подвергают пескоструйной обработке в сухой комнате с искусственной атмосферой, имеющей очень низкую точку росы (—20° С), для устранения возможности попадания влаги на очищенную поверхность детали. Подготовленные таким образом детали укрепляют на специальном держателе, который после завешивания образцов вдвигается на специальных салазках в вакуумную камеру. В процессе откачки при давлении 8 Па в камере возбуждается тлеющий разряд и осуществляется ионная бомбардировка поверхности деталей. Положительный полюс высоковольтного источника (5 кВ, 4 А) постоянного тока подведен к изолированному электроду, расположенному вблизи стенки камеры. Отрицательный полюс источника, камера и держатель с деталями заземлены. Таким образом, защищаемая поверхность деталей является катодом тлеющего разряда. Обработка в разряде осуществляется до тех пор, пока давление не достигает 5 Па. Давление в камере к началу процесса кадмирования составляет 1,1-10-2 Па. [c.133]

Метод КИБ - нанесение покрытий из плазмы электродугового разряда интефально холодным катодом, или метод катодно-ионной бомбардировки осуществляется на установке Булат , используемой на машиностроительных предприятиях для упрочнения металлообрабатывающего инструмента. Между анодом и катодом (из наносимого материала) возбужда- [c.367]

Нанесение износостойких покрытий. Процесс не требует больших затрат, обеспечивает резкое повышение производительности обработки и получает широкое распространение как у изготовителей инструмента, так и у его потребителей. Существует ряд способов нанесения покрытий электроискровой (установки типа Искра ), плазменный, детонационный и др. Наиболее широкое применение получили способы газофазного осаждения и катодного напыления с ионной бомбардировкой. [c.825]

В качестве технологических способов поверхностного упрочнения и тестируемых материалов были выбраны гальвано-хи-мические и химико-термические (ТХ, ХТ) промышленные методы (цементация, нитроцементация, азотирование и борирование), покрытия из окиси алюминия, пластифицированной окисью титана, нанесенного методом плазменно-порошкового напыления (ППН), карбиды хрома, осажденные из металлоорганических соединений (МОС) и ионно-плазменных вакуумных покрытий, полученных методом КИБ (конденсация ионной бомбардировкой) по авторским методикам на основе нитридов циркония и титана табл. 2. Покрытия на основе нитридов титана представлены различными модификациями с использованием добавок нитридов хрома и алюминия. [c.87]

В чем же сущность этой технологии Напомним, что плазма — это ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. Ионизация газа может произойти, например, при его нагреве до высокой температуры, в результате чего молекулы распадаются на составляющие их автоматы, которые затем превращаются в ионы. Плаз менная обработка (резка, нанесение покрытий, наплавка, сварка) осуществляется плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазмотронами. Эффект достигается как тепловым, так и механическим действием плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью). Плазменную резку успешно применяют при обработке хромоникелевых и других легированных сталей, а также меди, алюминия и др5 гих металлов, не поддающихся кислородной резке. Большая производительность и высокое качество плазменной резки не только дают возможность эффективно использовать этот прогрессивный процесс на автоматических линиях, но и позволяют исключить ряд до- [c.55]

Бомбардировка твердой поверхности потоком энергетических частиц (ионов), приводящая к выбросу атомов. Этот метод может использоваться как источник для нанесения металла. [c.1049]

В последние годы получил развитие еще один метод нанесения покрытий в вакууме — ионное осаждение, представляющее собой термическое напыление в газовом разряде (ионизация и испарение материалов в вакууме). Материал покрытия испаряется при невысоком вакууме ( 10 Па) на подложку при этом подается достаточно высокий отрицательный потенциал относительно тигля с испаряемым металлом. Часть паров металла ионизируется в плазме газового разряда, и ионы осаждаются на заряженной подложке, образуя покрытие с высокой степенью однородности по толщине. Характерная особенность ионного осаждения — использование процесса бомбардировки поверхности подложки (катода) потоком ионов высокой энергии как перед осаждением покрытия для очистки поверхности, так и в процессе формирования покрытия. Ионизация осуществляется газовым разрядом (в среде Ar, Ne, Не), а термическое испарение материала покрытия резистивным, электронно-лучевым или электродуговым способами — в вакууме порядка 10 Па. [c.11]

Формирование покрытий и особенности структуры переходных слоев в значительной степени зависят от технологических параметров процесса нанесения покрытий, в частности от плотности потока и энергии ионов в процессах бомбардировки и конденсации покрытия, а также от давления реакционного газа. В сочетании со временем воздействия энергия ионов определяет поверхностную температуру, с которой связано протекание плазмохимических реакций. Перед нанесением покрытия проводят очистку поверхности мишени ионной бомбардировкой. Кроме очистки зафязненной поверхности, происходит образование различных дефектов поверхностного слоя основы за счет радиационных повреждений, что создает благоприятные условия для процесса конденсации и роста покрытия. Это сопровождается ионным легированием и насыщением приповерхностных слоев компонентами [юкрытия, что способствует повышению адгезии с материалом основы. [c.247]

Обеспечение удовлетворительных условий процесса нанесения покрытий успешно достигается методами физического осаждения в вакууме. Наиболее отработаны для производственных процессов ионновакуумные технологии нанесения покрытий из плазмы электрического разряда с холодным катодом, основанные на методе конденсации ве-п(ества в вакууме с ионной бомбардировкой, [c.248]

Повышение качества модифицированных поверхностных слоев требует создания специальных установок, позволяющих реализовать технологический процесс нанесения многослойных ионно-вакуумных покрытий в едином вакуумном цикле [169]. В этом случае модификация материалов путем нанесения многослойных покрытий с регулируемой адгезией осуществляется методами конденсации ионной бомбардировкой, магнетронного распыления и ионной имплантации. На основе метода ионной имплантации получили развитие способы многоэлементной импульсно-периодической имплантации, высококонцентрационной имплантации и ионно-лучевого перемешивания [167]. [c.262]

В ионно-плазменных методах нанесения покрытий используется также низкотемпературная плазма. Наиболее распространена КИБ-конденсация из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки поверхности. Некоторые практические вопросы нанесения ионноплазменных покрытий изложены в обзорах А. И. Григорова и О. А. Елизарова [12] и Л. М. Джеломановой [13]. [c.12]

Ионная бомбардировка позволяет вводить примесь не только из пучка, но и пз плёнки, предварительно нанесенной на поверхность мишени (имплантация ато.мов отдачи и ионное пере.мешиваиие). [c.199]

В настоящее время для повышения износостойкости и коррозионной стойкости получили применение пленочные покрытия (толщиной 2—10 мкм) из нитридов (TiN, Ti (N ), ZrN), карбидов (Ti ), оксидов (AI2O3 и др.), обладающих высокой твердостью. Существует много методов создания адгезионных пленочных покрытий. Нанесение покрытий осуществляется осаждением продуктов химических реакций между компонентами газовой среды (например, хлорида титана и метана) на поверхности детали (инструмента) при 1000—1200 °С (метод VD). Другие методы предполагают реактивное или конденсационное осаждение в вакууме при более низкой температуре 450—500 °С, Формирование покрытия в вакууме осуществляется в три стадии I) получение материала покрытия в парообразном состоянии 2) перенос материала покрытия от испарителя к детали 3) осаждение (конденсация) молекул (ионов) материала покрытия на поверхности детали. Чаще применяют следующие методы нанесения покрытия конденсацию из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки (КИБ) реактивное электронно-лучевое плазменное осаждение (РЭП) активированное реактивное напыление (ARE). Не- [c.347]

Вакуумноплазменное нанесение износостойких покрытий После ионной очистки на поверхность инструмента методом ионной бомбардировки наносят слон нитридов титана или других металлов Для повышения износостойкости рабочей поверхности инструмента вследствие высокой твердости этих соединений (HV 25—45 ГПа, толщина слоя 5—20 мкм) [c.614]

В газоразрядных источниках с горячим катодом типа Пеннинга ионизация молекул и атомов осуществляется электронным ударом. Источники такого типа характеризуются значительным (менее 100 эВ) разбросом ионов по энергиям. В составе пучка находятся ионы материалов электродов, подвергнутых ионной бомбардировке и распылению. Такие источники используются в установках для обработки материалов ионными пучками, нанесения покрытий. [c.441]

При ионной бомбардировке и распылении поверхности ионами с энергией (1,6—2,4)10 кДж наблюдается преимущественное травление границ зерен подложки и одновременно конденсация микрокапельной фазы. Капли металла, конденсирующиеся на начальной стадии процесса практически на холодную основу, имеют низкую прочность сцепления, так как их скорость невелика, а диффузионные процессы недостаточно эффективны. Вместе с тем формирование слоя на начальной стадии нанесения покрытий в значительной мере определяет свойства и структуру покрытия в целом. При дальнейшей ионной бомбардировке стимулируются диффузионные процессы как за счет температуры, так и вследствие импульса энергии ионной компоненты. В результате конденсированные на стадии ионной бомбардировки макрочастицы прочно сцепляются с основой и становятся центрами, кристаллизации для осаждающего потока частиц в режиме конденсации. На рис. 4.5 показана структура островка —йанли катодного материала, осажденной в режиме ионной бомбардировки. Из рисунка видно, что островок имеет мелкокристаллическую структуру, а зерна — неправильную форму, содержат больщое число дефектов, что связано, очевидно, с высокой скоростью охлаждения и кристаллизации, диффузией и взаимодействием с материалом основы и частицами органических загрязнений, присутствующими на поверхности. [c.123]

Другим методом нанесения тонких износостойких покрытий является метод катодного напыления и ионной бомбардировки. Сущность этого метода заключается в том, что с помощью электро-дугового испарителя наносимый на поверхность инструментов материал (титан, молибден) в вакуумной камере переводится в парообразное состояние (вакуум 1,33-10 —1,33-10 Па). При наличии напряжения на катоде (анодом служит обрабатываемое изделие, а катодом — металл-испаритель) и подачи в камеру азота или другого газа, содержащего азот, ионы испарившегося металла, взаимодействуя с ионами азота, образуют нитриды испарившегося металла (молибдена или титана) и осаждаются на поверхности инструментов, создавая тонкую пленку (0,004— 0,008 мм). Для равномерного нанесения пленок на режущие кромки многозубых инструментов последние загружаются в специальный барабан камеры и вращаются относительно катодов. В настоящее время для упрочнения твердосплавных пластинок износостойкой пленкой выпускаются установки моделей Бу-лат-2м и Вулат-Зм . Основные технические характеристики установки Булат-2м приведены ниже. [c.369]

При нанесении покрытий TiN, (Ti — r)N вакуумно-плазменным методом на МТИ контролировали температуры процессов ионной бомбардировки и конденсации покрытия. Для снижения вероятности образования хрупкой т)-фазы температуру поддерживали в пределах 500—600°С. Контроль микрошлифов образцов ВКб с покрытиями TiN и (Ti — r)N с использованием микроанализатора Камека показал полное отсутствие зон диффузионного переноса из твердого сплава в покрытие (контролировали перенос элементов кобальта, вольфрама, титана и азота). С учетом сильного влияния давления в рабочей камере вакуумно-плазменной установки на свойства покрытий оптимизировали величину давления до уровня, при котором снижалась хрупкость покрытий TiN, (Ti — r)N. Большая пластичность вакуумно-плазменных покрытий за счет мелкозернистого столбчатого строения, отсутствие переходной т]-фазы позволили увеличить их толщину до 6— 8 мкм. [c.156]

Другим путем повышения стойкости метчиков является метод катодного напыления и ионной бомбардировки. Сущность этого метода заключается в том, что с помощью электродугово-го испарителя наносимый на поверхность инструментальный материал (титан, молибден) в вакуумной камере переводится в парообразное состояние (вакуум 1,3310 . ..1,3310 Па). При наличии напряжения на катоде (анодом служит обрабатываемый инструмент) и подаче в камеру азота или другого газа, содержащего азот, ионы испарившегося металла, взаимодействуя с ионами азота, образуют нитриды молибдена и титана и осаждаются на поверхности инструментов, создавая тонкую пленку (0,004...0,008 мм). Для равномерного нанесения пленок на режущие кромки метчиков последние загружаются в барабан камеры и вращаются относительно катодов. Для нанесения пок-124 [c.124]

До начала процесса осаждения детали очищают путем ионной бомбардировки в высоконапряженном (1 кВ) тлеющем разряде при давлении 4 Н/м . Работу тлеющего разряда прекращали перед вакууми-роваиием камеры. Однако адгезия покрытия была слабой тогда перед нанесением детали стали сначала подвергать тонкой абразивной обработке для получения шероховатости. Для улучшения процесса [10]. обработку тлеющим разрядом совмещали (проводили одновременно) с откачкой камеры и началом испарения. Такой процесс исключает интервал, во время которого идет окисление стали в результате реакции с оставшимся в камере кислородом, поэтому атомы кадмия достигают свежей поверхности сразу после бомбардировки и адгезия покрытия стала высокой даже на гладкой поверхности. [c.412]

Свойства износостойких покрытий зависят от технологии их нанесения, которая в деталях не освещается в технической литературе. Из химико-термических методов образования покрытий отметим распространенный метод термодиффузионного насыщения - ДТ. Из методов химического осаждения покрытий - метод ХОП с зарубежным обозначением VD, карбидотитановое покрытие ГТ и метод вакуумного титанирования КВТК из методов физического осаждения покрытий (ФОН) с зарубежным обозначением PVD - отечественный метод конденсации в условиях ионной бомбардировки КИБ, а также методы реактивного электронно-лучевого плазменного осаждения покрытий РЭП. К группам ХОП относится шведская технология G (гамма коутинг), австрийская GM, к группе ФОН - метод активизированного реактивного напыления ARE. [c.166]

Известен таКже метод ионного напыления покрытий Me rAlY и Me rAlTi, Соответствующая установка состоит из камеры, в которую ротационным насосом подается аргон (или криптон) под давлением 10-100 мм.рт.ст. В камере создается электростатическое поле (1000 В), обеспечивающее ионную бомбардировку прогретых до 300 С расходуемых пластин, в результате чего из них выбиваются осаждаемые на детали атомы металла покрытия. Скорость нанесения покрытий ОЛ-1,0 мкм/мин. [c.337]

Кремниевая подложка очищалась бомбардировкой ионами С-Ь при напряжении 600 В в течение 120 с перед нанесением пленки in siti. [c.259]

Имплантация атомами отдачи и ионное перемешивание. Эти методы являются разновидностями ионной имплантации и основаны на том, что эффект изменения свойств связан с внедрением не первичных высокоэнергетических ионов в легируемый материал, а атомов отдачи, например, из тонкой пленки, предварительно нанесенной на обрабатываемое изделие. В результате возможно для получения различных сплавов пользоваться одним и тем же источником и сортом ионов, например тяжелым инертным газом. Эффективное легирование и перемешивание достигаются при более низких дозах и энергиях, чем в методе прямой импланта ии. Существенный недостаток имплантации атомами отдачи—распыление поверхностной пленки при бомбардировке преодолевается с развитием метода динамического перемешивания, когда поверхность одновремеико подвергается воздействию пучка ионов [c.76]

Рассмотрим кратко основные известные схемы оборудования для осуществления совмещенных методов формирования покрытий. Первые принципиальные схемы рассмотрены в работе [58]. К числу установок, подробно описанных в литературе, относится установка для динамического перемешивания (рис. 4.17) [171]. Первоначально она разрабатывалась как установка высокодоз-ного легирования с использованием ионного перемешивания. На поверхности обрабатываемого изделия формировалась пленка заданной постоянной толщины, которая одновременно бомбардировалась высокоэнергетическими ионами из другого источника. Таким образом преодолевается проблема распыления поверхности. Если отказаться от условия постоянства толщины нанесенной пленки и обеспечить требуемое соотношение интенсивности и энергии двух пучков ионов, то не представляет труда использовать оборудование для выращивания пленок при одновременной бомбардировке высокоэнергетическими ионами. [c.153]

Данные рис. 41 свидетельствуют о заметном влиянии покрытий на ударно-циклическую прочность Оп. Например, бомбардировка ионами титана, сопутствующая процессу нанесения покрытия TiN методом КИБ, несколько увеличивает ударно-циклическую прочность твердого сплава ВКб. Последующее нанесение покрытия TiN еще больше увеличивает прочность. Большое влияние на ударноциклическую прочность оказывает и толщина покрытия (табл. 25). [c.91]

Магнетронные системы [223] относятся к устройствам распыления диодного типа, в которых распыление материала происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами плазмообразующегося газа, возникающего в плазме аномального тлеющего разряда. Высокая скорость распыления достигается увеличением плотности ионного тока за счет локализации плазмы у распыляемой поверхности мишени с помощью сильного поперечного магнитного поля. Основные его преимущества высокая скорость нанесения покрытий (0,5-5 мкм/мин), низкая температура подложки. Однако управление свойствами покрытий затруднено, на подложку осаждаются относительно низкоэнергетические частицы. [c.338]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...