Диффузия подложки в покрытие

Границы раздела различных плазменных покрытий со стальной подложкой исследовались на электронном микроанализаторе. Наиболее характерные кривые, показывающие изменение концентрации различных элементов в зоне контакта покрытия с подложкой, приведены на рис. 3 (диаметр электронного луча 1 мкм). Никель и хром образуют относительно широкие диффузионные зоны 8—9 мкм (см. рис. 3, а, б). Для молибденового покрытия зона диффузии мала, меньше 1 мкм (см. рис. 3, в). То же относится и к покрытию из алюминида никеля — около 3 мкм (см. рис. 3, г). Для смеси карбида вольфрама с алюминием (96% W — 4% А1) характерны сильные колебания ширины диффузионной зоны. Глубина зоны диффузии железа в покрытие колеблется от О до 100 мкм. Глубина зоны диффузионного проникновения железа (см. рис. 3, д) составляет около 16 мкм. [c.260]

При первом режиме высокая скорость конденсации обеспечивала образование на ниобиевой подложке слоя чистого никеля. Диффузия ниобия в осаждающийся слой никеля создавала вблизи границы раздела ниобий—никель тонкий слой интерметаллических фаз с примыкающей к нему зоной твердого раствора переменной концентрации ниобия в никеле. Область никелевого покрытия, свободная от диффузионного загрязнения ниобием, составляла примерно 50 мк. [c.113]

В Институте физической химии АН СССР в течение ряда лет ведутся исследования по образованию защитных покрытий на различных подложках. В настоящем сообщении приводятся результаты исследований по созданию покрытия из карбида ниобия на графитовой подложке методом газодиффузионного нанесения. Покрытие образовывалось в результате термического разложения паров пятихлористого ниобия на нагретой графитовой подложке и одновременно протекающего процесса реактивной диффузии углерода в слой осаждаемого металла с образованием карбида ниобия. [c.125]

Так как методы лабораторных испытаний покрытий для определения их стойкости к воздействию окружающей среды и влияния на механические свойства подложки похожи на такие же испытания суперсплавов без покрытий, то здесь мы не будем подробно их обсуждать. Следует, однако, подчеркнуть, что предполагаемые для данного конкретного применения покрытия и подложки всегда должны рассматриваться как единая система материалов и испытываться совместно, так как в результате взаимной диффузии элементов из подложки и покрытия при достаточно длительных выдержках при высокой температуре рабочие характеристики такой системы могут значительно изменяться. [c.101]

Керамическая составляющая грунтового слоя состоит из тугоплавких окислов, изолирует эмалевый расплав от контакта с подложкой. Большая химическая инертность и высокая тугоплавкость керамической составляющей покрытия позволяет резко снизить (практически исключить) взаимодействие сплава с покрытием. Активный металл в составе грунта взаимодействует с кислородом и другими газами в покрытии, связывает их химически, не допускает к защищаемой поверхности поток агрессивных агентов, поступающих в результате диффузии из атмосферы печи через покровный слой эмали. [c.130]

При любом механизме участия подложки в процессе осаждения непрерывность процесса зависит от взаимной диффузии в паре подложка—покрытие. Так как в твердых телах диффузия значительно медленнее газофазной массопередачи, параметры ее (концентрация, скорость, характер газового потока) при взаимной диффузии практически не влияют на равномерность покрытий. Поэтому в условиях, делающих возможной твердофазную диффузию, можно наносить более равномерные покрытия на изделия больших размеров и сложной конфигурации, но скорость осаждения будет ниже, чем в случае чисто газофазного переноса. [c.360]

Если отвлечься от действия внешней среды, то скоростью рассасывания определяется время t службы покрытия. Принимая, что диффузия в покрытие из подложки, как постоянного источника, описывается уравнением [c.244]

Если окружающие условия способствуют коррозии с участием влаги, то определяющим фактором является полярность покрытия по отношению к подложке. Если покрытие является анодом, то пористость редко приводит к серьезным коррозионным последствиям. В этом случае катод представляет собой очень небольшую открытую поверхность подложки в основании поры, а узкие каналы ограничивают диффузию реагентов и продуктов коррозии. Большая поверхность анода (покрытия) способствует снижению плотности тока контактной коррозии. Двумя наиболее характерными примерами такого рода покрытия является цинковое покрытие на стали, эксплуатирующееся в холодной воде или атмосфере, и оловянное (внутреннее, но не внешнее ) покрытие на стали в запаянной консервной банке, содержащей обескислороженные, влажные продукты. [c.354]

Как указывалось выше, процесс диффузии зависит от доставки растворяемого металла на поверхность растворителя. Если такая доставка обеспечена, то диффузия будет проходить со скоростью, в основном зависящей от температуры, выбранной для заданного процесса. Для необходимого обогащения поверхности растворяемым металлом можно применять различные методы. Можно нанести один металл на другой путем электроосаждення и затем подложку с покрытием нагреть до температуры, достаточной для эффективного протекания диффузионного процесса. Недостаток этого [c.368]

Адгезия пленки лакокрасочного покрытия с защищаемой поверхностью оказывает большое влияние на скорость протекания подпленочной коррозии так как наличие адгезионного взаимодействия между покрытием и подложкой препятствует проникновению молекул воды, кислорода и электролита к поверхности раздела подложка—покрытие. В таком случае молекулы воды, кислорода и электролита могут контактировать с защищаемой поверхностью только на очень ограниченных площадях — участках нарушения адгезионного взаимодействия с подложкой. В случае же полного нарушения адгезионного взаимодействия покрытия с подложкой и стационарной диффузии воды, кислорода и электролитов через пленку лакокрасочного покрытия скорость подпленочной коррозии практически не будет отличаться от скорости коррозии незащищенной подложки. Экспериментальные данные подтверждают это предположение (рис. 69). [c.88]

Покрытия для ниобия в отличие от покрытий для молибдена разработаны недавно. Вначале в качестве покрытий для ниобия использовали те же материалы, которые служили эффективными покрытиями для молибдена, и это не всегда приводило к успеху. Основной причиной, побудившей разрабатывать специфические покрытия для ниобия, послужило большое разнообразие составов ниобиевых сплавов. Поскольку подложка в системах диффузионных покрытий является активным компонентом, покрытия на ниобии по своему составу и свойствам будут сильно отличаться от покрытий на молибдене, образованных в результате диффузии [c.123]

Таким образом, диффузионные процессы между покрытием и подложкой проходят с более высокими скоростями, чем между этими же материалами в компактном состоянии (табл. 7). Так, сравнение толщины карбидной зоны, полученной экспериментально и вычисленной по известным коэффициентам диффузии углерода в соответствующие металлы, показало, что опытные толщины карбидных слоев в несколько раз превосходят расчетные. Этот факт объясняется сильным искажением и дефектностью кристаллической структуры решетки материала покрытия. [c.43]

В ряде работ, появившихся в последние годы, показано, что защитное покрытие и металлическая подложка (основа) оказывают совместное сопротивление коррозионной среде, которое зависит от состава и структуры не только материала покрытия, но и металла. Когда внешняя среда или отдельные ее компоненты благодаря явлению диффузионного переноса достигнут подложки, на-сту-пает период взаимодействия среды с поверхностью металла и адгезионными связями полимера. Поскольку дальнейшее поведение системы зависит от преобладания тех или иных связей на границе металл —полимер, данное явление называют иногда конкурентной адсорбцией. Следует помнить, что на границе металл - полимер соотношение компонентов среды может существенно изменяться по сравнению с соотношением их в глубине раствора в связи с селективностью свойств покрытия и неодинаковыми скоростями диффузии компонентов. [c.47]

В сравнении с маловязкой многоборной связкой (33.3% BgOg) затрудняет процессы взаимной диффузии кислорода через покрытие и бора из подложки в покрытие, благодаря чему сохраняется стабильность при высоких температурах у покрытия, содержащего Бысоковязкую связку. [c.194]

В процессе нагревания в механических смесях N1—Сг—51—В в области температур 700—980° С происходят интенсивные химические реакции, сопровождающиеся большим выделением тепла. Плавление продуктов реакций происходит в интервале980—1100°С (рис. 112). В смесях, нагретых до 1000° С со скоростью 20 град мин, рентгенофазовым и металлографическим анализом обнаружены соединения Ы1зВ, СгВ, М1з51, эвтектики, а также твердый раствор на основе никеля. Взаимодействие покрытия с материалом подложки (с железом) практически обнаруживается начиная с температуры 1060° С при времени контакта 2 мин, тогда как при 1000°С диффузия железа в покрытие заметно не выявляется даже за время контакта 30 мин. К наиболее подвижным компонентам покрытия относится бор (рис. 113). [c.313]

Высокая адгезия покрытий из алюминийоксидных материалов так же, как и когезия, в значительной мере определяется условиями затвердевания частиц в момент удара о подложку. В случае протекания реакций при ударе и наличии интенсивных диффузионных источников (помимо интерметаллидных и оксидных фаз, из которых слабо протекает диффузия в подложку) возможно получение высоких значений адгезионной и когезионной прочности. Последнее в значительной мере определяется химическим составом порошка и дистанцией напыления. [c.99]

Выло найдено, что диффундирующие на поверхность вольфра-тиового покрытия атомы молибдена снижают работу выхода электронов, если их количество достигает 5% всего количества этомов вольфрама на поверхности. Эффект Киркендалла на границе раздела молибден — вольфрам не является вредным, ели поры молибденовой подложки и вольфрамового покрытия не объединяются, увеличивая перенос материала с помощью взаимной диффузии [207]. При 1900 К за 4- 10 ч коэффициент граничной диффузии вольфрама в молибден Drp=10 -r Ч-10- см /с [117]. [c.134]

Родий используют для нанесенпя тонких покрытий па серебряные ювелирные изделия, чтобы предотвратить их потускнение и сохранить характерный блеск. Более толстые покрытия родия наносят на столовое серебро, а также на высококачественные отражатели для прожекторов и проекционных фонарей. Палладий применяется для покрытий часовых корпусов, портснгарон и т. д. Представляет интерес применение палладиевого покрытия как основы при нанесении золотого покрытия на серебро, поскольку Палладий препятствует диффузии золота в серсбро. Хотя и утверждают, что палладий можно наносить па любой металл или припой, иа практике предпочитают предварительно наносить на металл основное покрытие из никеля. При нанесении родия на сплавы золота или платину подложка не нужна, по в случае сплавов олова и свинца никелевое покрытие совершенно необходимо, чтобы родиевое покрытие не получилось темным и полосатым. Никелевая подложка повышает стойкость родиевого покрытия к истиранию. [c.487]

Сложность химического состава суперсплавов приводит к тому, что при одинаковых условиях проведения процесса нанесения покрытия на подложках из разных сплавов будут формироваться разные покрытия. Например, вследствие более низкого значения коэффициента диффузии алюминия в кобальте по сравнению с никелем одно и то же покрытие на кобальтовых сплавах будет тоньше, чем на никелевых. Даже при нанесении покрытий на никелевые суперсплавы разного состава "одинаковые" покрытия могут иметь разные характеристики, особенно по своему фазовому составу в диффузионной зоне. Монокристаллические сплавы, например, обычно не имеют в своем составе элементов, модифицирующих границы зерен (С, В и Zr), из-за отсутствия самих границ зерен. Соответствующим образом меняется и природа диффузионной зоны должен обязательно существовать другой, кроме образования карбидов, механизм адаптации в фазовой структуре покрытия основных металлических элементов, концентрация которых в NiAl превь1шает предел растворимости. Для получения желаемой структуры покрытия полезно осуществлять параллельную разработку как сплава для подложки, так и материала покрытия. [c.93]

Внешние оверлейные покрытия отличаются от диффузионны тем, что не требуют формирования диффузионной зоны н границе раздела покрытия с подложкой для получения покры тия нужного состава или структуры. Скорее йа поверхност подложки наносится слой материала заранее заданного сос тава, необходимого для получения защитной пленки оксидно] окалины, имеющей хорошее сцепление с поверхностью нане сение покрытия осуществляется любым из методов, при кото рых взаимная диффузия элементов требуется лишь для обес печения наложения покрытия на подложку. В настоящее времз наиболее распространенными методами нанесения оверлейные покрытий являются физическое осаждение из паровой фазь (PVD) и плазменное напыление. [c.94]

Разработка новых Me rAlY оверлейных покрытий в основном заключаются в изучении влияния добавок элементов, улучшающих сопротивление окислению. Модифицированные Ni o rAlY покрытия, содержащие, например, кремний, танта/ и, (или) гафний, отличаются повышенной стойкостью к окислению, хотя, как правило, имеют более низкую пластичность [23]. В настоящее время уже разработаны такие композиции, которые ограничивают взаимную диффузию элементов межд> покрытием и подложкой и обеспечивают повышенную высокотемпературную прочность покрытия, что необходимо для улучшения сопротивления термоусталости. Достигнутое к настоящему времени более глубокое понимание влияния разных факторов, а также накопленный опыт по деформационному 108 [c.108]

Окислы, как правило, имеют малую область гомогенности этим можно объяснить, что при решении диффузионных задач определение распределения концентрации по толщине окисной пленки не представляло интереса. Тем не менее в [2] диффузионная кинетика po Tia оксида исследовалась для линейного закона распределения концентрации по толщине слоя. В [20, 49] решение диффузионной задачи, ошсьюа-ющей рост оксида, бьшо выполнено для граничных условий, близких к условиям роста диффузионных покрытий при этом использовались ряды. Несмотря на преимущества применения рядов для решения подобных задач, возникают и осложнения, связанные с необходимостью исследования сходимости рядов. В связи с этим иногда могут быть поставлены под сомнения и полученные рещения, если не найден путь доказательства сходимости. При решении задачи о росте диффузионного покрытия в предположении, что его толщина со временем изменяется по параболическому закону, могут использоваться представления, развитые в [46]. Рассмотрим однофазное покрытие. Предположим, что оно возникает в результате подачи вещества В на подложку из материала А при температуре Г, необходимо найти концентрацию Сд вещества А на поверхности покрытия, а также распределение концентрации вещества А по толщине покрытия. Если специально не оговаривается, то предполагается, что коэффициент диффузии вещества В в А пренебрежимо мал по сравнению с коэффициентом диффузии вещества А в В. [c.120]

Заканчивая рассмотрение о офазиой диффузии при образовании покрытий, следует остановиться на том случае, тогда коэффициент диффузии осаждаемого материала в подложке сравним с коэффициентом диффузии материала подложки в растущем покрытии. Кинетика роста покрытия в этом случае может быть оценена из следующих соображений. Количество вещества, прошедшее через поверхность роста, определяется Выражением [c.126]

Таким образом, в зависимости от соотношения коэффициентов диффузии материала подложки в образуемом пйкрытии и материала покрытия в подложке, а также от скорости подавд материала на поверхность роста покрытия кривые роста могут иметь различный вид. В наибольшей степени влиянию этих параметров подвержен начальный участок кривых роста. [c.127]

Выше рассматривались диффузионные процессы при росте покрытий в предположении, что концентрация материала подложки на поверхности покрытия больше наименьшей концентрации растущей фазы в области гомогенности. Это, равносильно предположению, что в результате диффузии материала подложки в растущее покрытие образуется только одна фаза. В том случае, когда наименьшая концентрация материала подложки окажется больше, чем наименьшая концентрация растущей фазы в области гомогенности, в составе покрытия возможно образование второй фазы. В связи с этим необходимо рассмотреть диффузионную кинетику, сопровождающую рост многоф ных покрытий. [c.127]

При линейном законе роста толщины покрытия концентрация вещества подложки на поверхности покрытия уменьшается тем быстрее, чем больше скорость роста толщины покр иия, Вначале диффузия протекает только в одной фазе, а затем последовательно появляются другие фазы. Цри конечной скорости роста толщины покрытия рост фазы в покрытии происходит быстрее, чем при диффузии в полубесконечном пространстве. Таким образом, при образовании покрытий по линейному закону распределение фаз более растянуто , чем при диффузии в полубесконечном пространстве. Этот эффект подобен эффекту косого среза. Такое распределение фаз в покрытиях позволяет выращивать в составе покрытий фазы с узкой областью гомогенности. Использование более сложных законов роста или последовательная комбинация простых обеспечивает возможность образования покрытий с заранее заданным распределением фаз по толщине покрытия. [c.131]

С ростом температуры силицирования жаростойкость покрытий несколько уменьшается, но это существенно до температуры 1200° С, так что стойкость покрытий полученных при 1700° С, практически такая же, как у покрытий, полученных при 1250° С. Следует указать на то, что силицирование из паровой фазы кремния при тем-тературе образца выше 1425° С возможно при пространственном разделении источника (Si) и подложки. Создание градиента температур между источником и подложкой позволяет регулировать состав и толщину диффузионных слоев, образующихся на поверхности обрабатываемого металла. Так, при значительном перегреве образца по отношению к порошку кремния можно получить слои низших силицидов на поверхности Та, Мо и W [89], образование которых малозаметно в обычных условиях из-за значительно более низкого коэффициента диффузии кремния в [c.236]

Диффузионные покрытия образуются при взаимной диффузии (возможно, сопровождаемой химическим взаимодействием) компонентов основы и среды — источника диффувантов. В качестве последней могут выступать твердые, газовые и жидкие среды. Для покрытий этого класса характерна высокая адгезия с основой. Широкое распространение получили методы нанесения диффузионных покрытий, при которых компоненты поступают к поверхности подложки в виде паров элементов или их газообразных соединений, например галогенидов. В последнем случае диффузионному процессу предшествуют химические реакции (восстановление, диспропорционирование). Распространен, в частности, порошковый метод, в котором обрабатываемый металл или сплав загружают в порошок (пороппси) насыщающих элементов или их соединений (парофазное нанесение). В газофазном порошковом методе в смесь вводят активатор, например галогениды металлов или аммония, переносчики элементов покрытия. [c.432]

О поведении покрытия в условиях длительной ползучести можно судить по данным, орлученным с помощью рентгеновского микроанализатора М8-46 (рис. 4.3, 4.4). Резкий спад на концентрационных кривых свидетельствует о слабой диффузии элементов покрытия в металл подложки. При испь(тании на ползучесть продолжительностью свыше 10 тыс. ч (при температуре 570 С и напряжении 63,7 МПа) диффузионная зона увеличилась с 10—13 до 15—20 мкм. С помощью количественного анализа (табл. 4.5) химического состава фаз покрытия - установлено, что в процессе испытания на ползучесть в покрытие из стали проникает до 30% железа. [c.65]

Большов значение имеет использование указанных методов при исследовании диффузии в системах полимерный противокоррозионный материал - агрессивная среда, так как именно по данным о кривой распределения может быть наиболее корректно предсказано время проникновения агрессивной среды к подложке. Однако в литературе отсутствуют данные об использовании интерференционного микрометода для исследования диффузии кислот в полимерные материалы, использованные для противокоррозионных покрытий. [c.59]

Если поверхностный слой окисла на стали насыщен продиф-фундировавшими атомами железа, то количество металлических связей, возникающих на границе раздела подложки с покрытием, определяется числом N атомов хрома, диффундирующих в подложку на глубину порядка постоянной решетки. Величину N можно подсчитать, используя решение для случая диффузии из постоянного источника в тело полубесконечных размеров [c.90]

Нежелательный в покрытиях градиент концентрации устраняется путем применения движущихся подложек. На вращающиеся цилиндрические подложки наносили [191] сверхпроводящие покрытия из соединения КЬ Зп, испаряя ЫЬ и 5п из разных источников. Особенностью технологии являлось применение высоких температур конденсации (700—800° С) для активаци поверхностной диффузии и облегчения образования иитерметал-лического соединения. Установлено, что при нанесении сплава на подложку, разогретую до температуры 300—400° С, соединение ЫЬ.Зп не формируется даже в процессе последующего высокотемпературного отжига. [c.165]

Углерод имеет большое сродство к хрому. При диффузии хрома в сталь, содержащую значительное количество углерода, последний диффундирует навстречу хрому и, взаимодействуя внутри материала со встречным потоком атомов хрома, образует непрерывный карбидный барьер , который эффективно блокирует любую дальнейшую диффузию в глубь подложки. Таким образом, на средне- и высокоуглеродистых сталях диффузионное хромовое покрытие содержит большое количество карбидов хрома, поэтому среднее содержание хрома может достигать высокого значения 70— 80%. Непосредственно под покрытием может образоваться слой перлита, содержащего хром, а еще ниже — обезуглероженная яона (за счет углерода, ушедшего в покрытие). При условии достаточной выдержки после образования карбидного барьера эта, юна может вновь обогатиться углеродом за счет диффузии из более глубоких слоев стали. Таким образом, окончательная структура зависит от кинетики диффузии и образования карбидов [31, 32]. Высокая твердость и низкий коэффициент трения поверхности с диффузионным хромовым покрытием обусловливает ее высокую стойкость к истиранию. Твердость покрытия не изменяется в процессе последующих термических < бработок, необходимых для восстановления механических свойств основного материала. [c.373]

Покрытие в зоне диффузионного взаимодействия образуется из сильно деформированных частиц. Оно обладает большой плотностью и очень незначительной пористостью. При микроскопическом исследовании этой зоны можно заметить участки диффузии алюминия в основной материал. В периферийной зоне покрытие состоит из малодеформированных или круглых частиц, которые сцеплены с подложкой главным образом механически Пористость в этой зоне значительно более высокая. Переходная зона содержит смесь описанных выше двух структур. [c.226]

Основные трудности метода напыления в вакууме состоят в том, чтобы по,ддержать достаточную конденсацию паров наносимого материала вблизи подложки. Отметим также, что обычно при вакуумном нанесении получаются сильно напряженные покрытия. Если подложка во время испарения не нагревается, качество пленок, как правило, становится неудовлетворительным нагрев же подложки до высоких температур приводит к диффузии напыляе- [c.107]

Ионно-плазменная модификация поверхностных слоев сопровождается образованием тонких покрытий с особой структурой, которое происходит в неравновесных условиях. При взаимодействии ионных потоков на фанице подложки с гюкрытием происходят сложные физикохимические процессы, такие, как диффузия компонентов покрытия в материал основы, эпитаксиальный рост кристаллитов на подложке, текстурирование микрообъемов гюкрытия, образование хрупких соединений в области границы раздела. Вследствие протекания плазмохимических процессов при взаимодействии элементов покрытия с матрицей, а также с атомами рабочего газа возможно образование неравновесных структур, новых химических соединений и фаз нестехиометри-ческого состава. Проблемы получения качественных покрытий связаны с формированием однородных стехиометрических поверхностных слоев требуемого состава с высокой адгезией к материалу основы. Достиже- [c.181]

Кроме того, может наблюдаться противоположный эффект, т.е. массоперенос титана в материал подложки. Процесс массопереноса элементов покрытия при ионно-плазменном осаждении нитрида титана осуществляется радиационно-стимулированной диффузией и диффузией по границам зерен. При этом скорость диффузии зависит от размеров зерна массоперенос по фаницам более крупных рекристаллизованных зерен протекает в несколько раз медленнее, чем по границам мелких зерен. <1 азовый состав покрытия в зависимости от давления азота изменяется от трехфазного o.-Ti + TiiN + TiN [96] при давлении азота 6,6- 10 Па к двухфазному a-Ti + TiN при давлении азота 6,6 10 -Па и к однофазному при давлении азота 0,2 Па и выше. Количество металлического титана в структуре покрытия падает до нуля с увеличением давления азота при sa 0,5 Па [96]. По данным [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...