Физические методы нанесения покрытий

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ [c.105]

Главный недостаток процессов плазменного напыления и физического осаждения с испарением электронным пучком по сравнению с диффузионными методами нанесения покрытий заключается в том, что оба они являются процессами "прямой видимости". При обработке деталей сложной формы, какими обычно являются рабочие и направляющие лопатки турбин, это ограничение неизбежно создает проблемы с управлением толщиной покрытия из-за эффекта "затенения" — полного или частичного блокирования потока осаждаемых частиц на одну часть детали другой ее частью, находящейся на линии прямой видимости от источника и загораживающей от него эту область подложки. Эта проблема в значительной степени решается сложными перемещениями обрабатываемой детали (а в случае плазменного напыления — и плазменной пушки) во время нанесения покрытия, хотя такие манипуляции усложняют весь процесс и повышают его стоимость. [c.98]

Хотя все упомянутые в этом разделе методы могут иметь важное коммерческое значение в определенных отраслях промышленности, связанных с применением покрытий, все же они не получили широкого распространения как методы нанесения покрытий на детали турбин из суперсплавов. Поэтому в следующих разделах данной главы основное внимание будет уделено только тем покрытиям, которые наносятся методами диффузионного алюминирования, физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком или плазменного напыления. [c.100]

Высокотемпературные (свыше 1000°С) методы нанесения покрытий (химическое осаждение) сопровождаются диффузионным взаимодействием наносимого конденсата и твердосплавной матрицы.В результате, наряду с изменением поверхностных свойств инструмента, улучшаются глубинные прочностные свойства по всему объему материала. Толщина переходной диффузионной зоны составляет от долей до 6 микрометров. Низкотемпературное физическое осаждение покрытий дает слабое взаимодействие покрытия и матрицы, меньшую прочность их сцепления в сравнении с методами химического осаждения. [c.164]

При отделке крупногабаритных деталей наиболее рациональными оказываются физические способы нанесения покрытий. Чаще всего они подвергаются окраске различными лакокрасочными материалами, несколько реже — эмалированию и металлизации методом окунания или распыления. Наряду с габаритом весьма существенное влияние на выбор рациональных способов нанесения покрытий имеет геометрическая форма подлежащих отделке деталей. [c.222]

В группу самой низкой стоимости входят свинец, цинк, медь, железо. Никель, кадмий составляют промежуточную группу, к дорогостоящим относятся серебро, палладий, золото. Экономическая целесообразность применения алюминия взамен цинка определяется не только повышенной коррозионной стойкостью в большинстве коррозионно-активных сред нефтяной и газовой промышленности, но и снижением экономических затрат на применяемый материал. Так, соотношение цен цинка и алюминия составляет 16,3. Учитывая соотношение плотностей, получаем, что при одной и той же толщине алюминий значительно дешевле цинка. Технико-экономические затраты, связанные с использованием покрытия, в значительной степени зависят от способа нанесения его на изделия. При выборе способа исходят из технологических возможностей нанесения покрытия на конкретное изделие для получения наилучших эксплуатационных свойств при минимальных экономических затратах. По методу нанесения различают физические, электрохимические и химические методы. [c.49]

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]

Традиционными методами нанесения пленок являются химическое и физическое осаждение из газовой фазы ( VD и PVD). Эти методы давно используются для получения пленок и покрытий различного назначения. Обычно кристаллиты в таких пленках имеют достаточно большие размеры, но в многослойных или многофазных VD-пленках удается получить и наноструктуры [14, 150]. Осаждение из газовой фазы обычно связано с высокотемпературными газовыми реакциями хлоридов металлов в атмосфере водорода и азота или водорода и углеводородов. Температурный интервал осаждения VD-пленок составляет 1200— 1400 К, скорость осаждения 0,03—0,2 мкм/мин. Использование лазерного излучения позволяет снизить до 600—900 К температуру, развивающуюся при осаждении из газовой фазы, что способствует образованию нанокристаллических пленок. [c.53]

Гальванотехникой называется электролитическое нанесение металлических покрытий с заданными физическими, механическими и химическими свойствами на токопроводящую основу (обычно — металл или токопроводящая пластмасса). Это наиболее универсальный метод нанесения металлических покрытий. С помощью гальванотехники можно получать покрытия из большинства металлов— и электроположительных (Аи, Ag, Си, металлы платиновой группы), и электроотрицательных (Zn, А1). Некоторые электроотрицательные металлы можно осаждать из неводных растворов или из расплавленных солей. Наряду с чистыми металлами, осаждаются и гальванические сплавы. [c.209]

По физическим условиям реализации процесса нанесения покрытий (для газотермических, вакуумных способов нанесения покрытий, ионной имплантации). В случае газотермических методов нанесения необходим генератор горячих газовых струй, нагревающих и ускоряющих частицы материала, образующие покрытие. При вакуумных методах обязательным условием является создание достаточно разреженной среды с малым содержанием посторонних включений. Ионная имплантация характеризуется наличием источника ионов с высокой энергией. [c.419]

Нанесение высокопрочных износостойких покрытий в вакууме— один из наиболее перспективных методов упрочняющей поверхностной обработки. Особенно широко применяются высокопрочные покрытия на основе соединений переходных металлов. К сожалению, структура и свойства покрытий далеко не всегда соответствуют требованиям, предъявляемым к износостойким поверхностям (см. гл. 1). Твердость покрытий сама по себе не обеспечивает высокой износостойкости, особенно для покрытий толщиной 10" —10 нм, когда несущая способность поверхности определяется эффективной твердостью деформируемого при трении слоя. Механические свойства этого слоя определяются в значительной мере свойствами подложки. Совершенно очевидно, что покрытия должны иметь высокую пластичность, чтобы выдерживать деформацию поверхностных неровностей при трении, а получаемые методами физического вакуумного осаждения покрытия, как правило, отличаются высокой хрупкостью. [c.145]

Различие способов состоит в принципах физического испарения вещества, различной степени ионизации плазменного потока и конструктивных особенностях установок (табл. 3.4). На рис. 3.7 представлены принципиальные схемы нанесения покрытий PVD-методами. [c.99]

По методу нанесения защитные покрытия делят на физические, электрохимические и химические. [c.31]

К физическим методам относится весовой метод, который основан на определении массы нанесенного металла. Этот метод используют для определения средней толщины покрытия. Массу осажденного металла определяют взвешиванием детали до и после нанесения покрытия. [c.185]

В книге изложено современное состояние техники получения ионизированного потока газа, описаны методы получения плазмы и даны различные конструкции элементов установки для нанесения защитных покрытий. Описан метод нанесения некоторых тугоплавких соединений с помощью плазменной горелки. Приведены данные о физических свойствах покрытий, предназначенных для защиты конструкционных материалов от высокотемпературной газовой коррозии. [c.2]

Как видно из таблицы, все многообразие технологических процессов может быть сведено к нескольким основным методам. В основу классификации положено физическое состояние вещества покрытия при нанесении его на подложку. [c.6]

Наименование технологического метода Способ нанесения на подложку вещества покрытия Физическое состояние вещества покрытия при нанесении на подложку Механизм закрепления покрытия на подложке [c.7]

В книге рассмотрены методы нанесения и исследования кремнеорганических гидрофобных покрытий, приведены результаты изучения их физических и химических свойств и эксплуатационных характеристик. Даны практические рекомендации по использованию кремнеорганических соединений для поверхностной обработки материалов различной структуры, состава и назначения (преимущественно силикатов и металлов). Приведены результаты исследования процессов гидрофобизации цементов и наполнителей для пластмасс, стекла и металлов, синтетических алмазов, сварочных электродов, стекловолокна и других широко применяющихся в технике материалов. [c.4]

Технология получения фольги вакуумным методом практически не отличается от технологии нанесения покрытий, различны лишь требования к адгезии конденсатов при нанесении покрытий она должна быть максимальной, а при получении фольги необходимо обеспечить условия для беспрепятственного отделения конденсата от подложки. В лабораторных условиях [229] была получена фольга высокой степени чистоты с хорошими физическими свойствами из титана, циркония, тантала, ниобия, молибдена, меди, свинца, цинка, алюминия, латуни, нержавеющей стали и сверхпроводящего сплава ниобия с оловом. Толчком к переходу от лабораторных исследований к промышленному производству [c.255]

Процессы нанесения покрытий могут влиять на физические и механические свойства основного материала, и поэтому любое такое влияние должно быть рассмотрено, когда производится выбор типа покрытия и метод его нанесения. [c.396]

Расширение технологических возможностей упрочнения обеспечивают комбинированные технологии, основанные на использовании различных по физической сущности методов упрочнения. К комбинированным относятся методы, сочетающие термическую и механическую обработки, нанесение покрытий и диффузионный отжиг, нанесение покрытий и ППД и др. Например, электроэрозионное легирование поверхностного слоя позволяет в несколько раз повысить износостойкость деталей. Однако при этом в поверхностном слое возникают растягивающие остаточные напряжения, снижающие сопротивление усталости. Поэтому для достижения сочетания износостойкости и сопротивления усталости следует деталь дополнительно упрочнить ППД. [c.366]

Ионные методы нанесения покрытий осуществляются с участием как физических (состав наносимого материала не изменяется), так и химических процессов (образуются новые соединения). При таких методах, именуемых реактивными, происходят плазмохимиче- [c.155]

Для высокотемпературных методов нанесения покрытий наиболее характерными процессами, приводящими к сильным изменениям свойств твердосплавной матрицы, являются диффузионное взаимодействие конденсата и твердого сплава, а также тепловое воздействие на его структуру по объему. В результате при осаждении покрытия на твердый сплав изменяются не только его поверхностные свойства (микротвердость, стойкость против окисления, сопротивляемость микроразрушению и т. д.), но и свойства, которые проявляются в объеме всего материала (вязкость разрушения, прочность, микроползучесть и т. д.). Процесс физического осаждения покрытий протекает при значительно меньших температурах, поэтому он оказывает влияние лишь на поверхностные структуры и микрогеометрию инструментального материала. Слабое диффузионное взаимодействие покрытий, полученных методом ФОП, и инструментальной матрицы является главной причиной меньшей прочности их сцепления по сравнению с прочностью сцепления материала и покрытия, полученного методами химического осаждения покрытий (ХОП). Это обстоятельство предопределяет специфическую область использования инструментов с покрытиями, получаемыми этими методами. [c.53]

Среди различных технологий нанесения покрытий из порошковых ма-териатов, позволяющих решать указанные задачи повышения ресурса работы и восстановления деталей машин и механизмов, широкими комплексными возможностями обладают газотермические (газопламенные, плазменные, детонационные и др.) методы, позволяющие формировать покрытия из различных материалов и обеспечивать широкий спектр фи-зико-химических и потребительских свойств [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13, 14, 15]. Большой вклад в изучение высокотемпературных струйных течений и разработку физических основ газотермических методов нанесения покрытий внесен научными школами ИУЕЕТ им. А А. Байкова РАД ИМАШРАН, МАТИ, НИАТ, ИТ СО РАН, ИГ СО РАН. Высокая эффективность и универсальность методов напыления определяется следующими принципиальными особенностями [2,5,13]. [c.24]

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]

Существует два метода нанесения пленочных покрытий метод конденсации (изотермический метод) и метод молекулярного потока. В первом из них температуры эмиттера и подложки одинаковы пленка растет за счет конденсации на подложке насыщенных паров материала эмиттера. Во втором методе температура эмиттера выше, и мы по существу имеем дело с направленным потоком атомов на подлоншу. Поскольку процесс образования пленки происходит при довольно высоких температурах (порядка сотен градусов), то существенное влияние на скорость роста толщины покрытия и его качество оказывает взаимная диффузия атомов подложки и напыляемого вещества. Естественно возникает вопрос о концентрации атомов подложки внутри пленки и скорости роста толщины последней. В работе [1 ] авторы заранее предполагают определенный закон движения границы пленки, в то время как в действительности последний должен быть получен из физических условий задачи. Кроме того, приводимое ими решение в случае линейного роста границы не удовлетворяет граничным условиям, и следовательно непригодно. [c.102]

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]

Физическое осаждение из паровой фазы с испарением электронным лучом (EBPVD). Метод физического осаждения из паровой фазы был разработан в 60-х годах как один из первых методов нанесения внешних оверлейных покрытий. Сам термин физическое осаждение из паровой фазы означает, что осаждение металлов путем переноса их паров в вакууме происходит без какого-либо химического взаршодействия [4]. В настоящее время обычной процедурой при нанесении покрытий на аэродинамические поверхности деталей турбин является электронно-лучевое испарение осаждаемого материала. Испарение заготовки подходящего состава осуществляется в вакууме с помощью сфокусированного электронного пучка. Обрабатываемые детали перемещаются в облаке паров металлов, конденсирующихся на предварительно подогретой поверхности подложки. Состав осажденного покрытия часто отличается от состава исходной заготовки вследствие различия в давлениях паров элементов, входящих в состав сплава соответ- [c.94]

Разработка новых покрытий для суперсплавов будет активно продолжаться н в будущем. Вероятно, более интенсивно будут вестись работы по созданию надежных ТЗБП для лопастей турбинных лопаток. В связи с постоянным повышением рабочих температур турбин будут требоваться все более стойкие к окислению покрытия со все более высокой термоусталостной прочностью, а появление больших стационарных турбин, потребляющих извлекаемое из угля топливо, может потребовать создания вообще новых типов покрытий. Будут развиваться новые технологические процессы, такие как лазерное оплавление и плакирование или ионная металлизация распылением, но в то же время методы физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком, плазменного напыления при низком давлении и нанесения алюминидов диффузионным осаждением из засыпок, вероятнее всего, останутся основными промышленными процессами нанесения покрытий. [c.121]

Нанесёние на металл покрытия в ванне расплавленного металла — ЭТО самый старый и самый дешевый метод нанесения защитных покрытий. Ему сопутствует одно принципиальное ограничение — наносимый в качестве покрытий металл или сплав должен иметь сравнительно низкую температуру плавления, при которой металл-основа еще не меняет своих физических свойств. Этот метод используется для нанесения покрытий из олова, цинка, свинца и алюминия на сталь (реже — на чугун) и на медь. [c.195]

Оборудование для нанесения покрытий и модификации поверхности, в том числе методом ионной имплантации, служит для формирования на поверхности изделий, конструкций и конструкционных материалов слоев с особыми свойствами, отличающимися от основного материала и обеспечивающими защиту от раз-рущающего воздействия (физического, химического и механического) внешних сред и нагрузок, а также для восстановления геометрических размеров изношенных деталей. [c.419]

Перспективным является создание на рабочих поверхностях деталей тонких пленок материалов с повышенными физикохимическими и механическими характеристиками. Нанесение на материалы однослойных и многослойных тонкопленочных покрытий из металлов и их соединений позволяет создать изделия с уникальными электрофизическими, теплофизическими и физико-механическими свойствами. Выбирая материал покрытия и технологические режимы его нанесения, можно изменять в широких пределах основные поверхностные свойства твердость, коэффициент трения, теплопроводность и электрическую проводимость, коэффициент отражения, износостойкость и коррозионную стойкость, при этом сохраняя выро-кие свойства материала основы. С этой точки зрения ши] о-кие возможности связаны с использованием физических методов упрочнения и нанесения тонкопленочных покрытий в вакууме, находящих широкое применение в нашей стране и за рубежом. [c.109]

Устройство детонационных пущек и их эксплуатация представляют значительные технические трудности, в связи с чем их пока используют сравнительно редко, однако перспективы их широкого применения не вызывают сомнения. Одно из серьезных преимуществ метода детонационного нанесения — нагрев подложки до весьма умеренных температур (не более 200—250 С) и то только в полном поверхностном слое, что обеспечивает сохранение рабочих размеров обрабатываемых деталей и механических свойств материала основы. Физические принципы получения детонационных покрытий кратко рассмотрены в гл. И. Работы по применению детонации в газах для нанесения покрытий начаты в 1955 г. [c.354]

Помимо нанесения покрытий на порошок химические методы используют для удаления с его поверхности включений, примесей, наличие которых препятствует спеканию и снижает физико-механические свойства изготавливаемых изделий. Так порошок коррозионностойкой стали ПРХ18Н9, полученный воздушным распылением, перед прессованием авторы [12] подвергали травлению в 30 %-ном растворе НЫОз с небольшими добавками (2. .. 4 %) фторидов щелочных металлов (ЫаР или КР), а затем промывали разбавленным раствором ЫаОН, водой и сушили при 100. .. 120°С. Процессы коррозии, протекающие на поверхности частиц порошка, вызывают появление макро- и микрошероховатостей, приводящих к изменению физических и технологических свойств порошка. [c.23]

В ИТПМ СО РАН проведен цикл фундаментальных исследований взаимодействия мелкодисперсных высокоскоростных частиц в твердом состоянии с преградой, изучены физические основы формирования покрытий при низких (близких к комнатной) температурах. На основе этих результатов предложен ряд новых технических решений, запатентованных в России и за рубежом, с использованием метода холодного газодинамического напыления (ХГН) [67, 69, 70]. Комплексность этих результатов позволила создать научные основы технологических процессов и перейти к проектированию и изготовлению оборудования для нанесения коррозионно-стойких покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных (до 12 м) труб [142]. [c.248]

Алюминий используется как защитное покрытие для железа и стали, а также для некоторых высоко- и среднепрочных алюминиевых сплавов. В некоторых случаях оптимальная защита достигается при использовании алюминиевых сплавов для протекторных покрытий. Алюминий применяют также как декоративное покрытие металлических и неметаллических поверхностей. Существует несколько методов нанесения алюминиевых покрытий, и выбор метода зависит в значительной мере от того, какие функции в основном должно выполнять покрытие — защитные илн декоративные. Одни методы нельзя использовать из-за сложной формы изделия, другие—из-за химических н физических свойств изделия. [c.401]

Другой метод покрытия - физическое осаждение - РУО. Этот процесс все больше используется для нанесения покрытия на твердые сплавы, хотя он более требователен к основе, на которую должен быть нанесен. Температура процесса составляет 500°С. Покрытие РУО особенно хорошо подходит для сложнопрофильных и острокромочных пластин, таких как пластины для фрезерования и сверления, а также сложных токарных пластин. Покрытие РУО тоньше, чем покрытие СУО. Покрытие СУО, благодаря наличию слоя оксида алюминия, обеспечивает большую износостойкость пластине и имеет тoлщиIiy около 12 мкм. [c.289]

При рассмотрении природы красок станет совершенно ясно, что очень важное значение имеет взаимосвязь между покрытием и подложкой. Различны требования к краскам для древесины и для металла. Более того, методы нанесения и сушки красок могут сильно различаться. При разработке рецептуры краски для конкретной цели важно знать, где, в каких условиях будет эксплуатироваться окрашенное изделие, каковы требования к физическим и механическим характеристикам. Исследователь должен знать, каким методом краска будет наноситься и отверждаться. Так, краски для изделий из литой стали должны обладать хорошим сопротивлением к разрушению при ударе (то есть отслаиванию), в то время как к покрытиям для жестяных банок предъяв- [c.12]

В большинстве случаев нет необходимости в дополнительной сшивке высокомолекулярных полимеров для достижения необходимых свойств пленок. Однако, некоторые растворимые полимеры средней молекулярной массы сшивают по реакционноспособным группам, имеющимся в полимерной цепи. На физические свойства пленок из высокомолекулярных полимеров способ их получения или физическая структура полимера влияют в незначительной степени. Так, автомобильные покрытия, полученные из растворов акриловых полимеров и из неводных дисперсий, в целом невозможно различить несмотря на то, что метод нанесения, условия формирования покрытий и т. д. могут сильно различаться. В боль-цгинстве случаев выбор материала определяется стоимостью всего процесса получения покрытия, а не только ценой материала. Необходимость в обеспечении конкретных требований к покрытию нужно учитывать при выборе из альтернативных составов. [c.21]

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]

Физическая сущность лучевых методов обработки (электронного и светового) сводится к местному расплавлению и испарению материала обрабатываемой заготовки под влиянием очень большого количества тепла, выделяющегося в узколокальном пятне под действием резко сфокусированного пучка быстродвигающихся электронов (при электронной) или квантов световой энергии (при световой обработке). Процессы позволяют обрабатывать металлы и неметаллы. Лучевые методы применяют для плавки весьма тугоплавких материалов в небольших объемах, а также для нанесения покрытий на детали путем испарения наносимого материала и осаждеиия его на поверхность детали. Плотность энергии, достигаемая при обработке электронным и световым методами, составляет 5 10 вт/см при электронном пучке и 10 —101 вт/слР при световом луче. [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...