42,
Download
1 / 12

42, 43 ЗАЩИТНИ И СВРЪХТВЪРДИ ВАКУУМНИ ПОКРИТИЯ И СЛОЕВЕ - PowerPoint PPT Presentation


  • 101 Views
  • Uploaded on

42, 43 ЗАЩИТНИ И СВРЪХТВЪРДИ ВАКУУМНИ ПОКРИТИЯ И СЛОЕВЕ (материалът е подготвен по докторската дисертация на доц.дтн Руско Шишков-РУ). ТУ-Варна кат.МТМ.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' 42, 43 ЗАЩИТНИ И СВРЪХТВЪРДИ ВАКУУМНИ ПОКРИТИЯ И СЛОЕВЕ' - hayden


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

42,43

ЗАЩИТНИ И СВРЪХТВЪРДИ ВАКУУМНИПОКРИТИЯИСЛОЕВЕ

(материалът е подготвен по докторската дисертация на доц.дтн Руско Шишков-РУ)


ТУ-Варна кат.МТМ

Вакуумно и вакуумно-дифузионно метализиране

Физическата същност на процеса метализация във вакуум в най-общия смисъл на думата се заключава в получаването при понижено налягане (вакуум) на пари от вещество, които се отлагат (кондензират) върху друг материал (подложка) и формират покритие. Връзката между покритието (кондензата) и подложката се изменя с повишаване на температурата от адхезионна към дифузионна. Когато температурите са достатъчно ниски за дадената система и дифузионно взаимодействие между кондензата и подложката на практика не протича, процесът обикновено се нарича вакуумно метализиране. В този случай се говори за отлагане или получаване на вакуумни покрития, като се уточнява, че получаваното покритие е кондензат, процесът носи общото наименование - физично парно отлагане (PVD). То може да бъде допълнително активирано “плазмено подпомогнато” (PA-PVD), като паровият поток се йонизира в някаква степен, а подложката се постави под отрицателен потенциал. В последния случай процесът е прието да се нарича йонно платиране .

В случаите, когато температурите са достатъчно високи (1000 – 1300оС) и продължителността на процесите е значителна (от порядъка 6  12 часа) и повече, отлаганият кондензат взаимодейства дифузионно с подложката още по време на получаването на покритието и процесът се нарича вакуумно-дифузионно метализиране. Той съвпада по температура и налягане с така нареченото химично парно отлагане (CVD).

Технологични пааметри:

  • Температурата на метализация – Тм;

  • Време на метализация – tм;

  • Скорост на кондензация – Vк;

  • Потенциал на подложката – Uп;

  • Начален вакуум – Pн и работно налягане – Pр;

  • Състав на работната атмосфера и динамичност на вакуума;

  • Вид и състояние на подложката;

  • Метод и схема на нагряване;

  • Ъгъл на атака при кондензация;

  • Други технологични параметри

Основни параметри на някои от методите за нанасяне на покрития при понижено налягане

“Термична обработка” Проф.дтн Р.Русев


2 кат.МТМ. Основни характеристики на вакуумните и вакуумно-дифузионните покрития

  • Дебелина на покритието;

  • Кристален строеж;

  • Плътност и слоистост;

  • Фазов състав;

  • Твърдост (микро и нано) и еластично-пластични характеристики;

  • Кохезия и адхезия;

  • Експлоатационни характеристики (топлоустойчивост, твърдост и износоустойчивост, корозоустойчивост, механичната и термична обработваемост, поглъщателни и радиационни свойства;

  • Други свойства;


Методите за получаване на вакуумни покрития се разделят на две основни групи – за формиране на кондензати (вакуумно метализиране) и за формиране на дифузионни покрития - вакуумно дифузионно метализиране. Въпреки голямото разнообразие, всички те могат да бъдат отнесени към две базови групи според характера на основните процеси – получаването на насищащия елемент в активно атомарно състояние и отлагането му върху покриваното изделие. Първата група са методите на така нареченото физично парно отлагане PVD, а втората методите на така нареченото химично парно отлагане CVD . На базата на тези две основни групи методи са създадени различни разновидности, които се различават по някои допълнителни особености и различни варианти на техните комбинации . От групата на CVD към вакуумните спадат LP-CVD – химично парно отлагане при понижено налягане, PA-CVD, което на практика е PA-LP-CVD – плазмено подпомогнато химично парно отлагане при понижено налягане (Фиг.1). Последното по същество е химично парно отлагане при понижено налягане в условията на нискотемпературна плазма – тлеещ разряд. Напоследък се появяват и други разновидности като комбинации на различни техники, но не са получили широко разпространение, а и по същество не внасят съществена промяна в механизма на процесите. Към групата на PVD също има създадени разновидности на основния процес чрез използване на нискотемпературна плазма – PA-PVD, прилагане на преднапрежение, преминаване от процес на отлагане през процес на платиране към процес на имплантиране в зависимост от енергията на йонизираните атоми на отлаганото вещество , използване на RF Plasma, пулсиращ магнетронен разряди др.


PVD вакуумни покрития се разделят на две основни групи – за формиране на кондензати (вакуумно метализиране) и за формиране на дифузионни покрития

Общо получаване и йонизиране на парите

Разделно получаване и йонизиране на парите

Разпрашване

Сублимация

Изпаряване

Получаване на пари и фрагменти от изпарявания материал

Получаване на пари само от огледалото на разтопения материал

П р о ц е с

Елементен

(E)

Реакционен

(Р)

Активиран

(A)

Комбиниран

(AР)

Кондензация

Платиране

< >

-

Фиг.2. Методи за изпаряване и метализация


T [ вакуумни покрития се разделят на две основни групи – за формиране на кондензати (вакуумно метализиране) и за формиране на дифузионни покритияoC]

T [oC]

Двустадиен - едностепенен технологичен вариант на процеса ПВДМ

(tPVD– стадий на кондензация, tDI – стадий на дифузионно взаимодействие,

tDA – допълнително дифузионно отгряване)

tPVDилиtDI

Едностадиен - едностепенен технологичен вариант на процеса ПВДМ

(tPVD – стадий на кондензация, tDI – стадий на дифузионно взаимодействие)

Т2

tPVD< tDI

T [oC]

T [oC]

tPVD= tDI

Т1

Т1

tDA

tPVD

tDA

tPVD = tDI

tPVD

tDI

tDI

Едностадиен - двустепенен технологичен вариант на процеса ПВДМ

(tPVD– стадий на кондензация, tDI – стадий на дифузионно взаимодействие)

едностадиен едностепенен

двустадиен едностепенен

двустадиен- двустепенен

едностадиен двустепенен

t [min]

t [min]

t [min]

t [min]

Технологични варианти на процеса Плазмено вакуумно-дифузионно метализиране

Двустадиен - двустепенен технологичен вариант на процеса ПВДМ

(tPVD– стадий на кондензация, tDI – стадий на дифузионно взаимодействие,

tDA – допълнително дифузионно отгряване)


Технологични съоръжения за Плазмено вакуумно дифузионно метализиране (ПВДМ)

ЕЛ изпарителни системи с плазмиране на паровия поток: а/ дъгов плазмен източник без катодно петно (SAD), б/ кух катод (HAD), в/ червен (горещ) катод (RAD)


Вакуумна еднокамерна пещ за ПВДМ , ТО и ХТО (ВЕП-1)

Обща принципна схема на ВЕП-1: 1-вакуумдатчици; 2-вакуумкамера; 3-топлоизолационна камера; 4-графитов нагревател; 5- магнетрон; 6- мишена; 7- подложки-изделия; 8- термоелемент


Принципна схема на двукамерна пещ СНВ-3.4.3/13, окомплектована за ПВДМ, ТО и ХТО: 1- предкамера; 2- преден капак; 3- транспортиращо устройство; 4- палет с детайли; 5- бъркалки; 6- нагревател на маслото; 7- охладител на маслото; 8- вакуумен шибър; 9- топлоизолационен екран на шибъра; 10- нагревателна камера; 11- топлоизолационна камера; 12- втулки изолационни; 13- токопроводи; 14- високоволтов електрод; 15- врата на нагревателната камера; 16- топлоизолационен екран на капака; 17- носач за палета с детайли; графитов нагревател; 19- вентилатори; 20- МРС; 21- система за газонатичане.

Общ вид на двукамерна вакуумна пещ СНВ-3.4.3/13,


T пещ СНВ-3.4.3/13, окомплектована за ПВДМ, ТО и ХТО: 1- предкамера; 2- преден капак; 3- транспортиращо устройство; 4- палет с детайли; 5- бъркалки; 6- нагревател на маслото; 7- охладител на маслото; 8- вакуумен шибър; 9- топлоизолационен екран на шибъра; 10- нагревателна камера; 11- топлоизолационна камера; 12- втулки изолационни; 13- токопроводи; 14- високоволтов електрод; 15- врата на нагревателната камера; 16- топлоизолационен екран на капака; 17- носач за палета с детайли; графитов нагревател; 19- вентилатори; 20- МРС; 21- система за газонатичане.600оС

T600оС

T650оС

T750оС

T850оС

 [m]

(Cr,Fe)7C3

[(Cr,Fe)7C3 +Cr-Fe]

(Cr,Fe)7C3

+ Cr-Fe

1пк

(Cr,Fe)23C6

(Cr,Fe)7C3Cr-Fe +

кондензат

2-“Fe”

ЗДВк

T [oC]

1-“Cr”

ЗДВп

Fe-Cr

(+ перлит)

3-“C”

Армко Fe

2кп

Fe-Cr + (Cr,Fe)7C3

Fe

1кп

Fe-Cr + (Fe,Cr)3C (Cr,Fe)7C3 +

Кинетика на дифузионното взаимодействие между хром-карбиден

кондензат и подложка от Армко Fe с повишаване на температурата

на метализация при ПВДХ-Р с продължителност 90 min.


T пещ СНВ-3.4.3/13, окомплектована за ПВДМ, ТО и ХТО: 1- предкамера; 2- преден капак; 3- транспортиращо устройство; 4- палет с детайли; 5- бъркалки; 6- нагревател на маслото; 7- охладител на маслото; 8- вакуумен шибър; 9- топлоизолационен екран на шибъра; 10- нагревателна камера; 11- топлоизолационна камера; 12- втулки изолационни; 13- токопроводи; 14- високоволтов електрод; 15- врата на нагревателната камера; 16- топлоизолационен екран на капака; 17- носач за палета с детайли; графитов нагревател; 19- вентилатори; 20- МРС; 21- система за газонатичане.2=450оС

T5=550oC

T4=600oC

T5=650oC

T5=750oC

T7=850oC

T5=500oC

_(Cr,Fe)N + (Cr,Fe)2N 

(Cr,Fe)2CN +

(Cr,Me)N

пк

(Cr,Fe)2CN

 [m]

Vk2

(Cr,Fe)N

(Cr,Me)2N  (Cr,Fe)2CN

О К

кондензат

Vk1

2-“C”

ЗДВк

стомана

T [oC]

ВДП с ОК

ПрП

1-“N”

3-“Cr”

Fe + карбиди

ПДС

-(Fe,Cr)+ карбиди

кп

(Cr,Fe)2CN +

Cr7C3

ЗДВп

Кинетика на дифузионното взаимодействие между кондензат на (Cr,Me)N и подложка от Х12М при ПВДХ-Р с повишаване на Тм при tм = 60 min