Осаждение из паровой или газовой фазы (В.М.Власов,стр.112-135)

Газопламенное напыление. Для покрытия используют порошки тугоплавких металлов,оксидов, карбидов, боридов и т.д. которые плазмообразующим газом переносятся на покрываемую поверхность. Схема установки:

В плазматроне 1 создается электрическая дуга с помощью источника постоянного тока 2. В плазматроне из дозатора 3 попадает порошок, и из системы 4-рабочий плазмообразующий газ(азот,аргон).Поток расплавленных частиц порошка осаждается на заготовке 5.

Метод используют для неответственного инструмента, для производства стали и чугунов с небольшими силами резания. Достоинство - возможность нанесения покрытий различного состава. Недостатки: сложное оборудование, неравномерное покрытие, низкая прочность сцепления покрытия с основой.

Детонационное нанесение покрытий. Схема установки:

Из смесителя 1 газовая смесь, способная детанировать, подается в канал трубки 4 с помощью запального устройства 2 инициируется взрыв, переносящий синхронно поступательную порцию пороха из дезатера 3 на поверхность заготовки 5. Область применения: что и при плазменном методе, но прочность сцепления выше. Покрытие неравномерно, оборудование сложное, шум до 149 дБ.

Химическое осаждение из газовой среды (в зарубежной литературе имеет аббривиатуру CVD)

Промышленное использование начато в 1969 г. Покрытие при этом методе образуется путем химической реакции в газообразной среде с осаждением продуктов реакции на поверхности обработанного инструмента. Покрываемое изделие помещается в печь с температурой 1000-1200⁰С и через садку пропускается необходимая смесь газообразных реагентов.

Схема установки:

1-падение компонентов газовой смеси;2-испаритель;3-электроток;4-реактор с изделиями;5-насос

Управляют процессом временем покрытия,температурой, концентрацией и скоростью газового потока. Возможно многослойное покрытие чаще всего применяют покрытия из карбида титана TiС, нитрида титана TiN. Слой толщиной 6-8(10)мкм.(TiC-2мкм,TiCN-2мкм;TiN-6мкм).

Метод используется для твердосплавных пластин (высокая температура), стойкость может быть повышена в 3-5раз (снижается сила резания, уменьшается коэффициент трения, пленка имеет барьерный характер, препятствует диффузионному износу).Пленка имеет большую прочность сцепления с основой, метод эффективен в массовом производстве. Недостатки - высокая температура процесса, взрывоопасность и токсичность применяемых газовых смесей.

Ионно-плазменое осаждение (1.3). (PVD-методы).

Позволяют получить одно- и многослойные покрытия толщиной порядка от молекулярных до сотен микрон.

Практически напыляются все типы материалов(сплавы, керамика) на любые поверхности. Положительные качества покрытий:

· -высокие физико-механические свойства;

· -однородность этих свойств на протяженных поверхностях;

· -возможность получения из простых растворяемых компонентов композиций и многослойных покрытий с заданной структурой;

· -низкий расход материалов;

· -отсутствие вредных отходов.

Недостатки: относительная сложность оборудования, большие капитальные затраты, необходимость тщательной очистки изделий, высокая себестоимость технологии(увеличение стоимости инструмента на 30-40%),резкий переход свойств в разделе подломка покрытия (особенно быстрорежущего инструмента),экстремальная отработка режима покрытия.

Используют для твердых сплавов и быстрорежущих сталей, температура нанесения покрытий 450-500⁰С.

Для покрытий используют в основном TiN,а также TiC,TiCN,Ae₂O₃;опробируются покрытия HfN,ZrN,Mo₂N,твердая смазка MoS₂.

Схема установки в общем случае:

1-вакуумная камера

2-детали

3-наппыляемый материал(титан)

4-электронно-лучевой испаритель

5-анод.реактивs.электрон.напыл.(РЭП)

В вакуумной камере 1 наносимый материал 3 испаряется за счет электронагрева или с помощью электронно-лучевого испарителя 4 (РЭП) и яа счет разности потенциалов между 2 и 3 переносятся на деталь 2. Камера должна быть наполнена инертным газом или реактивным-кислород, азотом. Последние дают покрытие из оксидов, нитридов. В некоторых конструкциях установок используют анод 5 (установки с холодным катодом).Плазма образуется из электродугового разряда между 3 и 5 (КИБ).Поток ионов плазмы конденсируется на инструменте.

Инструмент предварительно очищается, промывается, обезжиривается, сушится. Дальнейшая подготовка поверхности идет в камере; на детали создают потенциал и бомбардировкой ионов очищают покрываемые поверхности от оксидов и др. пассивирующих пленок, затем полярность тока переключают распыляемые частицы электризуются через плазму разряда и осаждаются на деталях (поверхность деталей бомбордируется ионами).

В установках могут быть плазменные ускорители для ускорения ионов плазмы в электрическом поле(ARE)-активированное реактивное осаждение. Наиболее распространенны покрытия из TiN, толщина 3-6 мкм,цветом - матовый, золотистый.

Дата добавления: 2014-05-20; просмотров: 264; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!