Влияние режимов ионно-плазменного напыления на структуру и свойства износостойких покрытий



Download 8,41 Mb.
Pdf ko'rish
bet38/58
Sana19.05.2022
Hajmi8,41 Mb.
#605039
TuriДиссертация
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   58
Bog'liq
Dissertatsia Tselykh

III 
Исследование 
закономерностей 
формирования
нано- микроструктур в поверхностном слое при модифицировании резин 
методом магнетронного распыления 
На свойства получаемой модифицированной структуры поверхности резин 
и РТИ влияют различные факторы (таблица 3.1). 
Таблица 3.1 - Факторы, влияющие на свойства резин и РТИ, модифициро-
ванных тугоплавкими металлами 
Конструктивные
Технологические
Эксплуатационные
структура поверхности 
подложки 
(шероховатость) 
характер поверхностей 
материалов и подготов-
ка поверхностей под-
ложки 
характер статических и 
динамических деформа-
ций при эксплуатации 
изделий 
структура и свойства 
мишени 
режим напыления: дав-
ление, время, темпера-
тура, мощность 
температурные
воздействия
применяемое 
оборудование
структура нано- микро-
структурной поверхно-
сти после напыления 
действия 
агрессивных 
сред 
3.1 Выбор параметров для режима нано-микроструктурирования 
поверхности и проведение поверхностной модификации эксперименталь-
ных партий образцов 
Формирование нано- микроструктур, методом ионно-плазменного моди-
фицирования на поверхности резиновых образцов проводили на установке 
ADVAVAC VSM-200. 
Напыление проводили при температурах от 80 до 140 °С с шагом в 10 °С.
Режим напыления покрытия на поверхность резины включал ВЧ чистку в тече-
ние 10 мин (мощность -100 ВТ), сам процесс напыления. В качестве модифика-
тора использовали молибденовый, танталовый и вольфрамовый катоды, напы-
ление материалов на поверхность эластомера проводили в аргоновой среде при 
давлении 3,3÷3,4·10
-1 
Па. Расстояние между столиком подложкодержателя и 
магнетроном около 195 мм. 


79 
Процедура ионно-плазменного напыления включали следующие этапы: 

Подготовка к напылению: 

очистка от механических посторонних включений (крошки резины, 
пыль и др.) с поверхности образцов; В ходе выполнения данной операции осу-
ществляли осмотр образца (изделия) и их подготовку. Удаляли загрязнения с 
обрабатываемых поверхностей, так как различные загрязнения приводят к рез-
кому ухудшению характеристик покрытия; 

протирка камеры, приспособления для напыления с использованием 
салфетки и спирта;

загрузка образцов (изделий) в вакуумную камеру; 

вакуумная откачка. Среда инертная. Напыление проводили после уда-
ления всех газов и воздуха.
Подготовка поверхности подложки во многом определят адгезионную 
прочность покрытия и подложки, и играет немаловажную роль в его долговеч-
ности. 

Проведение ионно-плазменного напыления: 

предварительную очистку подложки производили ионным распылени-
ем при давлении в камере от 3,3 до 3,4·10
-1
Па в течение 10 мин непосредствен-
но в камере, как основное условие, гарантирующее получение хорошей адгезии 
покрытия. При начальном нагреве приспособление находилось в положении
исключающем попадание прямого пучка на образец;

мощность – 100, 125, 150 Вт; 

нагрев в камере производили до температуры подложки - 80, 90, 100, 
110, 120, 130 и 140 
о
С; 

время напыления составляло: 30, 60, 90, 120, 150 минут, без вращения, 
что образует толщину покрытия от 38 до 205 нм; 

после всех операций производили разгерметизация камеры и выгрузка 
образцов (изделий). 


80 
Режимы ионно-плазменного напыления определялись экспериментально. 
Поверхностное структурное модифицирование образцов выполняли в соответ-
ствии с описанным методом в среде аргона. Основные изменяемые параметры 
режима ионно-плазменного модифицирования указаны в таблице 3.2. 
Таблица 3.2 - Параметры режима ионно-плазменного напыления 
Материал катода 
Mo 
Ta 

Давление в камере P, Па 
mbar 
от 3,3 до 3,4·10
-1 
от 3,3 до 4,0·10
-3 
3,3 до 3,4·10
-1 
3,3·10
-3 
3,3 до 3,4·10
-1 
3,3·10
-3 
Мощность источника напы-
ления P, Вт 
100, 125, 150 
100 
100 
Температура подложки 
T, °С 
80 
90 
100 
110 
120 
130 
140 
80 
80 
Среда газа 
Аргон 
Аргон 
Аргон 
Время ионной очистки, мин 
10 
10 
10 
Время напыления, мин 
30 
60 
90 
120 
150 
30 
30 
Толщина покрытия, нм 
38 
80 
126 
173 
205 
38 
38 
Контроль толщины покрытий осуществляли кварцевым датчиком, под-
ключенным к монитору измерения толщины STM-2XM (производство Sycon, 
США). На дисплее монитора отображалась текущая скорость напыления и 
толщина покрытия. На основании полученных данных установили следующую 
графическую зависимость (таблица 3.3 и рис. 3.1). 


81 
Таблица 3.3 - Зависимость толщины покрытия от времени напыления 
Время, 
мин 
Толщина, 
нм 
Время, 
мин 
Толщина, 
нм 
Время, 
мин 
Толщина, 
нм 

5,8 
45 
61 
85 
121,1 
10 
11,8 
50 
68,6 
90 
128,5 
15 
18,4 
55 
76,2 
95 
136 
20 
25,2 
60 
83,7 
100 
143,4 
25 
32,1 
65 
91,2 
105 
150,8 
30 
39 
70 
98,7 
110 
158,2 
35 
46 
75 
106,7 
115 
165,6 
40 
53,4 
80 
113,6 
120 
173 
Рис. 3.1 - Зависимость толщины покрытия от времени напыления 
Для исследовательской работы по влиянию поверхностного нано-
микроструктурирования на физико-механические свойства резин и эксплуата-
ционные свойства РТИ и РКО использовались следующие материалы для 
напыления: - молибден, тантал, вольфрам. Краткое обоснование выбора туго-
плавких металлов в качестве модификатора для нано- микроструктирной моди-
фикации поверхности резины для улучшения эксплуатационных свойств: 


82 
- молибденовые мишени используются в промышленности плазменного 
напыления, молибден устойчив к высоким температурам и коррозии, поэтому
широко используется в нефтехимической промышленности, авиации, машино-
строении, и так далее. Молибден выдерживает воздействие высочайших темпе-
ратур и агрессивных химикатов. 
- вольфрамовые мишени обладают самой высокой температурой плавления 
среди всех металлов, поэтому вольфрамовые слои являются особо устойчивы-
ми. Вольфрам выдерживает воздействие высочайших температур и агрессив-
ных химикатов. 
- благодаря превосходной устойчивости к коррозии, прочности при высо-
ких температурах и хорошей биосовместимости, танталовые мишени исполь-
зуются для большого количества областей применения тонких покрытий, как 
защитный материал. Основная сфера применения – нанесение тончайших по-
крытий из металлов на детали аппаратов, движущихся механизмов. Такие по-
крытия, создаваемые мишенями из тантала, увеличивают срок службы обраба-
тываемых поверхностей, повышают показатели прочности. 
Процесс образования покрытия можно схематично разделить на три ста-
дии. Первая стадия – движение частиц к поверхности растущей покрытия. Вто-
рая стадия – адсорбция этих частиц на поверхности подложки или растущей 
покрытия и их диффузия по эти поверхностям. И, наконец, третья стадия – их 
объединение в пленку или их удаление с подложки испарением или распылени-
ем [125]. При магнетронном распылении первая стадия контролируется такими 
параметрами, как геометрия аппаратуры и давление рабочего газа. Стадия по-
верхностной диффузии в основном контролируется температурой подложки, но 
на нее также значительно влияет бомбардировка растущего покрытия энергети-
ческими частицами. Конечная структура покрытий и их морфология определя-
ется процессами поверхностной диффузии, зародышеобразования, роста кри-
сталлов, их коалесценции и рекристаллизация во время роста покрытия [132].


83 
Таким образом, в качестве основных параметров при разработке нано-
микроструктурных металлических покрытий нами выбраны материал мишени, 
температура подложки, толщина покрытия, время и мощность напыления. В 
следующих разделах рассмотрены влияние этих параметров эксперимента на 
структуру модифицированной поверхности и эксплуатационные свойства рези-
ны. 

Download 8,41 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   58




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish