9-laboratoriya mashg’uloti Mavzu: Ko’p qatlamli himoyalovchi qoplamalar olish texnologiyasi Ishdan maqsad

---

9-laboratoriya mashg’uloti 

Mavzu: Ko’p qatlamli himoyalovchi qoplamalar olish texnologiyasi 

Ishdan maqsad: Ko’p qatlamli himoyalovchi qoplamalar turlari, maqsadi 

va olish texnologiyasi bilan tanishish. 

Kerakli  jixozlar va reaktivlar: Ko’p qatlamli himoyalovchi qoplamalardan 

namunalar va qoplama qoplovchi jixoz. 

Nazariy qism: Bir qavatli VIP qoplamalar, qoida tariqasida, ustunli tuzilishga 

ega,  bu  qatlam  qalinligi  oshishi  bilan  qoplama  va  o'tish  zonasidagi  stresslarning 

kuchayishiga  olib  keladi,  bu  esa  yopishqoqlik  kuchini  pasaytiradi  va  ochiq 

teshiklarni yaratishga yordam beradi. Ushbu kamchiliklarni oldini olish uchun bir 

qatlamning  ingichka  qatlamlari  boshqasining  qatlamlari  bilan  qoplanadigan  ko'p 

qatlamli qoplamalardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Qoplamani loyihalashda 

uning  tuzilishi  stressni  yumshatish,  g'ovaklikning  pasayishi,  integral  qalinligining 

oshishi  va  yumshoq  matritsadan  qattiq  funktsional  qatlamga  bosqichma-bosqich 

o'tishni ta'minlashi kerakligini hisobga olish kerak. 

Ko'p  qatlamli  va  estrodiol  qoplamalardan  foydalanish  yuqori  sifatli 

qoplamalarni  olish  muammosini  yanada  kuchaytiradi,  chunki  har  xil  turdagi 

kristallografik  tuzilmalarga  ega  bo'lgan  oraliq  qatlamlarning  mavjudligi  olingan 

operatsion xususiyatlarining beqarorligiga sezilarli ta'sir qiladi. 

Amaldagi VIP-qoplamalar asosan uchta aşınmaya bardoshlik va shu sababli 

qattiqlik,  qoplamaning  yopishqoqligi  va  qayta  ishlangan  materialga  kimyoviy 

inertlik kabi uchta asosiy talablarga javob berishi kerak. Nitrid va karbid qoplamalari 

qattiqligi  yuqori  (36  GPa  gacha),  ammo  ularning  sezilarli  mo'rtligi  ishqalanish 

birliklarida,  nisbatan  yumshoq  yuzasi  bo'lgan  qismlarda  va  korroziv  tashqi  muhit 

ta'sirida bo'lgan qismlarda foydalanish uchun amaliy qiymatini pasaytiradi. 

Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun bitta kompozitsiyaning ingichka mo'rt 

qatlamlarini  boshqa  kompozitsiyaning  ustma-ust  plastik  qatlamlari  bilan 

almashtirish  maqsadga  muvofiqdir.  Bunday  holda,  bunday  qoplamaning  sinishi 

yanada yopishqoq bo'ladi. 

---

Ko'p qatlamli qoplamalarni shakllantirishning asosiy printsipi - bu bir qatlamli 

bitta komponentli qoplamaning qalinligi oshishi bilan to'planadigan ichki stresslarni 

yumshatish.  Shu  munosabat  bilan  bo'shashtiruvchi  oraliq  qatlamlarning 

kristalografik  yo'nalishi  va  qatlamlar  orasidagi  interfeysning  tabiati  katta 

ahamiyatga ega. 

Ichki  stresslar  asosan  substrat  va  qoplamaning  issiqlik  kengayish 

koeffitsientining  turli  qiymatlari  bilan,  shuningdek  qoplamaning  o'sish 

kuchlanishlari  bilan  belgilanadi.  Ularning  gevşemesi  uchun,  substrat  va  qoplama 

o'rtasida ham, qoplamaning o'zida ham oraliq qatlamlarni yaratish kerak. 

Nitridli qatlamlarning sof metall qatlamlari bilan almashinishi qoplamaning 

himoya  qobiliyatiga,  uning  g'ovakliligiga  va  qoldiq  kuchlanish  darajasiga  ijobiy 

ta'sir ko'rsatadi. Bu, ayniqsa birinchi Ti qatlamidan keyin qo'shimcha Ti2N qatlami 

hosil  bo'lganda  to'g'ri  keladi.  Qidiruv  qatlamlarni  kiritish  zarurati  nitrit 

qoplamalarining  tuzilishi  ko'p  jihatdan  azot  tarkibiga  bog'liqligiga  bog'liq.  Kam 

miqdordagi azot bilan (7% dan% gacha), struktura zich va bir hil. Azot tarkibining 

20-30% gacha ko'tarilishi strukturaning katta nuqsoniga olib keladi. Keyin tuzilish 

ingichka tolali kristallar bilan zichlashadi. 30-35% gacha bo'lgan azot tarkibida Ti2N 

ning  ustun  shakllanishi  kuzatiladi.  Azot  kontsentratsiyasi  40%  dan  oshganda, 

asosan, strukturada 8-TiN fazasi hosil bo'ladi, bu azot pastki qismida joylashgan ko'p 

sonli teshik va bo'sh joylarning paydo bo'lishi tufayli defektansi kuchayadi, bu esa 

qoldiq stresslarning ko'payishiga olib keladi (6.5-jadval). 

Qattiq qoplama va yumshoq matritsa o'rtasida oraliq plastik interlayerlarning 

hosil bo'lishi, masalan, titanium, qoldiq makrostresslarni bir qatlamli qoplama uchun 

9000 dan 7500 MPa gacha pasaytiradi va titanium kompensatsiya qatlamidan keyin 

Ti2N o'tish qatlamining cho'kishi qoldiq stresslarni 5000 MPa ga kamaytiradi. Bu 

qoldiq  stresslarga  mutanosib  bo'lgan  alohida  monolayerlarning  qalinligining 

pasayishi bilan bog'liq. Bundan tashqari, kubik panjaraga ega bo'lgan 8-TiN qatlami 

va  olti  burchakli  panjaraga  ega  bo'lgan  a-Ti  qatlami  o'rtasida  tetragonal  panjarali 

oraliq e-Ti2N qatlamining mavjudligi a-Ti - β-Ti2N interfeysida termal stresslarni 

---

kamaytirish uchun qo'shimcha imkoniyatlar yaratadi. olti burchakli va to'rtburchak 

panjaralarning  chiziqli kengayish koeffitsientining  anizotropiyasi. Kubik panjarali 

8-TiN ning chiziqli kengayish koeffitsienti yo'nalishga bog'liq emas. Ehtimol (1120) 

TiN  //  (l  10)  Ti2N  //  (l  1  l)  TiN  yo'nalishlarga  ega  bo'lgan  uch  qavatli  stak 

interfeysdagi  minimal  termal  stresslarga  va  shuning  uchun  minimal  qoldiq 

kuchlanishlarga  mos  keladi.  Ko'p  qatlamli  qoplamalarni  hosil  qiluvchi  fazalar 

orasidagi yo'nalish munosabatlari qatlamlar sonidan deyarli mustaqildir. 

6.5-jadval.  Ko'p  qatlamli  Ti-TiN  qoplamalarining  xususiyatlarining 

qatlamlarga nisbatan qatlamlarga qarab joylashishi 

Qoplama strukturasi 

Qoplama xususiyati 

1(Г

2

 мм

-2

) ga 

qoplangan qoplama 

Korroziya 

tezligi мм/yil 

Qoldiq 

kuchlanish, 

МПа 

TiN 

20 

5,6 

-9000 

Ti—Ti

2

N—Ti—

TiN 

4 

0,6 

-5000 

Ti-Ti

2

N-Ti-TiN-Ti-

TiN 

2 

0,6 

-5200 

Ti

2

N—Ti—TiN—

Ti—TiN 

8 

1,2 

-6800 

TiN—Ti—Ti

2

N—

Ti—TiN 

10 

1,6 

-7200 

Ti—Ti

2

N—Ti—

Ti

2

N—Ti-TiN 

12 

1,8 

-5800 

Ti—TiN—Ti—

Ti

2

N—Ti—TiN 

6 

1,2 

-7100 

Ti-TiN-Ti-TiN-Ti-

TiN 

16 

2,2 

-7500 

 

---

Qoplamada Ti

2

N fazasining joylashishi o'zgarishi uning xususiyatlariga har xil ta'sir 

qiladi,  bu  quyidagicha  izohlanadi.  Cho'kish  davomiyligi  va  shunga  mos  ravishda 

qoplamaning  qalinligi  oshishi  bilan  nuqsonlar  soni  tomchi  fazadan  kelib  chiqqan 

o'sish nuqsonlari to'planishi tufayli ko'payadi, bu oxir-oqibat oraliq Ti2N qatlamidan 

to'siq  sifatida  foydalanish  ta'sirining  pasayishiga  olib  keladi.  Substratga 

yaqinlashganda  nuqsonlar  soni  kamayadi,  shuning  uchun  bunday  qatlamdan 

foydalanish  samaradorligi  oshadi.  Titanli  interlayerlarning  kiritilishi  ustunli  TiN 

kristallarining o'sishini to'xtatadi. 

A-Ti  va  b-TiN  qatlamlarining  hosil  bo'lish  vaqti  tartibga  solinadi.  Birinchi 

qattiq qatlamning hosil bo'lish vaqti a-Ti hosil bo'lishidan 3-4 baravar ko'p bo'lishi 

kerak (bu 2,5 min), bu etarli qalinlikdagi zich strukturaning yaratilishi bilan bog'liq. 

Keyingi qattiq qatlamlarni hosil qilish jarayonida bu vaqt 4-7 marta ko'paytirilishi 

mumkin,  lekin  ko'proq  emas,  chunki  qalin  qatlam  paydo  bo'lishi  undagi 

makrostresslarni  sezilarli  darajada  ko'paytirishi  mumkin,  bu  yumshoq  oraliq 

qatlamda  nuqsonlarning  paydo  bo'lishiga  va  butun  metall-metall  kompozitning 

korroziyaga chidamliligining pasayishiga olib keladi. qoplama. 

Qatlamning  funksional  xususiyatlariga  a-Ti  birinchi  qavatining  ta'siri, 

keyinchalik  susaytiradigan  keyingi  qatlamlarga  qaraganda  ancha  katta.  Birinchi 

qatlam,  nitrid  qatlamini  stabillashtiradi  va  kislorod,  uglerod  va  ortiqcha  azotning 

nopoklik atomlarini yutadi, azot uchun to'siq qoplamasi hisoblanadi. Ushbu qatlam 

teksturasiz va qalinligi 1 mikrondan oshmasligi kerak.