К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Учитываи высокую упругость его паров н сложность изготоюгения больших мишеней (катодов), нанесение покрытый на его основе производат методом РЭП, яюшющимся вариантом ахтивируемого электронно-лучевого напыления. Покрьпия из карбидов, нитридов, карбонитридов и других подобных соединений хрома обладают высокими триботехническими свойствами. Применяются покрытия из чистого хрома (точнее легированного незначительным количеством элементов остаточной атмосферы вакуумной камеры). В отличие от электр олитическнх хромовых покрытий вакуумные покрыпш не имеют трещин и в них действуют остаточные напряжения первого рода сжатии.
Наиболее оптимальным комплексом свойств при трении в вакууме и на воздухе при высоких температурах (до 873 К) обладают похрытия системы Сг - О (рис. 2.6.34). Существенное вшшние на износостойкость покрытий и на значения и знак остаточных напряжений оказывают парциальное давление хислорода и температура подложки в процессе нанесения покрытия.
Наибольшей износостойкостью обладают покрытия Сг - О, наносимые при давлении кислорода 1,6 мПа и температуре подлохки 873 К. Увеличение парциального давления кислорода в процессе нанесения покрыпш приводит к уменыпению остаточных напряжений сжипш с последую- 09 275 .173 473 5Т1 671 771 Уасп К Рве. 2.6З4. Заавсвмосгв казффипнеата трезва у"от тмшеватиш Тпв вепмтаивй ави тРеамв а аоаауваай среде (1, уа) в а вааугме (2, 2Ф) вшраввй евстемм Сг - О ири ловаеввв аислороап 1,6 МПа п тевмраауре 873 К прв трмггошчиом аоатаигврооавав обрывов (1, 2 - верпое вивпавве; 1", 2'- посаелуииияе испмтааип).
Спимивме аваев - васров, втрвсеаме - оювмвшпе щим превращением в напряжения растязсения и увеличением износа. При парциальном давлении кислорода 4,2 МПа напряжения растяжения ошновятся столь большими, что покрытие, имеющее стехиомстрический состав, рас-. трескивается. Таким образом, имеется корреляция мехшу режимами нанесения покрытий системы Сг — О, их фвзовым составом и структурой, значениями и знаком остаточных напрюкений первого рода и триботехническими свойствами.
Применение покрытий систем А1 - Р1 и А1 - О, наносимых магнетронньпс мигодом, наиболее перспективно для повышения износостойкости и эрозионной стойкости деталей из алюминиевых сплавов. Одним из наиболее ыжных факторов, влияющих на технолоп(ческие процессы нанесения покрытий из соединений алюминия, яюшется парциальное давление реакционно способного газа При оптимальном постоянном давлении рабочего таза (аргона) общие для систем А1 - Х и А1 - О зависимости представлены на рис. 2.6.35.
ус яу 0 с)0041 д1002 й20р,яа Рае. 2.6.35. Зааиавмоегь авросгв оеомдевв т поармпв (1), мвцмтаердоегв Ш'(2) в аатшаиаваеаи 11 аипайиога (3) в маеивего (4) юввшаозва вврмтпй А( Р( п 42 - О от аовпвапаапми дааааава Р рвпиаевво-сиоеобемь пмо 1Чз вав Оз НАНЕСЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ И АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ 2(Р 2.6.25. Результаты сраавительимх исимтавий ввярытий систем А) - р( и А) - О и ряда материалов ва изаосостейкесеь ира абразивном изиашввавии ие метолу Брииелая - Хююрта 3р,я/ки 16 О Н1 0,2 а;З Р,()й Рис.
2.6.36. Завоевывав ивтевеввиеств вивеяаеге 4 (1, 3, 3) и ивссеыии 1в (1е, уе, Зв) шаыааввввв иеаввпва Т) - А) - Н ег авривавьиеге лвавеюм азате. ' Кривые 1 - 3 - иш абразиве, рвевввежевиых ва рвввеи рвееиимаи ет иевт)ы ииаыаи При повышении давления реакционноаяособното таза при незначительном снижении окорости образования покрьпня резко возрастает микротвердость и снижается интенсивность изнюпнваиия. Покрытие состоит из твердого раствора (или псевдораствора) активного элемента в металю и включений соответствующето химического соединения.
При определенном давлений активного таза образуется покрытие, представлшощее собой химическое соединение стехиометрического совпав с максимальными значениями твердости и нзносостойкости. Скорость осаждении покрытия остается еще достаточно высокой. Превышение определенного значения парцивльного давления активного шза приводит к резкому снижению скорости образовав)ш покрытии (вследствие образования на поверхности распыляемой мишени слоя химическото соединения алюминия с активным газом), сопровохдающемуся снижением твердости и износостойкости. Следовательно, существует область парцнвльных давлений реакционно-способного газа, при которых с достаточно высокой скоростью образуется плотное покрытие стехиометрическозо состава с высокими твердостью и износостойкостью.
Результаты сравнительных иольпаний методом Бринелля - Хаворта покрытий, нанесенных при оптимальных режимах, и ряда конструкционных и инструментальных материалов (табл. 2.6.25) свидетельствуют о высокой износостойкооги покрытий, сопоставимой с износостойкостью твердых сплавов. Аналогичные зависимости износа от парциальното давления азота получены для покрытий Т)- А1 - Н (рис. 2.6.36). Еще одно перспективное направление ВИП технологий - нанесение слоя основного антифрикционното сплава (или приработочного слоя) на рабочие поверхности вкладышей подшипников скольжения двитателей внутреннего сгорания, зта технология позволяет наносить высококачественные слои антифрикционных сплавов на стельную оонову без использования мощных прокатных станов или сложных зколоптчески небезопасных звливочных атретатов.
Нанесенные мати етро иным методом на стальную основу слои подшипниковото оплава обладают более высокими триботехническими свойствами (рис. 2.6.37), чем нанесенные применяемым в нжтояшее время традиционным методом (совместной прокаткой стали и сплава). Вакуумные нонноплвзменные методы позволяют создавать слои с различным по толщине составом, а тюске наносить слои из сплавов (или псевдосплавов), получение которых традиционными методами затрулнительно или невозможно. Глава 26. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК гго 50 эо 10 0 10 20 30 бо 50 50 70 50 90 100 110 С, Ыии Рас. 2.6.37.
Зависиыесгь иэиеса А от дпвгыыиесгв с испмгаэия при твеапи пе атаев ШХ15 (еап - ппесаия вбрашв) и паспе И-20: Г - эталона (промышленный бпыетппа стель - сплав; 2 3, 4- эыгуумиых ишшс-пяаэпеиэиы покрытий, ианвсеииых при разина репиыаз) 2.6.26. Структура шшрытий Мойэ, взнесенных ири различной температуре шшлошяи Вакуумные ионно-плазменные технологии позволяют наносить ангнфрикционные покрьпия из дихалькогенидов (М032, %%2 и др.) без использования связующих.
Обычно при нанесении таких покрытий распыляется ионами инертного газа спрессованная из соответствующих порошков мишень. Предварительная очиспга поверхности ионами обеспечивает прочную эдгезионную связь покрыпш с основой. Такие покрытия перспективны юш точных подвижных сопряжений машин, работающих в высоком вакууме, где газовыделение, обычное для покрытий со связующими, недопустимо. Весьма важным фактором при нанесении покрытий Мо$2 является температура подложки (табл. 2.6.26). При температуре ниже 373 К образуется покрытие с каазиаморфной структурой и низкой антифрикционностью. Наиболее высокими триботехническими свойствами обладают покрыпш с высокой степенью совершенства кристаллической структуры, наносимые при более высоких температурах.
Однако лри температуре подложки более 923 К наблюдается прогресси- рующая потеря серы, сопровождающаяся потерей аитифрикционных свойств. Ионне-плазменная технолопш позволяет легировать (юперкалировать) дихалькогенидные покрытии и наношпь нх с изиосостойкий цодслоем. Предварительное нанесение износостойкого подслоя увеличивает несущую способносп и длительность работы покрытги, а введение в процессе нанесения покрытий некоторых дополнительных элементов позволяет снизить значения коэффициента трения (рис.
2.6.35). Дополнлтельнмми резервами повышения долговечности дюилькогенидных покрытий является создание в поверхностном слое летали (или в предварительно нанесенном износосгойком подслое) ионным травлением регулярного микрорельефа с последующим заполнением твердой смазкой, а тшгке создание композиционных покрытий металл твердая смазка. Низкое трение при высокой износосгойкости обеспечивают алмазоподобиые покрытия.
Разработан ркд технологий нанесения таких покрытий (см. подраэд. 2.6.9). НАНЕСЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПЛЕНОК 221 г Сч Рас. 2Д.ЗЕ. Заввевместв коз(и)вяаевта трееввУ'вокРитвй ва есвеве МаЯз ет вкитезыосгм Г аеаьпваай: ! - вакрытве Майи 2- МеЯЗЮИ Я - Ма~ а пахслаеи Мама, 4- Ма~Ю„с поделаем Монт (Ю„- вапалввтевьвый элемент) Значительный питерса для практики представляют фтороргвннчеахие (фторопластовые) покрытия, наносимые мли высокочаатотным распьшением мишени из фторопласта- 4 (полнтетрафторэтилена) или тлеющим разрядом в парах фторорганических соединений (например, фторкероснна). Такие покрытия обладают прекрасными антиадгтзионными н антифрикционными свойспими (практически не уступающим свойствам блочного фторопласта-4). Вакуумные ионна-плазменные методы применяются также для прецизионного снятия материала а обрабатываемой поверхности (см.
гл. 2.2). Эти методы весьма эффективны для создания канавок на поверхностях трения газодинамических подшипников и подпятников, применяемых в гироскопнчеаких устройствах двя получения бесконтактных газодинамических уплотнений, а тавхе поверхностей с регулярнмм микрорельефом. Вакуумные ионна-плазменные технологии нашли достаточно широкое применение при нанесении покрытий на рехущие и деформирующие инструменты, для создания поверхностей трения уплотнений (контактных и шзодинамнчеахих) и т.п. В будущем применение этих технологий создания поверхностей триботехнического назначения с высокими антюсоррозио иными свойствами в точном машиностроении, приборостроении и инструментальном производстве будет рааппсрягьая благодаря возможности получения поверхностных слоев с уникальными свойствами (недостнхнмыми при использовании других методов), экологичеакой чистоте и незначительному расходу материалов (как правило, недефицнтных).
2.6Д. НАНЕСЕНГЩ УГЛЕРОДНЫХ АЛМАЗОЦОДОЕНЫХ ПЛЕНОК Тонкие пленки на оанове упгерода используются в микроэлексронике, оптике, машиностроении и друпп областях техники в качестве полупроводниковых и теплопроводящих слоев, отражающих, износостойких и коррозионно-стойких покрытий, изоляционного и химически нейтрального материала. Существует несколько разновидностей пленок на основе углерода: а - С, а - С: Н, аямазоподобные и полимерные. Критерием атмазоподобности слухснт метод получения и совокупность физических и химичеакмх свойств, которые необходимо рассматривать с позиции молекулярных материалов.
Под молекулярными материалами понимвют твердые тела, состоящие из отдельных молекул, которые можно синтезировать раздельно. Типичными представителями молекулярных материалов являютая полимеры, молекулярные кристаллы, а такхе металлоорганические комплексы. В основном все материалы на основе углерода, вюпочая пленки о - С: Н, состоят из макромолехул. Существует связь между молекулярным строением и надмолекулярной структурой материала с его свойствами. Термином "надмолекулярная структура" определяют способ упаковки макромолекул в пространственно вьщеляемых элементах, размер и форму таких элементов и их взаимное расположение в пространстве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
