A modern anyagok világa hideg gázdinamikai lerakódás
hideg gáz-dinamikus permetezés fém Módszer (angol - .. hideg permet hideg gáz dinamikus permetezés) áll az a tény, hogy a szilárd részecskék a fém, amelynek hőmérséklete jóval alacsonyabb, mint az olvadáspont, gyorsult szuperszonikus sebesség és felületén rögzítve ütközés vele.
A módszer lényege a hideg gáz dinamikus permetezés fémből alakítunk a fúvókában szuperszonikus gázáram etetés ezt az áramot a szemcsés anyag, amelynek szemcsemérete 0,01-50 mikrométer, a gyorsulása egy szuperszonikus fúvóka és az irányt a porrészecskék felületén a cikk. A részecskék gyorsulása hideg vagy fűtött gázok, pl. Levegő, hélium, nitrogén közegében lehetséges. A hőmérséklet értéke lényegesen kisebb, mint a poranyag olvadáspontja (0,4-0,7 Tm). A hideggáz-dinamikus permetezés technológiája nemcsak fémekre, hanem üvegre, kerámiára, kőre, betonra is alkalmazhat fém bevonatokat. Az ezzel a módszerrel alkalmazott bevonatok mechanikailag erősek és nagy tapadást mutatnak a hordozóhoz.
A bevonatok képződésének jelenségét hideg gáz-dinamikus permetezéssel először az Elméleti és Alkalmazott Mechanika Intézetében fedezték fel. SA Khristianovich az orosz Tudományos Akadémia szibériai ágazatának (ITAM SB RAS) a múlt század 80-as évek elején. Ezek azt mutatták, hogy a kialakulását a bevonat nem igényli, hogy a részecskék az olvadt állapotban vagy premolten, és a bevonat előállítható a részecskék hőmérsékletét jelentősen alacsonyabb az olvadáspontjuk, eltérően a hagyományos leválasztási eljárásokkal.
Ábra. 1. Bevonatok mikrografái [1].
A fő kísérleti tények:
1. A legfontosabb paraméter a hideg permetezése a részecskék sebességét az függ a nagysága adhézió, a porozitás, a mikrokeménység stb bevonatok. Minden részecskék átmérője d £ 50 mikron van egy „küszöbérték” értékét a sebesség való kölcsönhatásuk a szubsztrátum (500-600 m / s). Ha a sebesség ez alatt van, akkor az eróziós folyamat figyelhető meg. A "küszöbnél" magasabb sebességnél az eróziós folyamat roskadozik.
2. A részecskeáramlási sebesség kritikus értéke, amelynél a szórás nem fordul elő, függetlenül az áramlási idő időtartamától.
3. Egy részecskék áramlási sebessége meghaladja a kritikus nagyságát részecskék erősen tapad az anyag felületén, és egymással, alkotó szórt réteg egy szűk csomag. Az 1. ábrából. 2, és ez azt mutatja, hogy a külső része a bevonat több deformált részecskék permetezett anyag egy jellemző mérettel d = 20-40 mikron és nyomokban (kráterek) a bombázzák részecske csapások. A bevonat keresztmetszete (szakasz) (2. ábra, b) azt mutatja, hogy a réteg vastagsága alacsony porozitással és jó egyenletességgel rendelkezik. Miután érdesített közötti határ szórt réteg és a test felülete, amely előre-kezeltek 10 tisztasági osztály azt jelzi, hogy előzetes kialakítását a lerakódást is bekövetkezik képlékeny alakváltozás és az erózió a testfelület.
Ábra. 2. A külső réteg (x150) mikrophotográfiái és az alumínium részecskék bevonatának keresztmetszete (elektronmikroszkóp, x300) [1].
4. A szuperszonikus áramlással diszpergált részecskéknek csak egy kis hányada végül a termékre tülekedik, a fő rész tükröződik és a gázáramlás elvonja. A porlasztott részecskék tömege növekszik a poranyag fogyasztásával.
5. Ha a bevonat kialakul, a termék felületének melegedése elhanyagolható. A felület hőmérsékleti különbségét csak a gázáramlás egyszerűsíti, és a bevonat 45 fokos lefúvatása esetén.
Kétfajta hideggáz-dinamikus permetezés létezik: magas és alacsony nyomás. A kétféle módszerrel végzett sputterelés tipikus paramétereinek összehasonlítása a táblázatban található. 1. Általában a nagynyomású eljárással bevont bevonatok minősége magasabb, és a por bizonyos részecskeméretére vonatkozó követelmények alacsonyabbak. Az alacsonynyomású módszer fő előnye a berendezés alacsonyabb költségének és kisebb méretének köszönhető.
1. táblázat: Magas (CHGNVD) és alacsony nyomású (CGNND) hideg gázdinamikai lerakódás módjának összehasonlítása.
Az 1. ábrán. A 3. ábra a bevonatok permetezésének vázlatos diagramja nagynyomású hideg módszerrel. A nagynyomású gáz melegítjük és összekeverjük a por-porkeveréket azután betápláljuk a fúvóka, ahol azt szuperszonikus sebességig felgyorsított és irányította rá egy hordozóra, és ezáltal bevonatot.
Ábra. 3. Nagynyomású hideg gázdinamikus permetezés vázlatos diagramja.
A fő különbség szuperszonikus fúvóka ezeket a technikákat abban a tényben rejlik, hogy a permetezés során az alacsony nyomású por közvetlenül merőleges a gázáramlást a fúvóka, és a nagy nyomás lép a fúvóka technológia a gáz-porkeveréket (ábra. 4, 5). Emellett a különbség az, hogy a gáz magas nyomáson való fűtése a szuperszonikus fúvóka előtt és közvetlenül az alacsony nyomással történik.
Ábra. 4. A fúvóka nagy hideg gáz dinamikus permetezéséhez [2].
Ábra. 5. A fúvóka kialakítása hideg gázdinamikus kisnyomású permetezéshez.
Az alacsony nyomású hidegen permetező eljárás során különböző fémporokat permeteznek fel kerámiaszemcsék (Al 2 O 3. SiC) hozzáadásával. Úgy gondolják, hogy ezek az adalékok aktiválják a szubsztrátum felületét, javítva az adhéziót, és köszönhetően a fúvóka tisztításának.