Розвиток технології вакуумного йонно-плазмового напилення та напрями її вдосконалення


  • O. B. Hasiy Національний лісотехнічний університет України, м. Львів
Ключові слова: катодна пляма; коефіцієнт ерозії; наноструктурні покриття; випаровувач; трибологічні характеристики; технологічні середовища

Анотація

Проаналізовано існуючі способи нанесення вакуумних покриттів. Обґрунтовано переваги методу вакуумного йонно-плазмового напилення покриттів в умовах йонного бомбардування (метод КІБ), порівняно з іншими. Наведено класифікацію катодних плям (КП) та їхній вплив на величину ерозії катода. Встановлено залежності струму розряду, при якому починається поділ КП, і величин коефіцієнтів ерозії від матеріалу катода. Охарактеризовано структуру та фазовий склад плазмової дуги та їхній вплив на ступінь іонізації. Наведено відомості про типи магнітних фільтрів різноманітних конструкцій для зменшення у плазмовому потоці частки крапельної фази та макрочастинок. Розглянуто типи випаровувачів та їхню класифікацію залежно від способу утримання КП на поверхні випаровування катода та від впливу на КП з метою надання їй певної швидкості руху по визначеній траєкторії. Наведено вимоги до конструкції випаровувачів, розглянуто їхні основні типи. Проаналізовано результати дослідження трибологічних характеристик, залишкових напружень покриттів на підставі Ті, Zr, Mo, Al, Cr, W. Висвітлено принципи формування багатошарових покриттів. Охарактеризовано способи одержання наноструктурних покриттів. Зроблено висновок про необхідність звернути увагу на дослідження властивостей покриттів, які працюють в умовах одночасного впливу механічних навантажень і технологічних середовищ.

Біографія автора

O. B. Hasiy, Національний лісотехнічний університет України, м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра технології матеріалів та машинобудування

Посилання

Aksenov, I. I. (2005). Vakuumnaia duga v erozionnykh istochnikakh plazmy. Kharkiv: NNTc KhFTI, 212 p. [In Russian].
Aksenov, I. I., Bren, V. G., Padalka, V. G., Khoroshikh, V. M. (1978). Ob usloviiakh protekaniia khimicheskikh reaktcii pri kondensatcii potoka metallicheskoi plazmy. Zhurnal teoreticheskoi fiziki, 48(6), 1165–1169. [In Russian].
Andreev, A. A., Sablev, L. P., Shulaev, V. M., & Grigorev, S. N. (2005). Vakuumno-dugovye ustroistva i pokrytiia. Kharkiv: NNTc KhFTI, 236 p. [In Russian].
Anikeev, A. I. (1977). Povyshenie effektivnosti rezhushhego tverdosplavnogo instrumenta naneseniem iznosostoikikh pokritii. Problemy proizvodstva i primeneniia tverdykh splavov. Moscow. pp. 15–16. [In Russian].
Boiko, Iu. F., Belova, E. K., & Alekseeva, O. A. (1986). Osobennosti substruktury vakuumno-plazmennykh kondensatov TiN. Fizika i khimiia obrabotki materialov, 5, 71–73. [In Russian].
Bunchah, R. P., & Raghuram, A. C. (1972). Journal of Vacuum Science and Technology, 9(6), 1385–1388.
Danilin, V. S., & Syrchan, V. K. (1978). Magnetronnye sistemy ionnogo raspyleniia materialov. Pribory i tekhnika eksperimenta, 4, 7–18. [In Russian].
Donnet, C., Le Mogne, Th., & Martin, J. M. (1993). Superlow friction of oxygen-free MoS2 coatings in ultrahigh vacuum. Surface and Coating Technology, 62(1–3), 406–411. https://doi.org/10.1016/0257-8972(93)90275-S
Dorodnov, A. M., & Petrosov, V. A. (1978). O fizicheskikh printcipakh i tipakh vakuumnykh tekhnologicheskikh plazmovykh ustroistv. Zhurnal teoreticheskoi fiziki, 51(3), 504–524. [In Russian].
Dzhelomanova, L. I. (1979). Progressivnye metody naneseniia iznosostoikikh pokrytii na rezhushhii instrument. Moscow: NIImash, 46 p. [In Russian].
Gautier, C., & Magnet, J. (1997). Study of the growth mechanisms of chromium nitride films deposited by vacuum arc evaporation. Thin Solid Films, 295, 43–52.
Holubets, V. M. (2000). Tekhnolohichni metody poverkhnevoho zmitsnennia metalichnykh konstruktsiinykh materialiv. Lviv: VTF "Drukservis", 178 p. [In Ukrainian].
Iskhakov, S. S. et al. (1978). Novyi metod uprochneniia trushhikhsia detalei. Traktory i selkhozmashiny, 6, 37–39. [In Russian].
Kasaev, P. G. (1968). Katodnye protcessy elektricheskoi dugi. Moscow: Science, 310 p. [In Russian].
Kimblin, G. W. (1973). Erosion and ionization in the cathode spot regions of vacuum arcs. Journal of Applied Physics, 44(7), 3074–3081.
Kvasnytskyi, V. V., Yermolaiev, H. V., & Kolesar, I. A. (2011). Rozroblennia konstruktsii ionno-plazmovykh katodiv na osnovi analizu napruzheno-deformovanoho ctanu zvarnykh (spaianykh) ziednan. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho universytetu korablebuduvannia, 4, 37–43. [In Ukrainian].
Lens, E., Pnuell, D., & Rozeanu, L. (1979). The effect of a thin coating of insulation material of cutting tools. Wear, 53(2), 337–344. https://doi.org/10.1016/0043-1648(79)90086-3
Lunev, V. M., Ovcharenko, V. D., & Khoroshikh, V. M. (1977). Issledovanie nekotorykh kharakteristik plazmy vakuumnoi metallicheskoi dugi. I. Zhurnal teoreticheskoi fiziki, 47(7), 1486–1490. [In Russian].
Lunev, V. M., Padalka, V. G., & Khoroshikh, V. M. (1977). Issledovanie nekotorykh kharakteristik plazmy vakuumnoi metallicheskoi dugi. II. Zhurnal teoreticheskoi fiziki, 47(7), 1491–1495. [In Russian].
Maisel, L. I. (1968). Nanesenie tonkikh plenok katodnym raspyleniem. Fizika tonkikh plenok. Moscow: Mir, pp. 58–127. [In Russian].
Maisel, L. I., & Gleng, R. (1977). Tekhnologiia tonkikh plenok. In Maisel, L. I., Glenga, R. Sovetskoe radio, vol. 1. Moscow. 664 p. [In Russian].
Matcevityi, V. M. et al. (1987). Pokrytiia dlia rezhushhikh instrumentov. Kharkiv: Publishing house Kharkovskogo universiteta. 128 p. [In Russian].
Morozov, A. I. (1973). Plazmennye uskoriteli. Moscow: Mashinostroenie, pp. 5–15. [In Russian].
Movchan, B. A., Malashenko, I. S., & Papa, P. A. (1978). Primenenie elektronno-luchevoi tekhnologii ispareniia materialov v vakuume dlia polucheniia zashhitnykh pokritii. Problemy spetcialnoi elektrometallurgii, 8, 78–87. [In Russian].
Musil, J. (2000). Hard and superhard nanocomposite coatings. Surface and Coating Technology, 125, 322–330. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00586-1
Nones, M. S. (1976). Hartmetall mit Doppel beschitung. VDJ Zeitschrift, 9, 437.
Patent. (1979a). Dvukhsloinoe tverdoe pokrytie na rezhushhem instrumente. Zaiavka Iaponii, kl. S23S 11/08, V23R 15/28, № 56–25959, zaiavl. 07.08.79. [In Russian].
Patent. (1979b). Pokrytie na metallorezhushhem instrumente. Zaiavka Iaponii, kl. S23S 13/02, NKI 13(7) D 61, № 56–15907, zaiavl. 06.07.79. [In Russian].
Patent. (1980). Pokrytie rabochei chasti metallorezhushhego instrumenta. Zaiavka Iaponii, kl. S23S 11/08, V23R 15/28, № 56–16161, zaiavl. 02.07.80. [In Russian].
Patent. (2015). Zastosuvannia dzherela plazmy yak prystroiu dlia nahrivu vakuumnoi kamery ionno-plazmovoi ustanovky: pat. 110362 Ukraina: MPK F28D20/00, H05B7/18, S23S14/32. № 201310008; zaiavl. 12.08.13; opubl. 25.12.15, Biul. № 24. 5 p. [In Ukrainian].
Patent. (2017a). Sposib ionno-vakuumnoho nanesennia bahatosharovoho antykoroziinoho pokryttia na metalevu poverkhniu: pat. 119755 Ukraina: MPK7 S23S14/00, V05D1/00. № 201702916; zaiavl. 28.03.17; opubl. 10.10.17, Biul. № 19. 5 p. [In Ukrainian].
Patent. (2017b). Sposib kombinovanoi vakuumnoi ionno-plazmovoi obroblennia instrumenta z tverdoho splavu: pat. 121079 Ukraina: MPK6 S23S14/48. № 201705786; zaiavl. 12.06.17; opubl. 27.11.17, Biul. № 22. 11 p. [In Ukrainian].
Patent. (2017c). Vytrachuvanyi katod z mekhanizmom yoho rehuliuvannia u vakuumnii kameri: pat. 120075 Ukraina: MPK6 S23S14/00, S23S14/24, S23S14/54. № 201703233; zaiavl. 04.04.17; opubl. 25.10.17, Biul. № 20. 9 p. [In Ukrainian].
Patent. (2017d). Sposib kombinovanoi vakuumnoi ionno-plazmovoi obroblennia instrumenta zi shvydkorizalnoi stali: pat. 119384 Ukraina: MPK6 S23S14/48. № 201703024; zaiavl. 30.03.17; opubl. 25.09.17, Biul. № 18.9 p. [In Ukrainian].
Pliutto, A. A., Ryzhkov, V. N., Kapin, A. T. (1964). Vysokoskorostnye potoki vakuumnykh dug. Zhurnal eksperimentalnoi i teoreticheskoi fiziki, 47(8), 494–507. [In Russian].
Ponomarenko, E. P. (1974). Metallizatciia stalei i splavov v vakuume. Kyiv: Tekhnika, 296 p. [In Russian].
Renevier, N. M., Fox, V. C., Teer, D. G., & Hampshire, J. (2000). Coating characteristics and tribological properties of sputter-deposited MoS2/metal composite coatings deposited by closed field unbalanced magnetron sputter ion plating. Surface and Coating Technology, 127(1), 24–37. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00538-7
Roikh, I. L., & Koltunova, L. N. (1971). Zashhitnye vakuumnye pokrytiia na stali. Moscow: Mashinostroenie, 280 p. [In Russian].
Rolex, V. (1981). Neue Hartmetallsorten for Drehen und Frassen. Maschinenwelt – Elektrotechn, 36, 291.
Schwider, W. (1982). Beschuctete Hartmetallwerkrouge f ür Dreh-und Frasoperation. Maschinenmarkt, 102, 1967–1970.
Sinopalnikov, V. A., & Gurin, V. D. (1983). Teplovye usloviia raboty bystrorezhushhego instrumenta s pokrytiem iz nitrida titana. Stanki i instrumenty, 1, 14–15. [In Russian].
Sue, J. A. (1993). Development of arc evaporation of non-stoichiometric titanium nitride coatings. Surface and Coating Technology, 61, 115–120.
Tolok, V. T., & Padalka, V. H. (1979). Rozrobka i vprovadzhennia novykh metodiv vakuumno-plazmovoi tekhnolohii vysokykh enerhii. Visnyk AN URSR, 4, 40–50. [In Ukrainian].
Zimin, A. M., Ivanov, V. A., & Iuttner, B. (2001). Dinamika katodnykh piaten na poverkhnosti berilliia v dugovom vakuumnom razriade. Voprosy atomnoi nauki i tekhniki. Seriia "Termoiadernyi sintez", 2, 44–50. [In Russian].
Опубліковано
2018-11-29
Як цитувати
Hasiy, O. B. (2018). Розвиток технології вакуумного йонно-плазмового напилення та напрями її вдосконалення. Науковий вісник НЛТУ України, 28(10), 85-91. https://doi.org/10.15421/40281018
Розділ
Технологія та устаткування