Лекція 1 передмова

Економічно та технічно доцільно поширювати принципово новий підхід до вибору матеріалів на етапі проектування деталей машин та конструкцій, який полягає в тому, що механічна міцність деталі або конструкції гарантується за рахунок одного матеріалу, а спеціальні властивості, до яких належать зносостійкість, жароміцність, корозійна стійкість і т. ін. – за рахунок формування на поверхні тонких шарів інших матеріалів – покриттів. Внаслідок цього забезпечується підвищення довговічності роботи деталі або конструкції, зменшуються витрати легуючих елементів, знижується ціна виробу.

Спеціальними методами нанесення захисних покриттів на даний час є методи вакуумно-конденсаційного напилення.

Теперішніми і майбутніми споживачами матеріалів отриманих осадженням із парової фази в вакуумі є авіація і космонавтика, мікроелектроніка, енергомашинобудування, приладобудування, хімічна та інструментальна промисловість, медицина тощо.

Останнім часом знаходять все більш широке застосування в промисловості і променеві методи обробки. Прошивка точних отворів в рубінових годинникових каменях, алмазних волоках, діафрагмах і філь’єрах, різання листового металу, розкрій тканин, поділ крихких матеріалів, підгонка номіналів електронних приладів, зварювання різних матеріалів, балансування мас, що обертаються, – ось неповний перелік робіт, що виконуються за допомогою променевих методів обробки.

В результаті використання електронного пучка та лазерного променя для зміцнення матеріалів з'являється можливість розробки нових принципів конструювання деталей машин і вузлів, внесення корінних змін в технологію виготовлення виробів. При таких способах зміцнення можна змінити властивості різних ділянок деталі, виготовленої з порівняно недорогого конструкційного матеріалу, і одержати сплави з унікальними характеристиками міцності, зносостійкості і корозійної стійкості. Створення досконалого устаткування різних типів дозволяє в широких межах реалізувати можливості нових технологічних методів, повністю автоматизувати технологічний процес, включити його в інтегральну систему високоефективного виробництва, заснованого на комплексному використанні прогресивних технологічних процесів, автоматики і обчислювальної техніки.

1 Вакуумно-конденсаційне напилення покриттів

Вакуумно-конденсаційне напилення – це одержання покриттів за рахунок конденсації на поверхні атомів та іонів вихідного матеріалу, який випаровується або розпилюється у вакуумі при нагріванні.

Утворення покриттів випаровунням-конденсацією у вакуумі визначається послідовним протіканням таких фізико-хімічних процесів:

- випаровуванням або розпиленням вихідного матеріалу покриттів;

- направленим масоперенесенням у вигляді потоку атомів або іонів матеріалу на поверхню;

- стиканням потоку з поверхнею та процесом адсорбції або дисорбції атомів або іонів з нею;

- поверхневою дифузією атомів в місці, якому віддана перевага утворення зародку покриття;

- міграцією та коалесценцією зародків та ростом зародків-острівців і зростання острівців у суцільну плівку;

- зростанням суцільної плівки і утворенням покриттів необхідної товщини.

Випаровування, перенесення атомів та іонів, а також формування самого покриття залежать від ступеня вакуума в камері, де проводять напилення.