Технология удаления покрытий осажденных из плазмы вакуумно-дугового разряда

Введение ……………………………………………………………………. 9
1 Метод осаждения покрытий из плазмы вакуумно-дугового разряда….. 11
1.1 Процесс……………………………………………….. ……………… 11
1.2 Оборудование…... ……………………………………………………. 13
1.3 Применение ………………………………………………………….. 16
1.3.1 Нитрид титана TiN... ……………………………………………….. 25
1.3.2 Нитрид циркония ZrN ……………………………………………… 28
1.3.3 Карбонитрид титана TiCN ………………………………………… 29
1.3.4 Нитрид хрома CrN ………………………………………………… 30
1.3.5 Комплексный нитрид титана алюминия – AlTiN ………………… 31
1.3.6 Комплексный нитрид циркония алюминия – ZrAlN …………….. 32
1.3.7 Карбид титана — TiC ……………………………………………… 34
1.3.8 Карбонитрид циркония – ZrCN …………………………………… 35
1.3.9 Оксид титана – TiO ………………………………………………… 35
2 Методы и методики проведения исследований ..………………………. 36
2.1 Методика удаления покрытий TiN, TiAlN, ZrN химическим путем. 36
2.2 Методика удаления покрытий TiN, TiAlN, ZrN электролитно-плазменным методом ………………………………………………………. 40
3 Экспериментальная часть химического удаления покрытий NiT.…….. 45
3.1 Сравнительный анализ экспериментальных данных по удалению покрытия NiT в электролитах системы HF-HCL-HNO3 и HF-HCL-H3PO4……………………………………………………………………….. 45
3.2 Исследование влияния ингибиторов на процесс травления нитрида титана и пассивацию поверхности после удаления покрытия…………… 47
4.Экспериментальная часть удаления покрытий NiT электролитно-плазменным методом…………………. …………………………………... 54

4.1 Выбор измеримых параметров технологического процесса ……… 57
4.2 Механизм удаления покрытия на основе представлений о профиле парогазовой оболочки ……………………………………………………... 60
4.3 Исследование области оптимизации режима обработки…………... 64
Заключение …………………………………………………………………. 67
Список литературы ………………………………………………………… 68

Весь текст будет доступен после покупки

Использование современных высокопроизводительных и дорогостоящих металлорежущих станков, оснащенных системами ЧПУ и адаптивного управления, особенно в условиях гибких автоматизированных производств и мехатронных станочных систем, повышает требования, предъявляемые к качеству и надежности режущего инструмента. При этом инструментальный материал должен одновременно обладать достаточным запасом прочности при сжатии и изгибе, приложении ударных импульсов и закономерных напряжений.

Однако со временем любые покрытия во время эксплуатации изнашиваются, поэтому встает вопрос о ремонте покрытий на инструментах, который в общем случае можно разбить на три основных этапа: удаление изношенного покрытия, восстановление поверхности инструмента перед покрытием, нанесение нового покрытия.

Весь текст будет доступен после покупки

Метод осаждения покрытий из плазмы вакуумно-дугового разряда

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий (катодно-дуговое осаждение) — это физический метод нанесения покрытий (тонких плёнок) в вакууме, путём конденсации на подложку (изделие, деталь) материала из плазменных потоков, генерируемых на катоде-мишени в катодном пятне вакуумной дуги сильноточного низковольтного разряда, развивающегося исключительно в парах материала электрода.
Метод используется для нанесения металлических, керамических и композитных плёнок на различные изделия.
Метод также известен под названиями: катодно-дуговое осаждение, метод КИБ — катодно-ионной бомбардировки или, по-другому, метод конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности (последнее — оригинальное авторское название создателей метода). Также известны названия «ионно-плазменное напыление», «конденсация с ионной бомбардировкой».
1.1 Процесс
Вакуумно-дуговой процесс испарения начинается с зажигания вакуумной дуги (характеризующейся высоким током и низким напряжением), которая формирует на поверхности катода (мишени) одну или несколько точечных (размерами от единиц микрон до десятков микрон) эмиссионных зон (так называемые «катодные пятна»), в которых концентрируется вся мощность разряда. Локальная температура катодного пятна чрезвычайно высока (около 15000 °C), что вызывает интенсивное испарение и ионизацию в них материала катода и образование высокоскоростных (до 10 км/с) потоков плазмы, распространяющихся из катодного пятна в окружающее пространство. Отдельное катодное пятно существует только в течение очень короткого промежутка времени (микросекунды), оставляя на поверхности катода характерный микрократер, затем происходит его самопогасание и самоинициация нового катодного пятна в новой области на катоде, близкой к предыдущему кратеру. Визуально это воспринимается как перемещение дуги по поверхности катода.
Так как дуга, по существу, является проводником с током, на неё можно воздействовать наложением электромагнитного поля, что используется на практике для управления перемещением дуги по поверхности катода, для обеспечения его равномерной эрозии.
В вакуумной дуге в катодных пятнах концентрируется крайне высокая плотность мощности, результатом чего является высокий уровень ионизации (30—100 %) образующихся плазменных потоков, состоящих из многократно заряженных ионов, нейтральных частиц, кластеров (макрочастиц, капель). Если в процессе испарения в вакуумную камеру вводится химически активный газ, при взаимодействии с потоком плазмы может происходить его диссоциация, ионизация и возбуждение с последующим протеканием плазмохимических реакций с образованием новых химических соединений и осаждением их в виде плёнки (покрытия).
Заметная трудность в процессе вакуумно-дугового испарения заключается в том, что если катодное пятно остаётся в точке испарения слишком долго, оно эмитирует большое количество макрочастиц или капельной фазы. Эти макровключения снижают характеристики покрытий, так как они имеют плохое сцепление с подложкой и могут по размерам превосходить толщину покрытия (проступать сквозь покрытие).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Тимергазина, Т.М. Исследование физико-химических процессов удаления покрытия нитрида титана и разработка рекомендаций к ремонтной технологии компрессорных лопаток ГТД // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Уфа: УГАТУ, 1997. - 24 с.
2. О механизме роста МДО-покрытий на титане // Электронная обработка материалов / П.С. Гордиенко, СВ. Гнеденков, СЛ. Синебрюхов, А.Г. Завидная. - 1991. - №2. - С. 42-46.

3. Измайлова, Н.Ф. Особенности процесса электролитно-плазменного удаления покрытия из нитрида титана при различных режимах обработки // Современные технологии в машиностроении: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции / P.P. Невьянцева, Т.М.
Тимергазина. - Пенза: ПДЗ, 1997. - С. 121-123.

4. Карабаджак, Г.Ф. Влияние слаботочного газового разряда на эмиссию электронов под действием ионов // ЖТФ / В.Д. Песков. - 1984, - Т.54, №7. - С. 1357-1359.
5. Гордиенко, П.С. Определение параметров процесса микродугового оксидирования по вольтамперным характеристикам // Электронная обработка материалов / Т.П. Яровая. - 1990. - №6. - С. 44-48.
6. Галанин, СИ. Электрические переходные процессы в парогазовой оболочке в условиях анодного электролитного нагрева при воздействии прямоугольными импульсами напряжения // Электронная обработка материалов / В.И. Ганчар, Э,Г. Дмитриев. - 1990. - №2. - С. 36-38.
7. Лазаренко, Б.Р. О влиянии включения дополнительной индуктивности на характеристики анодного и катодного процессов // Электронная обработка материалов / В.Н. Дураджи, И.В. Брянцев. - 1979. - №5. - С. 8-13.
8. Исследование электрической устойчивости системы источник питания- нагрузка при электролитной обработке // Электронная обработка материалов / В.К. Станишевский, А.Э. Паршуто, A.A. Семченко, A.A. Кособуцкий. - 1988. - № 1 . - С 26-29.
9. Дураджи, В.Н. О некоторых параметрах электрической цепи анодного процесса при нагреве металлов в электролитной плазме // Электронная обработка материалов / И.В. Брянцев. - 1981. - №1. - С. 40-43,
10. Артамонов, Б.А. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов (в 2-х томах) / Под ред. В.П. Смоленцева. - М.: Высшая школа, 1983.

Весь текст будет доступен после покупки