Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Типы нанопокрытий в машиностроении

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

Цель работы: изучить типы нанопокрытий, использующихся в машиностроении

Классификация нанопокрытий

По назначению	По типу и методу получения	По химическому составу	По композиции	По структуре
Декоративные Защитно-декоративные Упрочняющие Износостойкие Оптические Антикоррозионные Антифрикционные Функциональные: оптические электропроводные резистивные диэлектрические магнитные барьерные теплозащитные уплотнительные каталитические Многофункциональные	Лако-красочные Гальванические Диффузионные Газотермические: § газопламенные § детонационные § плазменные Вакуумные: § CVD § PECVD § PVD	Металлические Керамические: · нитриды · карбиды · бориды · оксиды · карбонитриды · оксикарбонитриды Металлокерамические Углеродные (DLC): · a-C (а-C:H) · ta-C · Me-C:H · CN_x	Однослойные Многослойные Монофазные Многофазные Градиентные	Аморфные Монокристаллические Поликристаллические Макрокристаллические Микрокристаллические Субмикронные Нанокристаллические Нанокомпозитные (2D и 3D)

Способы получения нанопокрытий

Наименование метода	Условия реализации метода	Основные виды покрытий	Преимущества метода	Недостатки метода
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD): HT-CVD MT-CVD PE-CVD	Рабочие газы: Ar, N₂ (NH₄), CH₄, CO₂, пары MeCl_n (Me=Ti, Zr, Al) Р, Па Т, ⁰С 8·10³-1·10⁵ 950 – 1100 8·10³-5·10⁴ 780 – 850 8·10¹-5·10² 550 – 650	Керамические покрытия: TiN, ZrN, TiC, ZrC, TiCN, ZrCN, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ на твердосплавный инструмент	Простота и высокая плотность загрузки изделий (отсутствие вращения). Пониженные требования к подготовке изделий. Высокая адгезия. Возможность получения толстых покрытий. Простота получения оксидных покрытий.	Температурные ограничения по материалам изделий. Низкая скорость осаждения. Пониженные механические свойства покрытий. Специальные меры по экологической безопасности.
Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)
Резистивное испарение	Рабочая среда: вакуум 10^-2 – 10^-3 Па Испарение металлов резистивным нагреванием	Металлические покрытия: Al, Ag, Cu, Zn, Cd, Cr, Ni, Co, Si	Высокая скорость осаждения. Возможность получения толстых покрытий.	Недостаточно плотная структура покрытий. Невысокие механические свойства.
Электронно-лучевое испарение	Рабочая среда: вакуум 10^-4 – 10^-3 Па реактив. газы N₂, O₂, CH₄. Испарение металлов сфокусированным электронным пучком с дополнительной ионизацией	Металлические покрытия: Al, Ag, Cu,Ti, Cr, Ni, Co, Si Керамические покрытия: TiN, ZrN, TiC, ZrC, TiCN, ZrCN, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ZrO₂/Y₂O₃	Высокая скорость осаждения. Возможность получения толстых покрытий (до 200 мкм). Высокая чистота покрытий (min примесей)	Трудно обеспечить равномерность толщины и стехиометрии на изделиях сложной конфигурации.Низкая степень загрузки изделиями объема рабочей камеры
Лазерное испарение	Рабочая среда: вакуум 10^-5 – 10^-3 Па Испарение материалов различного состава лазерным импульсом длительностью от мкс до фс	Покрытия для микроэлектроники: Sb₂S₃, As₂S₃, SrTiO₃, BaTiO₃, GaAs Покрытия DLC с высокими характеристиками.	Получение покрытий сложных соединений Высокая чистота покрытий (min примесей)	Сложность технической реализации.
Вакуумно-дуговое испарение	Рабочая среда: вакуум 10^-3 – 10^-2 Па реактив. газы N₂, O₂, CH₄. Р = 0,01 – 1 Па Т = 300 – 600⁰С Испарение металлов в катодном пятне дугового разряда. Осаждение покрытий с высокой степенью ионного воздействия.	Металлические покрытия: Ti, Zr, Hf, Cr, Ta, Ni, Co, Si, MCrAlY (M=Ni, Co) Керамические покрытия: TiN, ZrN, CrN, TiC, TiCN, ZrCN, TiAlN, AlCrN, TiO₂, ZrO₂ Нанокомпозиты: TiAlN/Si₃N₄, AlCrN/Si₃N₄ Покрытия DLC	Высокая скорость осаждения. Относительная простота технической реализации. Эффективная ионная очистка изделий перед нанесением покрытий. Высокие свойства керамических покрытий.	Наличие в структуре покрытий микро капельной металлической фазы. Относительно высокие температуры осаждения покрытий.
Магнетронное распыление: MS (CM) MSIP (HM) HIS (ДМ) HIPIMS	Рабочая среда: газы Ar, N₂, O₂, CH₄. Р = 0,05 – 1 Па Т = 60 – 600⁰С Ионное распыление металлов в магнетронном разряде Осаждение покрытий с различной степенью ионного воздействия: слабое ν < 0,1 умерен.-высокое ν = 0,1-8 высокое ν = 8-12 сверхвысокое ν > 12	Полный спектр металлических покрытий: Al, Ag, Au,Cu, Zn, Sn, Cd Ti, Zr, Hf, Cr, Ta, Ni, Co, Si, MCrAlY (M=Ni, Co) и др. Керамические покрытия: TiN, ZrN, CrN, TiC, TiCN, ZrОN, TiAlN, AlCrN, TiBN CrAlTiYN, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, SiO₂. Нанокомпозиты: 3D: TiAlN/Si₃N₄, TiN/BN AlCrN/Si₃N₄, ZrN/Cu ZrO₂/Al₂O₃. 2D: TiN/NbN, TiN/CrN, TiN/AlN, CrN/AlN, TiN/CN. Покрытия DLC ν =	Плотная микро (нано) кристаллическая структура металлических и керамических покрытий при полном отсутствии капельной фазы. Возможность нанесения покрытий на термочувствительные материалы при низких температурах. Наиболее широкий спектр покрытий различного назначения. Высокая скорость осаждения. Высокие свойства металлических и керамических покрытий.	Относительная сложность технической реализации метода при получении реактивных (керамических) покрытий. Относительно высокая стоимость оборудования.

Обозначения и сокращения:

CVD – Chemical Vapour Deposition – физическое осаждение из паровой фазы

PVD – Physical Vapour Deposition – химическое осаждение из паровой фазы

PECVD – Plasma Enhancement CVD – усиленное плазмой химическое осаждение из паровой фазы

DLC – Dimond Like Carbon – алмазоподобный углерод

СМ – сбалансированный магнетрон. НМ – несбалансированный магнетрон. ДМ– дуальный магнетрон.

MS – осаждение магнетронным распылением без ионного воздействия с использованием СМ.

MSIP – ионное осаждение магнетронным распылением с использованием НМ.

НIS – осаждение магнетронным распылением с высокой ионизацией с использованием ДМ.

HIPIMS – магнетронное распылением импульсами высокой мощности.

ν = n_i /n_at – число ионов приходящихся на один осажденный атом при нанесении покрытий.

Пример заполнения таблицы

Покрытие	Структура	Брутто-формула	Адгезионный слой	Переходный слой
TiN	Монофазная	TiN	Ti	─
CrN	Монофазная	Cr_xN, x=0.5-1	Cr	─
TiCN	Двухфазная	TiC_xN_1-_x, x=0.5-0.7	Ti	TiN
TiN→TiCN	Градиентная	TiC_xN_1-_x, x=0.4→0.7	Ti	TiN
TiAlN	Градиентная	Ti_xAl_1-_xN, x=0.7→0.5	Ti	TiN
AlCrN	Двухфазная	Al_xCr_1-_xN, x=0.75-0.65	Cr	CrN
AlTiN	Нанокомпозитная TiN-nc/AlN-nc	Al_xTi_1-xN, x=0.65-0.55	Ti	TiN
AlSiTiN	Нанокомпозитная TiAlN-nc/Si₃N₄-a	Al_0.4Si_0.05Ti_0.55N	Ti	TiN
AlSiCrN	Нанокомпозитная AlCrN-nc/Si₃N₄-a	Al_0.82Si_0.10Cr_0.08N	Cr	CrN

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒

Поиск по сайту: