Получение вакуумно-плазменных покрытий в среде реакционного газа Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ПОЛУЧЕНИЕ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ В СРЕДЕ РЕАКЦИОННОГО ГАЗА

Ахметова Э.З. аспирант

ФГБОУВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Уфа, elvira-ahmetova@yandex.т

DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10059

В связи со своими особенными свойствами, наноструктурированные покрытия успешно применяются для упрочнения поверхности инструмента и изделий, подвергающихся влиянию различных видов износа и высоких температур. Это, первоначально, режущий и штамповый инструмент, детали автомобильных и авиационных двигателей, газовых турбин и компрессоров. Наилучшие перспективы для получения наноструктурированных покрытий раскрываются с использованием вакуумно-плазменных технологий [1].

Однако применение вакуумно-плазменных технологий в производстве ответственных деталей авиационной техники ограничивается рядом проблем, объединенных с обеспечением отличного выполнения разных технологических стадий формирования покрытий и модификации поверхности:

- выстраивание однородного потока плазмы в рабочем объеме вакуумной камеры; расположение плазменного потока относительно обрабатываемой поверхности;

- выстраивание проверяемой текстуры покрытия за счет вариации энергии и плотности плазменного потока;

- формирование проверяемого состава многокомпонентных покрытий из чистых металлических элементов;

- улучшение технологии подготовки поверхности изделий перед вакуумно-плазменной обработкой.

В настоящее время известен целый ряд способов нанесения износостойких покрытий, однако значительное применение нашел способ химико-термической обработки (ХТО) изделий ионно-плазменным методом в среде реакционного газа [2].

Химико-термическая обработка изделий осуществляется погружением в газовую плазму, начинаемый электрическим разрядом с дальнейшими очисткой, нагревом и выдержкой в назначенном температурном режиме, при этом выдержку в назначенном режиме выполняют при совместном воздействии на изделие направленного пучка ускоренных частиц, осуществляемых автономным ионным источником.

Химико-термическую обработку используют с целью:

- поверхностного упрочнения металлов и сплавов (повышения износостойкости, твердости, усталостной и коррозионной прочности и т.д.);

- сопротивления электрохимической и химической коррозии в различных агрессивных средах при повышенной температуре;

- ослабление технологических операций обработки металлов (резанием, давлением и т.д.);

- придания изделиям требуемых физических свойств (магнитных, электрических и т.д.).

В результате ХТО образуется диффузионный слой, т.е. происходит изменение химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев. Изменение химического состава определяет изменения структуры и свойств диффузионного слоя.

Известен способ вакуумно-плазменной обработки изделий направленным пучком ускоренных ионов, генерируемых ионным источником [3].

Конкретный способ не предоставляет повышения износостойкости изделий, потому что не формирует высокоэффективных износостойких структур.

Известен другой способ химико-термической обработки изделий ионно-плазменным методом в среде реакционного газа, содержащий погружение изделий в газовую плазму, инициируемую электрическим разрядом, с предстоящей очисткой, нагревом и выдержкой в заданном температурном режиме [4].

Недостатком данного способа является недостаточно хорошая износостойкость поверхности из-за развития хрупких фаз на поверхности изделия. При этом уменьшается не только износостойкость, но и следует уменьшение скорости насыщения поверхности, так как хрупкие фазы мешают высокоэффективной диффузии в полость поверхности. Кроме того, при наличии следующего нанесения покрытия на диффузионный слой, может произойти его отслоение.

Сравнительный анализ показывает, что техническое решение по сравнению между двумя способами способствует дальнейшему исследованию. Достигаемый результат может быть реализован лишь всей совокупностью существенных признаков, так как он не является простым суммированием элементов отдельных признаков, поскольку не проявляется при применении любого из них в отдельности.

Библиографический список

1. Будилов В.В., Иванов В.Ю., Мухин В.С. Интегрированные вакуумные ионно-плазменные технологии обработки деталей ГТД. Физические основы, моделирование, проектирование - Уфа: Гилем, 2004. - 216 с.

2. Илакин В.С., Козлов А.И., Лукин П.М. Основы автоматизации процессов химической технологии - Чебоксары: Чувашский университет, 2006. - 178 с.

3. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов -Москва: Радио и связь, 1986. - 230 с.

4. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов -Москва: Металлургия, 1985. - 173 с.