CC BY
39
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
УДК 621.78 ГРНТИ 55.20.15
ТЕХНОЛОГИЯ МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ КАК СРЕДСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
С.Б. Скобелев
Омский государственный технический университет Россия, 644050, г. Омск, просп. Мира, 11; [email protected]
Рассмотрено применение современной технологии магнетронного напыления в качестве одного из средств обеспечения национальной безопасности. Использование данной технологии позволит снизить зависимость от зарубежных комплектующих, повысить характеристики вооружения Российской армии. Работа выполнена в рамках дисциплины «Основы мировоззренческой безопасности».
Ключевые слова национальная безопасность, государство, Конституция РФ, национальная экономика, магнетронное напыление, импортозамещение.
TECHNOLOGY OF MAGNETRON SPUTTERING AS A MEANS OF NATIONAL SECURITY PROTECTION
S.B. Skobelev
Omsk State Technical University, Omsk
Russia, 644050, Omsk, prosp. Mira, 11; [email protected]
The article considers the application of such modern technology as magnetron sputtering as one of the supporting means of the national security. Using this technology will reduce dependence on foreign components, cutting tools, as well as improve the characteristics of the armament of the Russian army. The work was carried out within the framework of the study of the discipline "Fundamentals of world outlook security".
Keywords: national security, a state, the Constitution of the Russian Federation, national economy, magnetron sputtering, import substitution.
Разные источники дают своё толкование понятию «безопасность». Так, Толковый словарь С.И. Ожегова даёт определение безопасности как состояния, при котором не угрожает опасность, есть защита от опасности [1]. Энциклопедия социологии отмечает, что безопасность — состояние, когда народ (государство) может суверенно, без вмешательства и давления извне свободно избирать и осу© Скобелев С.Б., 2018
ществлять свою стратегию социального, экономического и политического развития [2].
Приведём перечень объектов безопасности: личность, её права и свободы; общество, его материальные и духовные ценности; государство, его конституционный строй, суверенитет и территориальная целостность.
Федеральным законом от 28.12.2010 г. № 390-ФЗ «О безопасности» были практически
НА УЧНО-ТЕХНИЧЕСКИИ ПРОГРЕСС
отождествлены понятия безопасность и национальная безопасность [3]. Указом Президента РФ от 31 декабря 2015 г. № 683 утверждается стратегия национальной безопасности, в рамках которой чётко определены национальные интересы и стратегические национальные приоритеты РФ, цели, задачи и меры в области внутренней и внешней политики, направленные на упрочение национальной безопасности РФ, и гарантия устойчивого развития страны на длительную перспективу [4].
Исходя из того, кто является субъектом или объектом безопасности: определённый человек, социальная группа, общество в целом, государство или сообщество государств, выделяют следующие степени безопасности: личную, общественную, национальную, международную, глобальную. Соответственно, можно выделить основные категории безопасности: экономическую, продовольственную, безопасность для здоровья, экологическую, личную, социальную, общественную, политическую.
Национальная безопасность РФ — состояние защищённости личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз, при котором обеспечиваются реализация конституционных прав и свобод граждан РФ, достойные качество, уровень их жизни, суверенитет, независимость, государственная и территориальная целостность, устойчивое социально-экономическое развитие РФ. В национальную безопасность входит оборона страны и все группы безопасности, которые контролируются Конституцией РФ и законодательством РФ.
Главные цели обороны страны — формирование условий для бесконфликтного и деятельного социально-экономического прогрес-сирования РФ, гарантия её военной безопасности. Методами достижения этих целей являются сдерживание и предупреждение военных конфликтов, улучшение военной организации государства, модернизация форм и способов применения Вооружённых сил РФ, повышение мобилизационной готовности. Обеспечение обороны страны осуществляется на основании принципов рациональной достаточности и результативности методов и средств невоенного реагирования, механизма дипломатии и миротворчества, роста международного военного и военно-технического сотрудничества в наблюдении и управлении вооружением с примене-
нием различных международно-правовых инструментов.
Обеспечение национальной безопасности реализуется путём совокупности определённых методов и средств, регулируемых Указами Президента РФ, решениями Федерального Собрания РФ, федеральными программами обеспечения безопасности. Метод предупреждения угроз осуществляется по средствам превентивных мер по обеспечению безопасности; метод выявления угроз — по средствам систематического контроля вероятности образования подлинных или вероятных угроз; метод обнаружения угроз — по средствам своевременного определения реальных угроз и однозначных преступных действий; метод локализации преступных действий — по средствам мер по уничтожению угроз и определённых преступлений; метод ликвидации последствий — по средствам устранения причинённого ущерба.
Силами гарантии национальной безопасности значатся Вооруженные Силы РФ, другие войска, воинские формирования и органы, в которых федеральным законодательством предусмотрена военная и (или) правоохранительная служба, равно как и федеральные органы государственной власти, содействующие обеспечению национальной безопасности государства согласно законодательству РФ.
Средствами гарантии национальной безопасности являются технологии и технические, программные, лингвистические, правовые, организационные средства, телекоммуникационные каналы, которые используются в порядке обеспечения национальной безопасности для сбора, формирования, обработки, передачи или получения информации о положении национальной безопасности и мерах по её усилению.
Рост национальной экономики зависит от степени насыщенности промышленности современными технологиями. В таких важных отраслях, как военное дело, машиностроение, станкостроение, воздушно-космический комплекс, электроника, проводятся многочисленные научные исследования по усовершенствованию существующих и разработке новых технологий. Несмотря на то что доля отечественных комплектующих в высокотехнологичных изделиях составляет от 30 до 90 %, такие важные отрасли промышленности, как
оборонная и космическая, должны быть полностью независимы от зарубежных комплектующих и технологий. Одной из таких технологий, применение и внедрение которой позволит повысить обороноспособность страны и реализовать стратегию импортоза-мещения, является технология магнетронно-го напыления.
Магнетронное напыление — технология нанесения тонких плёнок на подложку с помощью катодного распыления мишени в плазме магнетронного разряда — диодного заряда в скрещенных полях. Устройства, предназначенные для реализации данной технологии, называются магнетронными распылительными системами, или магнетронами [5].
Технология магнетронного напыления известна достаточно давно, однако активное промышленное применение данной технологии началось в 70-х гг. прошлого века. Об эффективности такой технологии свидетельствует статистика: с 2005 по 2015 г. количество публикаций на тему высокомощного магнетронно-го распыления в ведущих научных изданиях выросло в три раза. Передовыми странами в области изучения и применения технологии магнетронного напыления являются США, Китай, Япония, Германия, Великобритания, Франция, Швейцария, Швеция, Чехия. Так, в Швейцарии фирмой Evatec разработана магне-тронная установка Evatec LLS Evo II, широко используемая в промышленном производстве для нанесения многослойных покрытий.
С другой стороны, в России заинтересованность в данной технологии пока находится на достаточно низком уровне. Количество публикаций российских учёных по этой тематике в сотни раз ниже, чем за рубежом [6]. Разработанные установки для магнетронного напыления используются в основном в научных целях и практически не применяются в промышленности.
Технология магнетронного напыления достаточно универсальна и может использоваться в:
• электронике — для осаждения тонких пленок, полупроводников, диэлектриков, металлов;
• оптике — для нанесения проводящих, отражающих, поглощающих покрытий;
• машиностроении — для нанесения специальных покрытий, улучшающих свойства используемых материалов;
• лёгкой промышленности — для получения металлизированных тканей.
В машиностроении часто используются многослойные покрытия, наносимые на рабочие поверхности деталей пар трения. Такие покрытия способствуют повышению износостойкости и тем самым увеличению ресурса машин и агрегатов. Многослойные покрытия повышают также коррозионную стойкость поверхностей деталей. Так, согласно исследованиям [7] и [8], при нанесении многослойных покрытий методом магнетронного распыления на образцы из легированных сталей, часто используемых в военной и аэрокосмической областях, значительно повышается твёрдость поверхности и улучшается износостойкость в парах трения. Это позволяет заметно повысить ресурс пар трения и значительно снизить зависимость от зарубежных комплектующих.
Применение современных технологий нанесения покрытий способом магнетронного напыления на рабочие поверхности режущего инструмента позволяет повысить его стойкость в несколько раз [9], что позволяет снизить зависимость от иностранного режущего инструмента фирм Bosch, Seco, Sandvik Coromant и т.д., широко используемого в современных станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Например, данную технологию можно использовать для решения такой важной задачи, как повышение износостойкости ствола пушек танка. Если во Франции ствол орудия выдерживает несколько тысяч выстрелов, то в России это число примерно в десять раз меньше. Для решения этого вопроса на предприятии ЦНИИ «Буревестник» (Нижний Новгород) разработан комплекс технологического оборудования для нанесения защитного тугоплавкого покрытия канала ствола артиллерийского орудия. Предполагается, что данная технология обеспечит повышение живучести стволов артиллерийских орудий в 3-4 раза по сравнению со стволами без покрытия и в 1,5-2 раза по сравнению со стволами с хромовым гальванопокрытием.
Актуальность исследований в области применения магнетронного напыления в машиностроении, военных технологиях и авиационно-космической технике не вызывает сомнений. Применение такой эффективной технологии может являться одним из средств
НА УЧНО-ТЕХНИЧЕСКИИ ПРОГРЕСС
обеспечения национальной безопасности России в области снижения зависимости от иностранных комплектующих, режущего инструмента и повышения характеристик современного вооружения. Для реализации данной технологии необходима разработка
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка ; изд. 4-е, доп. М. : ИТИ Технологии; 2006. 944 с.
2. Социология: энциклопедия / сост. А.А. Гри-цанов, В.Л. Абушенко, Г.М. Евелькин, Г.Н. Соколова, О.В. Терещенко. Мн. : Книжный Дом, 2003. С. 512.
3. О безопасности : Федеральный закон Рос. Федерации от 28.12.2010 № 390-Ф3 (ред. от 05.10.2015).
4. О Стратегии национальной безопасности Российской Федерации: Указ Президента РФ от 31.12.2015 № 683.
5. Кузмичев А.И. Магнетронные распылительные системы. Кн. 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления. Киев: Аверс, 2008. 244 с.
6. Ehiasarian A.P. High-power impulse magnetron sputtering and its applications // Pure Appl. Chem. 2010. Vol. (№) 82. P. 1247-1258.
7.Кононов Д.М., Жданов А.В., Королев А.Н. Изучение свойств наноструктурированных PVD-покрытий на основе углерода // Современные проблемы науки и образования. Пенза, 2011. № 6. С. 130-134 [Электронный ресурс]. URL: http://www.science-education.ru/100-5252.
8. Сергеев В.П, Федорищева М.В., Сунгатулин А.Р. Изменение износостойкости стали 38ХН3МФА при магнетронном напылении нанокомпозитных покрытий на основе Fe-Cr-Ni-N // Физическая мезомеха-ника. Томск : Изд-во Ин-та физики прочности и материаловедения СО РАН, 2005. Т. 8, № S (спец. выпуск). С. 117-120.
9.Гордийчук Д.А., Сергеев В.П., Воронов А.В. Повышение износостойкости сверл методом ионно-магнетронного осаждения покрытий на основе системы Cr-Al-N // Современные техника и технологии : сб. материалов XVII Междунар. науч.-практ. конф. Томск : ТПУ, 2011. С. 461-462.
магнетронных установок не только для научных исследований, но и для применения в промышленности. Проводимые исследования в данной области должны носить прикладной характер и их результаты — непременно применяться в действующих производствах.
REFERENCES
1. Ozhegov S.I., Shvedova N.YU. Tolkovy slo-var' russkogo yazyka ; izd. 4-e, dop. M. : ITI Tekhnologii; 2006. 944 s.
2. Sotsiologiya: entsiklopediya / sost. A.A. Gritsanov, V.L. Abushenko, G.M. Eve'kin, G.N. Sokolova, O.V. Tereschenko. Mn. : Knizhny Dom, 2003. S. 512.
3. O bezopasnosti : Federal'ny zakon Ros. Fed-eratsii ot 28.12.2010 № 390-FZ (red. ot 05.10.2015).
4. O Strategii natsional'noy bezopasnosti Ros-siyskoy Federatsii: Ukaz Prezidenta RF ot 31.12.2015 № 683.
5. Kuzmichev A.I. Magnetronnye raspylitel'nye sistemy. Kn. 1. Vvedenie v fiziku i tekhniku magne-tronnogo raspyleniya. Kiev: Avers, 2008. 244 s.
6. Ehiasarian A.P. High-power impulse magnetron sputtering and its applications // Pure Appl. Chem. 2010. Vol. (№) 82. P. 1247-1258.
7. Kononov D.M., Zhdanov A.V., Korolev A.N. Izuchenie svoystv nanostrukturirovannykh PVD-pokrytiy na osnove ugleroda // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. Penza, 2011. № 6. S. 130-134 [Elektronny resurs]. URL: http://www.science-education.ru/100-5252.
8. Sergeev V.P., Fedorischeva M.V., Sungatu-lin A.R. Izmenenie iznosostoykosti stali 38KHN3MFA pri magnetronnom napylenii nanokompozitnykh pokrytiy na osnove Fe-Cr-Ni-N // Fizicheskaya me-zomekhanika. Tomsk : Izd-vo In-ta fiziki prochnosti i materialovedeniya SO RAN, 2005. T. 8, № S (spets. vypusk). S. 117-120.
9. Gordiychuk D.A., Sergeev V.P., Voronov A.V. Povyshenie iznosostoykosti sverl metodom ionno-magnetronnogo osazhdeniya pokrytiy na osnove sistemy Cr-Al-N // Sovremennye tekhnika i tekhnologii : sb. ma-terialov XVII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Tomsk : TPU, 2011. S. 461-462.
Скобелев Станислав Борисович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» ОмГТУ; е-тай: [email protected].
Skobelev Stanislav Borisovich - Cand. Sc. {Engi-neerinng}, Associate Professor of the Mechanical-Engineering Technology Department at Omsk State Technical University; e-mail: [email protected].
Статья поступила в редакцию 25.02.2018 г.
