Совершенствование технологии и оборудования для напыления порошковых покрытий в производстве изделий машиностроения и электровакуумных приборов на основе концентрации плазменных процессов в одной рабочей установке

• Автор: Гришина, Ирина Петровна
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПРОЦЕССЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПРОЧНОЕ

СЦЕПЛЕНИЕ ПОКРЫТИЯ С НАПЫЛЯЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

1.1 Особенности формирования плазмонапыленных покрытий

1.2 Сцепление плазменных покрытий с напыляемой поверхностью

1.3 Методы активации напыляемой поверхности

1.4 Постановка задачи

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВАЦИИ

ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВЫ ГАЗОВЫМИ РАЗРЯДАМИ

В КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЕ
2.1 Исследование влияния активации поверхности основы
дуговым разрядом в процессе плазменного напыления
на прочность сцепления покрытия
2.2 Плазмохимическая активация проволочных изделий
2.3 Общая характеристика обработки поверхности металлов
газовыми разрядами
2.4 Общая характеристика поверхностных загрязнени
2.5 Очистка поверхностей твердых тел от органических
загрязнений в газовом разряде
2.6 Очистка поверхности от оксидной пленки газовыми разрядами
2.7 Выводы
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВАЦИИ ГАЗОВЫМИ РАЗРЯДАМИ НАПЫЛЯЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД ПЛАЗМЕННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ
3.1 Экспериментальные исследования методов активации
3.3 Методика исследования подготовки поверхности
перед напылением газовыми разрядами
3.4 Экспериментальные исследования характеристик порошковых материалов и режимов плазменного напыления на функциональные свойства композиционных покрытий различного состава
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА СЕТКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
4.1 Совершенствование технологии плазменного напыления антиэмиссионных и геттерных покрытий на сетки электронных приборов
4.2 Исследование газового выделения плазмонапыленных покрытий
4.3 Разработка автоматизированного оборудования для концентрации плазменных технологических операций в одной установ
4.4 Разработка кинематической схемы установки
для концентрации плазменных операций
4.4.1 Анализ процесса формирования плазмонапыленного покрытия
при случайном перемещении пятна напыления
4.4.2 Описание кинематической схемы установки для концентрации плазменных операций
4.5 Тепловой расчет рециркуляции газа в рабочей камере установки
4.6 Гидравлическая схема установки
4.7 Газовакуумпая схема установки
4.8 Разработка конструкции установки для концентрации
плазменных процессов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 ., Приложение 2

ВВЕДЕНИЕ
Плазменная обработка является одним из современных процессов в технологии производства деталей машин и приборов. Актуальность и важность данного процесса заключается в том, что она является универсальным методом обработки материалов и может заменить ряд традиционных технологических операций.
Различным аспектам решения задач исследования и разработки вакуумноплазменных методов обработки материалов посвящены многочисленные работы Б.С. Данилова, В.В. Кудинова, В.Н. Лясникова, JI.C. Полака, Н.Н. Рыкалина, Д.И. Словецкого, В.М. Тарана, В.И. Калиты и других отечественных и зарубежных ученых.
Настоящие исследования направлены на совершенствование технологии плазменного напыления порошковых покрытий, в частности, применительно к требованиям производства электровакуумных приборов и изделий машино- и приборостроения [14, 16, 54, 86].
Покрытия деталей электровакуумных приборов, такие как антиэмиссионные, электроизоляционные, эмиссионные и другие, выполняют ряд сложных функций в вакуумной среде. При напылении таких покрытий необходимо предотвратить изменение структуры материалов и химического состава, а также насыщение их газами. Такие покрытия должны наноситься в вакуумных камерах с защитной средой и обладать высокими прочностными характеристиками. Так, например, вывести из строя электровакуумный прибор может даже отдельная небольшая частица, оторвавшаяся от покрытия, которая может привести к искрению, пробою и другим явлениям [54, 112].
Покрытия на изделиях машиностроения и электровакуумных приборов целесообразно наносить не на отдельные детали, а на узлы, которые выполнены из материалов небольшой толщины и имеют сложную конструкцию и небольшую механическую прочность. К сожалению, при использовании традиционных методах плазменного напыления на изделия такого класса, прочность сцепления покрытия с основой является часто невысокой. Связано это с тем, что

Таким образом, для очистки изделий от органических веществ необходимо обеспечить на их поверхностях условия, благоприятные для протекания реакции пиролиза, и исключить реакцию полимеризации. Для протекания реакции пиррола необходимы высокая температура и низкое давление.
Механизм плазмохимических реакций отличается от механизма термического возбуждения реакций [112, 115]. Взаимодействие между
молекулами заменяется взаимодействием атомов, радикалов, ионов с молекулами и друг и другом. Продолжительность реакций составляет 10'3-10'6 с [101]. В зависимости от условий протекания плазмохимические реакции делятся на квазиравновесные и неравновесные [101, 119].
Первые из них характеризуются тем, что энергия активации (Е)аКт превышает среднюю энергию поступательного движения частиц (кТ). Для неравновесных процессов неприменимы понятия активированного комплекса, уравнения Аррениуса и соотношения, основанные на представлениях равновесной статической механики и термодинамики [53-57, 112]. Так как плазмохимические реакции, протекающие в дуговом и тлеющем разрядах при давлениях ниже 1330 Па (10 мм рт.ст.) относятся к неравновесным [16, 112], основные условия удаления органических загрязнений с поверхности твердого тела, как правило, определяются экспериментальным путем.
В работе [115] исследована возможность применения тлеющего разряда для очистки деталей электронных приборов. Очистка выполнялась в атмосфере разреженного воздуха при давлении 1-10 Па. На качество очистки оказывает влияние материал детали и её конфигурация. Предложенный метод был использован для удаления загрязнений на стадии финишной очистки.
Известен метод очистки тлеющим разрядом в инертных газах с плотностью тока 5-100 мА/см при давлении газа 133-13300 Па [16, 101, 112]. Метод основан на разрушении молекул загрязнений под действием ударов положительных ионов в частичной эрозии материала детали.
Автором работы [115] предложен способ очистки электровакуумного прибора путем возбуждения в нем высокочастотного разряда 50 кГц -100 МГц,