Разработка технологических процессов синтеза и методов исследования керамических композиционных слоев при плазменной обработке в электролитах деталей приборов и электронной техники

• Автор: Кирикова, Кира Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Методы получения и свойства керамических композиционных слоев на алюминиевых сплавах (литературный обзор)

1.1. Методы получения керамических композиционных слоев на

алюминиевых сплавах

1.2. Опыт применения плазменно-электролитического оксидирования

алюминия для приборостроения и электронной техники

1.3. Основы техники и технологии плазменной обработки в

электролитах

1.3.1. Основы плазменно-электролитического оксидирования
1.3.2. Состав, структура и физико-механические свойства ПЭО-покрытий на алюминиевых сплавах
1.3.3. Технология процесса ПЭО
Выводы по главе
2. Экспериментальное оборудование и методы исследования
2.1. Оборудование и методика плазменно-электролитической
обработки
2.1.1. Установка МДО-150 и ее модернизация
2.1.2. Установка ИТТ-
2.1.3. Установка МДО-ЮО
2.2. Методы исследования состава, структуры и свойств
поверхности
2.2.1. Применение методов ионно-рассеивательной спектрометрии для анализа приповерхностных слоев материалов
2.2.2. Оптические методы исследования
2.2.3. Другие методы исследований
2.3. Методы компьютерного моделирования
2.4. Имитация воздействия факторов космического излучения
2.4.1 .Облучение атомарным кислородом
2.4.2. Облучение потоком протонов

3. Разработка основ технологии синтеза тонких ПЭО-слоев на алюминиевых сплавах
3.1. Синтез тонких оксидных слоев методом ПЭО
3.2. Изучение влияния ультразвука в процессе оксидирования на свойства
тонких ПЭО-слоев
Выводы по главе
4. Влияние факторов космического пространства на свойства ПЭО-
покрытий
4.1. Светотехнические свойства керамических ПЭО-слоев на алюминиевых сплавах
4.1.1. Гониофотометрические и микроскопические исследования
поверхности
4.1.2. Измерения спектрального апертурного коэффициента отражения
4.2. Имитационные испытания воздействия факторов космического
пространства
4.2.1. Основные факторы космического пространства и их воздействие на
композиционные материалы
4.2.2.Облучение потоком атомарного кислорода
4.2.3. Воздействие ускоренных протонов
Выводы но главе
5. Разработка керамических покрытий для анода плазменного ионного
источника
Заключение
Перечень принятых сокращений
Список литературных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Научно-технический прогресс приводит к повышению требований к материалам и необходимости улучшения их комплексных и отдельных характеристик с возможностью изменения в широком диапазоне в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Помимо разработки новых составов и композиций большое внимание уделяется поверхностному и объемному модифицированию материалов. Особенно интенсивно развиваются способы поверхностной обработки, поскольку свойства изделия в целом в большинстве случаев определяются характеристиками поверхности и приповерхностного слоя.
Нанесение покрытий на поверхность материалов [1], а также регулирование их состава и структуры в приповерхностном слое [2-3] позволяет не только рациональнее использовать дорогостоящие материалы и повышать технико-экономические показатели изделий, но и получать принципиально новые композиции, обладающие более высокими свойствами, чем просто сумма характеристик материала основы и модифицированного слоя. В последнее время интерес вызывают технологии упрочняющей поверхностной обработки металлических поверхностей изделий, которые позволяют получать твердую износостойкую оксидную керамику с высокой прочностью сцепления с основой (при этом сформированные на материалах поверхностные слои часто рассматриваются как покрытия).
Среди оксидных покрытий ведущую роль играют оксид алюминия и композиции на его основе, так как они обладают твердостью, износостойкостью, высокими тепло- и электроизоляционными свойствами, а алюминий является одним из важнейших технических материалов и прочно занял первое место среди других цветных металлов по масштабам производства и значению в хозяйстве и промышленности.
Керамические покрытия на алюминии получают методами плазменного напыления, ионной имплантации кислородом, оксидированием в плазме тлеющего разряда, анодированием, плазменно-электролитическим анодированием и оксидированием. Среди перечисленных методов плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) выгодно отличается, прежде всего, высокой экологической чистотой процесса и отсутствием необходимости тщательной предварительной подготовки поверхности деталей. Получаемые этим способом покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и теплостойкостью, толщиной до 500 мкм и микротвердостыо до 2500 кг/мм2[3].
Накопленные данные о структуре модифицированных слоев, получаемых в процессе ПЭО, позволяют говорить о нем как о процессе наноструктурирования, в то время как сами слои представляют собой наноструктурированный материал. Уникальность таких структур

регулирующих преобразовательных звеньев — анодного (Са, УБ1, УБЗ) и катодного (Ск, УБ2, У84), что позволяет получать независимое регулирование выходных параметров в анодном и катодном полупериодах.
Средний ток определяется ёмкостью конденсаторов Са и Ск, а высота фронтов импульсов напряжения (напряжения отсечки), которые определяют жесткость режима, -изменением углов открытия тиристоров УБ1 и У82, устанавливаемых системой импульснофазового управления (СИФУ), на выходе которой включен блок выходных усилителей (БВУ), выполняющий функции гальванической развязки между потенциалами тиристоров и выходом СИФУ, а также функции согласования нагрузок. Блок циклирования (БЦ) служит для сочетания анодного, катодного и анодно-катодного режимов обработки, включая паузу.
Технические характеристики: напряжение питания 380 В, частота 50 Гц, максимальная выходная мощность — 8кВт.
В качестве источника низкочастотных (22 кГц) ультразвуковых колебаний в электролите использовался прибор УЗДН-1 У.4.2 (диспергатор ультразвуковой низкочастотный), состоящий из генератора и излучателя — магнитострикционного преобразователя. В магнитострикционном преобразователе используется линейная магнитострикция, когда изменение геометрических размеров ферромагнитного тела происходит в направлении приложенного поля. Технические характеристики УЗДН-1 У.4.2: входная мощность — 1400 Вт, выходная мощность — 400 Вт, рабочая резонансная частота — 22±1.65 кГц. Расход воды на охлаждение излучателя - 2л/с. Рабочее тело излучателя помещено в стеклянную колбу с дистиллированной водой, которая в свою очередь опущена в гальваническую ванну