Разработка технологии нанесения пиролитических хромовых покрытий при атмосферном давлении

• Автор: Репях, Виталий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Введение

Аналитический обзор

Глава 1. Методы и способы получения покрытий

1.1 Методы получения покрытий.

1.1.1 Термическое разложение или пиролиз.

1.1.2 Водородное восстановление.

1.2 Методы нагрева

1.2.1 Индукционный нагрев.

1.2.1 Метод пропускания электрического тока.

1.2.2 Нагрев инфракрасным излучением

1.2.3 Радиационный нагрев.

1.2.4 Нагрев электронным лучом
1.3 Общая схема химического осаждения покрытий
1.4 Методы создания паровой фазы при осаждении пленок
и покрытий.
1.5 Исходные вещества для газофазной металлизации.
1.6 Обобщение литературного обзора и постановка задачи исследований.
Глава 2. Материалы, оборудование и методика проведения экспериментов
2.1 Материалы для проведения экспериментальных исследований.
2.2 Методики проведения экспериментов.
2.2.1 Исследование механизма формирования пиролитических хромовых покрытий и влияния электромагнитных полей на
процесс формирования покрытий
2.2.2 Металлографический анализ.
2.2.3 Микротвердость покрытий.
2.2.4 Рентгеноструюурный анализ.
2.2.5 Рентгеноспектральный анализ.
2.2.6 Измерение шероховатости поверхности методом интерференционного контраста.
2.2.7 Измерение шероховатости поверхности методом туннельной микроскопии
2.2.8 Определение коэффициента трения пиролитических хромовых покрытий.
2.2.9 Определение адгезионной прочности покрытий
2.3 Использование полного факторного эксперимента при
планировании процесса осаждения ПХП в ТВЧ
2.3.1 Построение полиномиальной статистической модели.
Глава 3. Исследование влияния технологических параметров на процесс
осаждения пиролитических хромовых покрытий при атмосферном давлении с использованием нагрева ТВЧ
3.1 Исследование основных технологических параметров на скорость осаждения в условиях высокочастотного нагрева подложки
при атмосферном давлении.
3.1.1 Влияние температуры подложки на скорость осаждения
покрытия и общее время процесса
3.1.2 Влияние температуры испарителя на процесс осаждения
покрытия.
3.1.3 Влияние скорости потока газа на процесс формирования
покрытия.
3.1.4 Влияние скорости подачи МОС на процесс осаждения покрытия
3.2 Исследование влияния высокочастотного нагрева и атмосферного
давления на формирование микроструктуры, фазовый и химический состав покрытий.
3.2.1 Влияние температуры подложки
3.2.2 Исследование фазового состава покрытий
3.2.3 Химический состав покрытий, определенный на приборе СПЕКТРОПОРТ 7СС А.
3.2.4 Химический состав покрытий, определенный на приборе СПЕКТРОСКАН ТУ
3.2.5 Исследование распределения равномерности слоя покрытия.
Глава 4. Исследование физикомеханических свойств покрытий
4.1 Исследование шероховатости поверхности методом интерференционного контраста
4.2 Измерение шероховатости поверхности методом туннельной микроскопии.
4.3 Микротвердость покрытий
4.4 Коэффициент трения хромовых покрытий.
4.5 Адгезионная прочность пиролитических хромовых
покрытий.
4.6 Определение оптимальных условий процесса осаждения ПХП с использованием полного факторного эксперимента.
Глава 5. Разработка экспериментальной установки и определение
технологических режимов осаждения пиролитических хромовых покрытий
5.1 Установка для осаждения пиролитических хромовых
покрытий.
5.2 Циклограммы осаждения ПХП.
5.3 Рекомендуемые технологические режимы осаждения ПХП
Основные результаты и выводы по работе
Список использованных источников


Поскольку ХТМ позволяют лишь ограниченно улучшать поверхностные свойства быстрорежущих сталей за счет варьирования технологическими параметрами процесса, эффективность этих методов относительно невысокая. К методам первой группы может быть отнесен также метод термодиффузионного насыщения твердосплавных пластин плоской формы, разработанный во Всесоюзном научноисследовательском институте твердых сплавов ВНИИТС. Ко второй группе методов относятся методы химического осаждения покрытий из парогазовой фазы методы ХОП, получившие в мировой практике наименование V i v ii. Методы ХОП получили широкое распространение для нанесения покрытий на основе карбидов, нитридов, карбонитридов титана, а также оксида алюминия на многогранные непсретачиваемые твердосплавные пластинки. Во ВНИИТСе разработан метод нанесения карбидотитановых покрытий на неперетачиваемые твердосплавные пластинки метод ГТ. При химическом осаждении из газовой фазы, образующиеся осадки являются результатом гетерогенных химических реакций газ твердое тело или газ жидкость на поверхности подложки. Летучее соединение осаждаемого элемента испаряется и полученный пар подвергается термическому разложению или реагирует с другими газами или парами на подложке при этом нелетучие продукты реакции осаждаются в виде покрытия. Таким образом, химическое осаждение отличается от физического, при котором материал осаждается в результате простой конденсации пара при таком давлении, когда перенос материала от испарителя к подложке осуществляется молекулярными пучками т. При химическом же осаждении возможно возникновение многих реакций, что в значительной степени усложняет процесс, однако это делает его гораздо более универсальным и гибким. Подобно гальваническому и физическому осаждению, химическое осаждение атомарный процесс, при котором осадок образуется из отдельных атомов. Это обусловливает максимальную плотность осадков и точное воспроизведение мельчайших деталей поверхности подложки. В отличие от гальванического метода, для химического газофазного осаждения, не требуются ионизируемые соединения, так же как необязательна и электропроводность материалов подложки и осадка. Материалы с высокими изоляционными свойствами осаждаются так же легко, как и чистые металлы. Кроме того, химическим осаждением можно получать покрытия из нестабильных соединений, которые не удается осаждать физическим способом без заметного изменения состава. К третьей группе методов могут быть отнесены методы физического осаждения покрытия методы ФОП, получившие название в мировой практике V i v ii. Процессы ФОП обычно включают вакуумное испарение тугоплавкого металлаобразователя соединений покрытия, его частичную или полную ионизацию при частичной ионизации образуется пароплазменная фаза, подачу реакционного газа, химические и плазмохимические реакции, конденсацию покрытия на рабочих поверхностях режущего инструмента. Среди методов ФОП наибольшее распространение получил метод конденсации покрытий из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхностей инструмента метод КИБ, а также метод реактивного электроннолучевого плазменного осаждения покрытий из плазменной фазы в вакууме метод РЭП . Возможность широкого варьирования температурой в зонах нанесения покрытий, позволяет использовать вакуумноплазменные методы в качестве универсальных для нанесения покрытий на инструменты из твердых сплавов и быстрорежущей стали. Вакуумноплазменные методы универсальны и с точки зрения возможности получения широкой гаммы монослойных, многослойных и композиционных покрытий на базе нитридных, карбидных, карбонитридных, оксидных, боридных соединений тугоплавких металлов IVVI групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Применение вакуумноплазменных методов значительно расширяет технологические возможности инструментов с упрочняющими покрытиями. Эти методы позволяют более эффективно по сравнению с методами первой и второй групп управлять процессами получения покрытий с заданными свойствами, а также предупреждать образование геометрических, кристаллохимических и физикомеханических дефектов на поверхностных слоях инструментального материала.