Разработка процессов осаждения из газовой фазы и устройства для получения защитных износостойких покрытий

• Автор: Сомов, Олег Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Покрытия. Методы нанесения покрытий и оборудование

для получения карбидохромовых покрытий литературный обзор.

1.1 Общая характеристика методов нанесения покрытий

1.2 Покрытия на основе хрома и его соединений

1.2.1 Напыление чистого хрома.

1.2.2 Напыление металлических сплавов на основе хрома

1.2.3 Напыление карбида хрома.

1.3 Пиролитическое осаждение карбидохромовых покрытий

1.4 Оборудование для нанесения защитных пиролитических

карбидохромовых покрытий.
1.5 Оценка эксплуатационных характеристик пиролитических карбидохромовых покрытий
2 Постановка задачи и методики экспериментальных исследований
2.1 Постановка задачи
2.2 Методики экспериментальных исследований
2.2.1 Предварительная подготовка и приготовление образцов
2.2.2 Определение условий проведения технологического процесса нанесения ГТКХП.
2.2.3 Металлографический анализ
2.2.4 Определение физикомеханических свойств
2.2.5 Микрорентгеноспектральный анализ.
2.2.6 Рентгенографический анализ.
2.2.7 Ожеэлектронная спектроскопия
3 Разработка устройства для нанесения пиролитических
карбидохромовых покрытий
3.1 Требования к разрабатываемому устройству.
3.2 Состав устройства и его краткие технические данные.
3.3 Реакционная камера
3.4 Система дозированной подачи МОС.
3.5 Испаритель
3.6 Вакуумная система откачки.
3.7 Система улавливания отработанных продуктов
3.8 Система контроля толщины покрытия.
3.8.1 Экспериментальные исследования индуктивного метода контроля толщины пленочных покрытий.
3.8.2 Индукционный датчик контроля толщины покрытия.
3.9 Автоматизированная система контроля и управления
3.9.1 Техническое задание на проектирование АСКУ.
3.9.2 азначение и краткая характеристика АСКУ
3.9.3 Состав и краткое техническое описание АСКУ
3. Порядок работы установки в режиме
автоматизированного контроля
3. Соблюдение мер безопасности.
4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Исследования карбидохромовых покрытий
на чугунных изделиях.
4.2 Исследования карбидохромовых покрытий
на изделиях из технической керамики
4.3 Исследование трибологических свойств ПКХП
на стальных дисках трения.
4.3.1 Подготовка образцов для исследований
4.3.2 Оборудование для проведения исследований
4.3.3 Методика измерения износа и коэффициента трения
4.3.4 Результаты исследований .
4.3.4.1 Исследование влияния скорости скольжения.
4.3.4.2 Исследование влияния нагрузки
4.3.4.3 Результаты испытаний на износ
4.3.5 Анализ результатов трибологических исследований
4.3.6 Анализ металлографических исследований покрытий
на образцах из стали Х.
4.3.7 Оценка теплового режима пар трения при буксовании.
4.3.8 Оценка потенциальных рисков
Основные выводы
Список литературы


Серебро^ медь и латунь «окисляют» с помощью растворов сульфидов для получения цветных и черных покрытий; эти покрытия представляют собой скорее сульфиды, чем оксиды [2]. Химическое осаждение. Металлическое покрытие на поверхности изделия получают восстановлением ионов металлов в водных растворах с применением растворенных восстановителей. Покрытия, получаемые методом химического осаждения, служат для защиты от коррозии и как основа для нанесения органических покрытий. Для стали и цинка используют процесс фосфатирофания с применением растворов, содержащих металлические фосфаты и деполяризаторы; цинк и кадмий обрабатываются в растворах хроматов для получения хромосодержащих покрытий, которые обладают высоким сопротивлением коррозии [1]. Диффузионная металлизация. Некоторые металлы могут быть нанесены на поверхность изделий из других металлов простым химическим замещением из раствора. Медь из раствора медного купороса в серной кислоте может осаждаться на стали; еще лучшие результаты получаются при добавлении ингибиторов для предотвращения воздействия серной кислоты на сталь. Ртуть может замещаться медью и латунью из растворов цианидов и образовывать гладкие с хорошей адгезионной способностью покрытия ртути, которые используются для подготовки латуни к серебрению [1]. Погружение в расплав. Покрытия из легкоплавных металлов наносятся путем погружения изделий в расплавленный металл. При погружении в солевые расплавы нанесение покрытия происходит путем обменных реакций между расплавом и поверхностью изделия [1]. Электролитическое осаждение. Электролитическое (гальваническое) покрытие проводится в ваннах с электролитом (обычно раствор соли осаждаемого металла). Покрываемое изделие является катодом, анодом -пластина из осаждаемого металла. Вакуумное конденсационное напыление. Покрытия при вакуумном конденсационном напылении формируются из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или ионизированном состоянии. В покрытия переходят нейтральные и возбужденные частицы (атомы, молекулы, кластеры) с нормальной и высокой энергией и ионы с широким диапазоном энергий. Поток частиц получают распылением материала посредством воздействия на него различными энергетическими источниками. Различают распыление наносимого материала методом термического испарения, взрывного испарения - распыления и ионного распыления твердого материала [1]. Высокая чистота атмосферы в камере по кислороду, азоту и влаге в значительной мерс исключают активное взаимодействие паров металлов с этими газами. Вакуумным конденсационным напылением наносят покрытия практически из любых металлов. Большое распространение получили коррозионностойкие покрытия из алюминия, цинка, никеля, хрома, меди и др. Газотермическое напыление. Покрытие создается направленным потоком дисперсных частиц ( - 0 мкм). При высоком- нагреве и ускорении частиц достигается высокий уровень активизации при контакте с изделием, тем самым обеспечивается образование прочных связей между частицами в покрытии [1]. Существуют следующие виды газотермического напыления: электро дуговая металлизация, газопламенное напыление, плазменное напыление, детонационно - газовое нанесение покрытия. Их преимущество заключается в высокой производительности и легкой автоматизации, в использовании для покрытий различных материалов. Высокие температуры в сочетании с возможностью широкого регулирования состава струи (инертная, восстановительная, окислительная) и скорости ее истечения обеспечивают большое разнообразие материалов, напыляемых газотермическими методами, - от самых тугоплавких металлов, оксидов, карбидов и т. Оставаясь одним из перспективных способов нанесения покрытий газотермическое напыление, позволяет наносить как одностороннее, так и двухстороннее покрытие, а так же различные по составу и механическим свойствам металлические композиции - в том числе многослойные [4]. Холодное газодинамическое напыление (ХГДЩ -технология нанесения покрытий из микро- и ультрадисперсных порошков в твердом состоянии, в котором для ускорения напыляемых частиц используется сверхзвуковой поток газа (воздух, гелий, водяной пар и т.