Технологічний процес нанесення покриття

1. Попередньо підготовлені вироби встановлюються у вакуумній камері установки АНГА-1.

У залежності від виду виробів і вимог, що пред'являються до покриття, що наноситься, технологічний цикл відбувається або з увімкненим приводом столу, або із нерухомим столом.

2. Після закінчення завантаження робоча камера герметизується. Для цього двері робочої камери закриваються і робоча камера відкачується до тиску  1,3·10^-3 Па (1·10^-5 мм рт. ст.). Керування відкачкою відбувається у ручному режимі з блоку керування вакуумною системою, розташованою у шафі керування.

3. При досягненні робочого вакууму у робочій камері вмикається привод обертання столу (якщо необхідно) і на нього з шафи живлення подається високовольтний потенціал 1…1,5 кВ.

На установці АНГА-1 можна реалізувати три режими роботи: очистка тліючим розрядом, іонне бомбардування і конденсація покриття.

У режимі тліючого розряду на деталі подається потенціал 1,5 кВ і в камеру напускається інертний газ – аргон – до тиску 0,1 – 0,2 Па. Тліючий розряд запалюється між деталями і корпусом камери. У цьому режимі відбувається очистка поверхні деталей і незначне їх прогрівання.

У режимі іонного бомбардування на деталі подається 1,5 кВ, підпалюється вакуумна дуга і у вакуумну камеру напускається аргон до тиску (5-8)·10-2 Па. У цьому режимі деталі нагріваються і відбувається активізація їх поверхні.

У режимі конденсації на деталі подається напруга 200-300В, підпалюється дуга і в камеру напускається реагентний газ (азот чи інший, в залежності від покриття, що отримується). Завдяки плазмохімічним реакціям на поверхні деталі формується покриття (нітридне, карбідне,карбонітридне).

4. Після закінчення технологічного циклу відбувається напуск атмосфери (повітря) і вигризка деталей з робочої камери на металеву підставку (щоб запобігти термоопіку).

Установка вакуумного напилення дугової УВНД-80-М «Плазмовий котел»

Установка призначена для нанесення зносостійких, декоративних, корзійностійких та інших покриттів на металеві деталі.

У роботі установки використовується метод іонно-плазмового нанесення покриття у вакуумі, що включає у себе генерацію іонів матеріалу, який розпилюється, катоду дуговим вакуумним розрядом з наступною подачею реактивного газу в об’єм камери для здійснення плазмохімічної реакції утворення покриття.

Рис. 9. Установка УВНД-80-М «Плазмовий котел» (вид зпереду): 1 – плазмовий випаровувач; 2 – катод, що розпилюється; 3 – підпалюючиій катод; 4 – трубопровід водяної рубашки; 5 – карусель; 6 – додатковий анод; 7 – катушка; 8 – натекатель; 9 – кришка.

 

До складу установки «Плазмовий котел» входять наступні основні елементи: агрегат нанесення плівок, робоча камера, шафа силова, шафа живлення, шафа керування.

Технологічний процес отримання зносостійких покриттів у вакуумно-плазмовій установці УВНД-80-М «Плазмовий котел» складається з наступних етапів:

1 етап – попередня підготовка виробів і завантаження їх у вакуумну камеру;

2 етап – герметизація робочого об'єму, проведення іонної очистки поверхні і розігрів виробу;

3 етап – плазмо-хімічне осадження зносостійкого (або будь-якого іншого функціонального) покриття;

4 етап – охолодження виробу з покриттям і вивантаження його з вакуумної камери.

 

Порядок виконання роботи

Перед виконанням лабораторної роботи необхідно підготувати зразки, на які буде наноситись покриття.

1. Ознайомитись з конструкцією та принципом роботи установок «АНГА-1» та «Плазмовий котел».

1. На пристрої ТБ 5004 виміряти твердість зразків до нанесення на них покриття. Величину навантаження і час навантаження вказує викладач або лаборант. Змінені значення занести до таблиці 1. Опис пристрою і порядок роботи на ньому наведені у додатку.

2. Зробити у зошиті ескіз зразків, на яких вказати розміри. Виміри проводити з допомогою штангенциркуля, а товщину зразків виміряти мікрометром.

3. На деталі встановити контрольні маски, помістити деталі у вакуумну камеру і виконати напилення покриття в установці АНГА-1. У відповідності з інструкцією до роботи на установці АНГА-1 зробити очистку зразків у тліючому розряді і нанести покриття з нітриду титана або карбіда титана.

4. Охолодити деталі у вакуумі до заданої температури і вийняти їх з робочої камери вакуумно-плазмової установки.

5. Виміряти з допомогою штангенциркуля розміри площадки з покриттям на поверхні зразка, а з допомогою мікрометра виміряти товщину зразка з покриттям.

6. Виміряти твердість зразків з покриттями, дані занести до таблиці.

7. Порівняти отримані результати для зразків з покриттям і без покриття.

 

Таблиця 1. Значення виміряних діаметрів відтисків і твердості

Номер зразка
Характеристика зразка (з покриттям, без покриття)
Величина навантаження, Н (кг)
Час прикладання навантаження, с	5	10	15	20	25
Діаметр відбитку, мм
Значення твердості, кГ/мм2(МПа)

 

Контрольні питання

1. Які фізичні процеси лежать в основі КІБ?

2. Дати характеристику режимам роботи установок «АНГА-1» і «Плазмовий котел».

3. Які фактори впливають на тип покриття, що конденсується?

4. Від чого залежить адгезія покриття до поверхні деталі?

 

 

Додаток 1