Вакуумное покрытие поверхностей — нанесение твердосплавных плакировок и защитных пленок
Твердые карбидные, нитридные, оксидные и многослойные покрытия наносятся с использованием методов химического или плазменного осаждения паров на режущий инструмент из цементированных и легированных сталей (сверла, фрезы, развертки, втулки и проч.) и на формующий инструмент (матрицы, пуансоны и т.п.).
Эти керамические составы предотвращают абразивный износ, который обычно имеет место при контакте металл-металл. В результате, время жизни резца увеличивается до 10 раз и скорости резания, которые непосредственно влияют на производительность, также значительно возрастают.
Нанесение таких покрытий, в том числе, металлизация металлов твердыми сплавами поверхностей трения, также значительно увеличивают износостойкость деталей, особенно в подшипниках скольжения, ползунах и прочих скользящих элементах механизмов и машин.
С использованием именно методов вакуумного напыления поверхностей трущихся пар, работающих в условиях фрикционного контакта (и не только их), связано и бурно развивающееся в настоящее время направление получения нанокомпозитных материалов и покрытий, соответствующих нанотехнологий их формирования. Они позволяют создавать совершенно новые материалы с более высокими, подчас уникальными, свойствами, которые произвести другими методами просто невозможно.
Эти материалы особенно востребованы в самолетостроении и связанном с ним агрегатостроении, где, во многих случаях, традиционные материалы и технологии их получения исчерпали возможности улучшения своих свойств.
Материалами, используемыми для покрытий, могут быть:
- простые материалы: содержащие один элемент, металлы или неметаллы;
- сложные материалы: многокомпонентные сплавы, тугоплавкие соединения (окислы, карбиды, нитриды), комплексные керамики (к примеру, титанат бария), полимеры, цементы, металлополимеры.
Морфология покрытия:
- простая морфология: тонкое однородное покрытие;
- сложная морфология: измеряющиеся или градуированные, а также многослойные определенные толщины, многофазные сплавы со второй фазой контролируемых форм и размеров.
Вакуумное напыление подразумевает разрушение кристаллической решетки мишени и испарение основного материала с поверхности основы без расплава. При электронно-лучевом испарении поток электронов непрерывно воздействует на поверхность подложки, а его энергия воздействует двояко — осуществляя нагрев до температуры испарения и одновременно разрушая кристаллическую решетку. Факел, кроме пара, содержит и микрочастицы, легко управляемые электрическими и магнитными полями.
Смесь испаренного материала основания и напыляемых компонентов осаждается на поверхность, создавая недостижимое другими технологиями сцепление на атомном уровне. Это особенно важно при соединении разнородных материалов, к примеру, когда производится вакуумная металлизация пластмасс.
Плотность ионного факела может поддерживаться как угодно долго, поэтому и толщина напыления способна достигать любых требуемых размеров. При нанесении многослойных покрытий, операция — вакуумная металлизация — может повторяться несколько раз.
Рекомендации
Для нанесения защитных пленок при декорировании игрушек, бижутерии для одежды и т.п. используют напыление никеля и другие.
Пленки наносятся также в утилитарных целях, таких как, к примеру, защита от влаги упаковки или покрытие конденсаторной фольги — напыление алюминия.
Возможно также напыление других металлов — меди, сурьмы, сплава монель. Испарение в высоком вакууме является практически единственным методом нанесения таких покрытий.
