Oblúková technológia oblúkového pokovovania na kompozitnom povrchu

Technológia oblúkového pokovovania na kompozitnom povrchu

Kompozitné štruktúry funkcie integrácie dielcov s nízkou hmotnosťou, vysokou špecifickou pevnosťou ako vysoký modul, dobrá odolnosť proti korózii, odolnosť proti únavám je dobrá, má silný dizajn a rad jedinečných výhod a stáva sa stále viac a viac dôležitými súčasťami v oblasti letectva, kozmického priestoru a inej obrany, aby sa dosiahla určitá funkcia, je potrebné zaobchádzať s kompozitným materiálovým povrchom, ktorý je široko používaný je prostriedok na spracovanie povrchovej metalizácie. Existuje mnoho spôsobov na pokovovanie povrchu kompozitných materiálov vrátane chemického pokovovania, galvanického pokovovania, tepelného rozprašovania, vákuového potiahnutia atď. Vákuové povlakovanie sa dá rozdeliť na odparovanie, magnetrónové naprašovanie, oblúkové iónové povlaky atď.

Vzhľadom na to, že rozmer stavebno-funkčných integračných zložiek zloženého materiálu môže byť veľký a zakrivený povrch môže byť zložitý, prináša to dva dôležité problémy pri realizácii povrchovej metalizácie kompozitných materiálov metódou vákuového poťahovania. Technológia oblúkových iónov je lepšou voľbou. Medzi jeho výhody patrí vysoká energetická vzdialenosť častíc depozície, dobrý difrakčný rozsah, vysoká väzobná sila kovového filmu a rýchla rýchlosť nanášania atď.

1. Stručné predstavenie technológie oblúkových iónov

Oblúkové pokovovanie lúčom (AIP) je technológia používaná vo vákuovom pokovovaní, oblúk na katódovom materiáli vo vákuu a vákuovú komoru vytvorenú medzi anódovým výbojom v oblúku, použitím odparovania z cievneho materiálu s odkvapovým výbojom a ukladaním do procesu povrchového povlaku. Technológia oblúkového pokovovania sa v 20. storočí dostala do veľkého rozvoja, a to najmä v neskorých rokoch minulého storočia, vedci v bývalom Sovietskom zväze a v Spojených štátoch pre priemyselnú aplikáciu vykonali rozsiahly prieskum a realizovali technológiu oblúkových iónov v roku 1980 s v oblasti tvrdého filmu, industrializácie dekoratívnych fólií, v súčasnosti má aplikácia v týchto dvoch oblastiach značný rozsah. V posledných 20 rokoch sa technológia oblúkového pokovovania začala rozvíjať v oblasti optických, elektrických tenkých vrstiev a iných aplikácií.

Oblúkové výboje vytvárajú oblúkové škvrny, ktoré sa pohybujú náhodne na povrchu katódy. Aktuálna hustota oblúkových škvŕn je až 1012A / m2 a hustota energie je až 1013W / m2. Vysoká hustota energie priamo vedie k transformácii cieľového materiálu z pevnej fázy na plazmu kovových výparov v mieste oblúka.

(1) môže byť pokrytá rôznymi kovmi, najmä žiaruvzdornými kovmi (ako je volfrám a tantal), čo je ťažké dosiahnuť inými technológiami fyzikálnej depozície pár (PVD);

(2) na rozdiel od sedimentov iných PVD technológií, ktoré sú hlavne neutrálnymi časticami, škvrny katódových oblúkov môžu vytvárať veľké množstvo nabitých častíc (jedno náboj alebo viac náboja) a ióny sa môžu urýchliť, obmedziť a pohybovať sa v určitom smere, a sú uložené na povrchu častí.

(3) počiatočné energetické ióny generované katódovými oblúkmi medzi 20 a 200 ev, v procese usadzovania tenkých vrstiev, bombardovací efekt, zvyšuje schopnosť difúzie sedimentárnych častíc a hustotu nukleácie a voľný povrch tenkého filmu čiastočne eliminuje vnútorné napätie stĺpcového kryštálu a fólií, dôvod má zvýšenú povrchovú aktivitu membrány, ako je napríklad tenký film zahusťujúci účinok;

(4) keď škvrna katódového oblúka vytvára nabité častice na tvorbu plazmy, vytvára tiež veľký počet kvapôčok a fragmentov, zatiaľ čo iné PVD technológie generujú niekoľko veľkých častíc.

Technológia oblúkových iónov má teda výhody kompaktného filmu a vysokej väzobnej sily. Navyše je možné realizovať tenké nanášanie na komplexnom povrchu. Najväčšou nevýhodou technológie oblúkového pokovovania je, že väčšie kvapôčky sa tiež ukladajú na povrch fólie, čo má za následok hrubý povrch filmu a vplyv na výkon filmu. Ale s neustálym vývojom technológie magnetických filtrov je už dobrý spôsob, ako ovládať väčšiu kvapku, vyhnúť sa nanášaniu na povrch membrány, technológia oblúkovej pokovovania nanášaním povrchovej kvality tenkého filmu je blízko k inej technológii PVD, elektrický oblúk technológia pokovovania iónov aplikovaná na filmy v optike, elektrine a iných oblastiach.

2. Dve problémy s vákuovým potiahnutím na kompozitnom povrchu

V porovnaní s kovovými alebo polovodičovými materiálmi kompozitné materiály s integrovanou štruktúrou a funkciou nemôžu odolávať vysokej teplote a niektoré funkčné časti vyžadujú vysokú presnosť profilu. Preto sa pri vákuovej povrchovej vrstve kompozitných materiálov nepovoľuje vysoká teplota, aby sa predišlo poškodeniu materiálu a zníženiu presnosti profilu. Vysoká teplota nanášania je však veľmi priaznivá na získanie pevných a hustých kovových fólií. Z hľadiska získavania vysokokvalitných fólií sa požaduje vysoká teplota. Realizovateľným spôsobom na vyriešenie tohto rozporu je použitie čistenia iónových zdrojov a ďalších technických prostriedkov na vykonávanie in situ aktivácie pri ošetrení na povrchu kompozitu pred nanášaním filmu tak, aby sa zvýšila povrchová aktivita na zvýšenie väzbovej sily medzi kovom filmu a substrátu.

Kompozitné materiály pre veľkoobjemové diely v procese odplyňovania vákuového nanášacieho materiálu sú kľúčovým problémom, rýchlosť odvzdušnenia vyšších materiálov môže spôsobiť sériu problémov, ako je oxidácia kovového filmu, ktoré môžu ovplyvniť zjavnú kvalitu a elektrické vlastnosti kovové fólie, takže je potrebné predchádzať a ďalšie technické prostriedky na riešenie kompozitných materiálov.

3. Príklady použitia oblúkových iónových povlakov na kompozitnom povrchu

Technológia oblúkových iónov bola úspešne použitá na ukladanie Al fólie na povrchu veľkých kompozitných materiálov. Výsledná fólia má rovnomernú farbu a lesk, rovnomernú hrúbku, tesnú elektrickú vodivosť k bloku hliníka a pevnú väzbu so základňou.

Skúšobný postup nanášania hliníkovej fólie na povrch kompozitných materiálov pomocou technológie oblúkového pokovovania je nasledovný:

(1) vyčistite povrch kompozitného materiálu, utrite ho prachovou látkou namočenou v etanole 3 až 5 krát a vysušte ju prirodzeným spôsobom;

(2) kompozitné časti sú spojené a upevnené na náterových nástrojoch vákuovej komory;

(3) vyčerpať podtlak na pozadí lepšie ako 5 x 10-3pa;

(4) povrch kompozitného materiálu sa vyčistí zdrojom iónov;

(5) fólia s oblúkovým pokovovaním;

(6) sa do atmosféry otvorí vákuová komora a vyberú sa kompozitné materiály.

Technologické parametre oblúkového iónového povlaku sú nasledovné:

(1) tlak plynu je 1,1 až 1,5 x 10-1 Pa;

(2) tlak v oblúkovom oblúku je 45 ~ 50V;

(3) elektrický oblúkový prúd je 50 ~ 55A;

(4) vzdialenosť medzi kompozitným povrchom a zdrojom oblúka je 0,3-1 m.

Lokálny vzhľad povlaku Al na kompozitnom povrchu po oblúkovom pokovovaní je zobrazený na obrázku 1. Ako je zrejmé z obr. 1, membrána Al je rovnomerná a kompaktná s takmer žiadnymi kvapkami a povrchová topografia fólie je mapovanie morfológie povrchu kompozitnej matrice. Morfológia povrchu Al filmu sa pozorovala použitím optického profilovača Wyko NT9300, ako je znázornené na obrázku 2. Povrch filmu bol rovný a rovnomerný v hrúbke. a drsnosť povrchu Ra je 0,145 μm.

Hrúbka hliníkovej fólie na povrchu kompozitného materiálu bola testovaná pomocou krokomera. Vzorky sa odobrali zo sklíčok vložených do rôznych častí časti. Výsledky testov sú uvedené v tabuľke 1.

Pevnosť väzbovej sily medzi filmom a substrátom je dôležitým indexom na hodnotenie kvality filmu. Existuje mnoho spôsobov testovania väzobnej sily, vrátane metódy napätia, metódy pásu, metódy poškriabania, metóda trenia, ultrazvukovej metódy a metódy odstredivých síl. Vzhľadom na to, že Al film potiahnutý na povrchu kompozitného materiálu je typický mäkký film a silou aplikovanou pri praktickej aplikácii tohto filmu je predovšetkým šmyková sila, používame metódu ťahového pásika na vyhodnotenie väzbovej sily medzi Al fóliou a základom kompozitného materiálu. [4] pri použití metódy konkrétnej metódy realizácie lepiacej pásky s pevnosťou pri odtrhávaní na 7 n / cm, hustého a rovnomerného na povrchu tenkého filmu a vzdialenej od okraja najmenej 3 mm, lepiacou páskou a povrchom filmu na 90 °, rovnomerne sa pomaly (asi 5 mm / s) páska odtiahne od povrchu membrány, hodinky s a bez odlupovania alebo poškodené. Ak je fólia neporušená bez toho, aby došlo k rozptýleniu, považuje sa fólia dobre kombinovaná s kompozitným materiálom a spĺňa požiadavky na použitie. Keď film vypadne, má sa za to, že väzobná sila nespĺňa požiadavky. Test adhézie sa uskutočnil v rôznych polohách na povrchu kompozitných materiálov metódou napnutia.

Na testovanie na ľubovoľných dvoch miestach na povrchu kompozitov bol použitý multimetr a výsledky boli všetky vodivé. Metóda so štyrmi bodovými sondami sa používa na otestovanie pasty v kompozitných častiach s rôznymi časťami vzorky na povrchu rezistivity hliníkového filmu, výsledky sú uvedené v tabuľke 2 a hliníková rezonancia materiálov 66 x 10-8 Ω m. pre rovnaký poriadok .

4. Záver

Technológia oblúkových iónov umožňuje realizáciu povrchovej metalizácie zložených kompozitných materiálov s vysokou kvalitou, jednotnou hustotou, pevnou väzbou a kontrolovateľnou hrúbkou, ktorá má širokú aplikačnú perspektívu. Avšak táto technológia má tiež obmedzenia, ako je veľké vybavenie, vysoké náklady a dlhý cyklus.

IKS PVD prispôsobil vhodný vákuový PVD lakovací stroj pre vás, kontaktujte nás teraz,

iks.pvd@foxmail.com