Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Осаждение покрытий из паровой фазы в вакууме -> Вакуумное напыление -> Часть 2

Вакуумное напыление (Часть 2)

только в текущем разделе

Страницы:    1  2  3  4  5  6   

киваются с молекулами остаточного газа довольно редко. Средняя длина свободного пробега молекул X как статистическая величина определяется по формуле

л= с/р,

где с — постоянная, зависящая от вида газа; р — давление газа.

Для воздуха при 20 °С постоянная с х 0,7 Па-см и подсчет дает для давлений 7.10 -2 и 7.10 -4 Па значение л соответственно 103 и 1010 см.

Эти данные могут быть использованы и для оценки длины свободного пробега частиц пара.

Если нужно добиться технически приемлемой скорости испарения, то средняя длина свободного пробега частиц остаточного газа должна быть больше расстояния

между испарителем и покрываемым материалом. Поэтому в промышленных установках, в которых расстояние между поверхностью жидкой ванны и материалом подложки составляет 20—30 см, необходимо поддерживать остаточное давление газа не более 10- 2 Па.

Для случая идеального испарения (очень низкое давление, отсутствие влияния на испарение частиц остаточного газа или паров) максимально возможная скорость испарения а1 согласно кинетической теории газов может быть вычислена

На рис. 5.3 представлены удельные скорости испарения некоторых металлов в высоком вакууме в зависимости от температуры. В практических условиях вследствие обратного рассеяния значения получаются более низкими.

Для промышленного нанесения покрытия на стальную полосу из паровой фазы необходимы высокие скорости испарения и осаждения материала покрытия. Производительность установок вакуумного напыления, т. е. площадь покрытия из паровой фазы слоем толщиной ds за единицу времени, определяется из выражения

L = 3,6.103Rvn/dsР.

где Rv=aA; L — производительность напыления; Rv— скорость испарения; n — к. п. д. (доля испарившегося вещества, осажденного на материал подложки); cLs — толщина слоя покрытия на подложке; р — плотность испаряемого вещества; а — удельная скорость испарения; А — площадь поверхности испарения.

При заданной толщине слоя и определенном виде металлического покрытия скорость испарения и к. п. д. являются основными факторами, определяющими производительность по напылению.

Поскольку поверхность испарителя по техническим и экономическим соображениям должна быть выполнена возможно меньшей, температуру испарения следует поддерживать возможно более высокой, чтобы обеспечить требуемую скорость испарения.

В промышленных установках по нанесению алюминиевого покрытия из паровой фазы обычно достигаются удельные скорости испарения около 1.10 -2 г/(см2-с), или

37 мкм/с, для чего необходима температура испарения более 1700 К в высоком вакууме. В случае большинства других металлов покрытия для достижения необходимой в промышленных условиях высокой скорости испарения температура испарения тоже должна быть не ниже 1300 К. Только так называемые легко возгоняющиеся элементы и соединения (например, цинк, кадмий, свинец, магний) испаряются при температурах ниже 1300 К. По формуле можно рассчитать минимальное давление пара рD, которое должно быть над поверхностью стальной полосы, чтобы обеспечить получение требуемого защитного покрытия из осаждаемого металла в идеальных условиях (при полном осаждении и отсутствии мешающего влияния частиц остаточного газа или собственного пара осаждаемого металла).

Для случая нанесения покрытия алюминия толщиной 3 мкм из паровой фазы на стальную полосу, движущуюся со скоростью 3 м/с, при длине зоны напыления 1 м подсчитано, что над поверхностью стальной полосы давление должно составлять не менее 50 Па. При таком высоком давлении паров уже нельзя пренебречь взаимодействием между частицами пара (взаимными столкновениями и рассеянием). Это справедливо тогда, когда средняя длина свободного пробега для алюминия (Л <0,1 мм) мала по сравнению с расстоянием от испарителя до подложки.

Стальная полоса проходит при нанесении покрытия через паровое облако, образующееся над тиглем-испарителем. Это паровое облако при локально неодинаковой интенсивности испарения на отдельных участках поверхности оказывает выравнивающее действие на распределение толщины слоя покрытия по ширине полосы. Этим сильно ограничивается применимость закона косинусов Ламберта для оценки распределения толщины слоя на полосе.

Чтобы несмотря на сравнительно высокие давления пара у полосы и на существенное обратное влияние парового облака на скорость испарения обеспечить требуемую скорость осаждения покрытия из паровой фазы, давление пара над поверхностью испарения всегда должно быть гораздо более высоким, чем у стальной полосы. На рис. 5.4 показано распределение давлений пара в паровом облаке над точечной поверхностью испарения. При этом стальная полоса проходит области с давлением пара более 20 Па, тогда как над поверхностью испаряемого материала

развиваются давления порядка 100—200 Па, так что обеспечивается необходимый перепад давлений.

При нанесении покрытия из паровой фазы на поверхность подложки наряду с частицами испарившегося вещества попадают и частицы остаточного газа. Там они тоже могут отложиться в слой покрытия или вступить в реакцию с частицами пара. Это во многих случаях нежелательно ввиду снижения качества покрытия, поскольку может привести к загрязнению слоя, напыленного из паровой фазы.

Оценить порядок величин влияния остаточного газа при напылении алюминия можно по отношению частоты соударений с поверхностью частиц пара алюминия и частиц остаточного газа, т. е. воздуха при температуре 293 К .

Решающими факторами, обеспечивающими снижение отношения, являются снижение давления остаточного газа и повышение скорости конденсации.

О влиянии скорости конденсации на отношение vL/vD при давлении остаточного газа pL = 1,33.10 -2. Па можно судить по следующим данным:

5.1.2. КОНДЕНСАЦИЯ

В общем случае испускаемые атомы или молекулы могут конденсироваться на всех телах, температура которых ниже температуры источника испарения. Конденсация атомов из паровой фазы на подложке является физическим процессом. Горячие частицы пара попадают на сравнительно холодную подложку. При этом в соответствии с диаграммой давления паров происходит пересыщение, которое как отклонение от термодинамического равновесия вызывает конденсацию пара металла.

Процессы, протекающие при конденсации, можно разделить на два этапа: зародышеобразование; дальнейший рост слоя.

По первому этапу имеются следующие представления, которые пока еще не нашли количественного подтверждения.

Часть ударяющихся атомов прилипает к поверхности полосы. Другие атомы отражаются от нее или адсорбируются настолько непрочно, что это может закончиться обратным испарением или отложением на энергетически выгодных участках (например, на дефектах решетки, на кромках), или же образованием зародышей конденсации при скоплении нескольких атомов. Зародыши конденсации должны превысить некоторый критический размер. До достижения этого размера вероятность их распада весьма велика.

При типичной для условий нанесения покрытия на стальную полосу из паровой фазы большой разности температур между паром и подложкой принимается, что эти критические зародыши состоят не более чем из пяти атомов. Число и размеры зародышей увеличиваются с течением времени. При достаточном числе зародышей начинается процесс коалесценции, причем соседние частицы сливаются в агрегаты, которые тоже продолжают расти, пока, наконец, не образуется сплошной слой толщиной 2—20 нм.

Рост слоя в перпендикулярном направлении является вторым этапом конденсации.

Структура и свойства слоя, полученного конденсацией из паровой фазы, зависят от очень многих факторов. Наряду с видом материала покрытия и материала подложки к числу этих факторов относится в первую очередь температура подложки и пара, определяющая кинетику реакции, а также скорость осаждения и структура поверхности подложки.

Для рассматриваемого случая осаждения покрытия из паровой фазы со скоростью 0,4 мкм/с Бунша разработал следующую модель формирования макроструктуры напыленного слоя покрытия в зависимости от температуры и кинетической энергии атомов в паровой фазе и от температуры подложки.

а. При низкой температуре подложки подвижность атомов на поверхности подложки мала. Кристаллы растут из ограниченного числа образовавшихся зародышей предпочтительно перпендикулярно к поверхности подложки. Структура характеризуется низкой плотностью и высокой пористостью.

б. В диапазоне температур T1 от 0,3 до 0,45 Ts образуются стеблевидные зерна (столбчатые кристаллы), плотность структуры повышается. При большом числе зародышей и высокой скорости осаждения покрытия, а также малой подвижности атомов рост кристаллов происходит предпочтительно на вершинах зародышей противоположно направлению струи пара, в. При температурах Т2 > 0,45 Ts слой, осажденный из паровой фазы, приобретает структуру, близкую по характеру и свойствам к структуре рекристаллизации.

Как показывают исследования, эта модель справедлива для нанесенных из паровой фазы слоев покрытия из титана, никеля, вольфрама, молибдена, бериллия, никеля, хрома, А1203 и Zr02.

Слои алюминиевого покрытия, нанесенные с высокой скоростью осаждения на стальную полосу, предварительно подогретую до температуры 200—300°С, имеют структуру со столбчатыми кристаллами в соответствии с зоной 2.

Если температура подложки составляет всего 20—60 °С, то слой алюминия, осажденный из паровой фазы, получается очень пористым и имеет малую прочность сцепления (зона 1).

При сравнительно высокой температуре подложки (440 °С) и малой скорости осаждения покрытия из паровой фазы (около 0,1 мкм/с) образуется рекристаллизованная структура типа зоны 3 . Если, однако, скорость осаждения покрытия высока (10—50 мкм/с), то рекристаллизованная структура не наблюдается, что подтверждается литературными данными и собственными наблюдениями автора.

Металлы с высокой температурой плавления Ts при низкой температуре подложки кристаллизуются прямо из паровой фазы, а металлы с низкой температурой плавления, например олово, осаждаются на предварительно подогретую поверхность подложки в виде жидких капель и лишь затем затвердевают.

Эпитаксиальные слои покрытия при высокопроизводительном нанесении алюминия из паровой фазы на стальную полосу не типичны поскольку приблизительное совпадение постоянных решетки осаждаемого металла и подложки и достаточная подвижность осажденных частиц пара для процессов упорядочения ввиду сравнительно низкой температуры подложки едва ли могут быть обеспечены.

Страницы:    1  2  3  4  5  6   

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

Выставка ExpoCoating

Влияние агрессивных сред на цинковое покрытие

Защита чугунных труб

Хромирование стали

Технология серебрения металлов

Хромирование корпусов часов

Аффинаж в кустарных условиях

Удаление ржавчины со стали химическим методом

Серебрение латуни

Частые вопросы и ответы по разделу

 Тема

Сообщений 

Частые вопросы и ответы по разделу

11

Хромирование стали

5

Просто вопрос почему не лудят современные машины

3

Воронение стали

2

Удаление ржавчины со стали химическим методом

1

Серебрение латуни

1

Виды травления стали

1

Металлизация отверстий

1

Декоративное лужение

1

Гальваническое покрытие алюминия

1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Вакуумное напыление

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Т 16:12 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

Т 16:11 Сварочные агрегаты адд 4004, адд 4004 вг и др

Ч 13:23 Круг ст.35ХГСА

Ч 13:23 Проволока нержавеющая 20Х13

Ч 13:23 Проволока наплавочная 30ХГСА

Ч 13:23 Проволока пружинная 51ХФА

Т 12:50 Искрогасители исг 45, исг 55, исг 65, исг 75, исг 80, исг 90

Т 12:50 Клапана дыхательные кдс 1500 150, кдс 1500 200, кдс 150

Т 12:50 Клапана дыхательные механические кдм 50, кдм 50М, кдм 2

Т 12:50 Клапана обратные зко 50, зко 80, зко 100, зко 150, зко 20

Т 12:50 Огневые преградители оп 50 аан, оп 80аан, оп 100 аан, оп

Т 12:50 Генераторы пены гпсс 600, гпсс 600А, гпсс 2000,гпсс 2000А.

НОВОСТИ

28 Сентября 2016 17:55
Станок для обрезки копыт

27 Сентября 2016 14:19
115-летний вуппертальский монорельс (20 фото, 1 видео)

28 Сентября 2016 17:25
Североамериканский выпуск стали в августе 2016 года упал на 3%

28 Сентября 2016 16:20
Железнодорожные оси от ”Уральской кузницы” полностью соответствуют требованиям ТС

28 Сентября 2016 15:48
Китайские перевозки угля по железной дороге в августе 2016 года упали на 3,7%

28 Сентября 2016 14:27
В Кузбассе из-за дефицита вагонов возникли трудности с отгрузкой угля

28 Сентября 2016 13:26
Выпуск стали в ЕС в августе 2016 года упал на 1,4%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Машины для обработки кромки

Как нужно зарабатывать на сдаче металлолома сегодня

Качественный утеплитель для дома

Арматура для отопительных радиаторов - основные разовидности

Турбокомпрессоры в автомашинах и спецтехнике

Общие основы использования горячекатанного нержавеющего квадрата в производстве

Квадратный прокат из нержавеющий стали - виды и применение

Круг горячекатаный в разных отраслях промышленности

Классификация кругов и прутков нержавеющих

Нержавеющая стальная проволока - общие сведения

Основные виды сварочной проволоки из нержавейки

Обзор автокранов и их назначение

Строительство и борьба с грунтом

Международное право в области иммиграции

Как применяются резервуары в различных отраслях промышленности

Проволока сварочная Св-06Х19Н9Т для сварки легированных сталей

Сетка нержавеющая сварная - виды и особенности

Проволока нержавеющая сварочная и её применение в промышленности

Прием металлолома в Москве

Болты - технология, свойства, применение

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.