Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів

Для нанесення функціональних багатошарових композиційних покриттів розроблено і створено експериментально-технологічне обладнання – автоматизована система AVINIT, яка дозволяє реалізувати комплексні методи нанесення покриттів (плазмохімічні CVD, вакуум-плазмові PVD (вакуум-дугові, магнетронні), п...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Сагалович, А.В., Кононихін, А.В., Попов, В.В., Дуднік, C.Ф., Сагалович, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2010
Schriftenreihe:	Физическая инженерия поверхности
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98914
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів / А.В. Сагалович, А.В. Кононихін, В.В. Попов, C.Ф. Дуднік, В.В. Сагалович // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 4. — С. 336–347. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98914
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-989142025-06-03T16:24:44Z Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів Сагалович, А.В. Кононихін, А.В. Попов, В.В. Дуднік, C.Ф. Сагалович, В.В. Для нанесення функціональних багатошарових композиційних покриттів розроблено і створено експериментально-технологічне обладнання – автоматизована система AVINIT, яка дозволяє реалізувати комплексні методи нанесення покриттів (плазмохімічні CVD, вакуум-плазмові PVD (вакуум-дугові, магнетронні), процеси іонного насичення та іонної обробки поверхні), об’єднані в одному технологічному циклі. Проведена реконструкція технологічного обладнання на основі комп’ютерізації керування технологічним процесом і розроблені програмні продукти дозволяють наносити нано- і мікрошарові багатокомпонентні покриття на прецизійні поверхні високого класу чистоти для застосування в парах тертя прецизійних вузлів агрегатобудування. Для нанесения функциональных многослойных композиционных покрытий разработано и создано экспериментально-технологическое оборудование – автоматизированная система AVINIT, которая позволяет реализовать комплексные методы нанесения покрытий (плазмохимические CVD, вакуум-плазменные PVD (вакуумно-дуговые, магнетронные), процессы ионного насыщения и ионной обработки поверхности), объединенные в одном технологическом цикле. Проведена реконструкция технологического оборудования на основе компьютеризации управления технологическим процессом и разработанные программные продукты позволяют наносить нано- и микрослойные многокомпонентные покрытия на прецизионные поверхности высокого класса чистоты для применения в парах трения прецизионных узлов агрегатостроения. It was worked out and was made technological equipment an automotized system Avinit, wich gives possibility to realize complex coating depositiong methods (plasmachemical CVD, vacuum-plasma PVD (vacuum arc, magnetron), processes of ion saturation and ion surface processing), incorporated in one technological cycle. Reconstruction of technological equipment on the basis of the computerization of process control and developed software products allow to apply nano-and microlayered multi-coating on the surface of high precision with low roughness for use in precision friction pairs of hydrulical units. 2010 Article Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів / А.В. Сагалович, А.В. Кононихін, В.В. Попов, C.Ф. Дуднік, В.В. Сагалович // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 4. — С. 336–347. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98914 621.793.7 uk Физическая инженерия поверхности application/pdf Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Для нанесення функціональних багатошарових композиційних покриттів розроблено і створено експериментально-технологічне обладнання – автоматизована система AVINIT, яка дозволяє реалізувати комплексні методи нанесення покриттів (плазмохімічні CVD, вакуум-плазмові PVD (вакуум-дугові, магнетронні), процеси іонного насичення та іонної обробки поверхні), об’єднані в одному технологічному циклі. Проведена реконструкція технологічного обладнання на основі комп’ютерізації керування технологічним процесом і розроблені програмні продукти дозволяють наносити нано- і мікрошарові багатокомпонентні покриття на прецизійні поверхні високого класу чистоти для застосування в парах тертя прецизійних вузлів агрегатобудування.
format	Article
author	Сагалович, А.В. Кононихін, А.В. Попов, В.В. Дуднік, C.Ф. Сагалович, В.В.
spellingShingle	Сагалович, А.В. Кононихін, А.В. Попов, В.В. Дуднік, C.Ф. Сагалович, В.В. Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів Физическая инженерия поверхности
author_facet	Сагалович, А.В. Кононихін, А.В. Попов, В.В. Дуднік, C.Ф. Сагалович, В.В.
author_sort	Сагалович, А.В.
title	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів
title_short	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів
title_full	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів
title_fullStr	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів
title_full_unstemmed	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів
title_sort	установка avinit для нанесення багатошарових функціональних покриттів
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2010
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98914
citation_txt	Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів / А.В. Сагалович, А.В. Кононихін, В.В. Попов, C.Ф. Дуднік, В.В. Сагалович // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 4. — С. 336–347. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT sagalovičav ustanovkaavinitdlânanesennâbagatošarovihfunkcíonalʹnihpokrittív AT kononihínav ustanovkaavinitdlânanesennâbagatošarovihfunkcíonalʹnihpokrittív AT popovvv ustanovkaavinitdlânanesennâbagatošarovihfunkcíonalʹnihpokrittív AT dudníkcf ustanovkaavinitdlânanesennâbagatošarovihfunkcíonalʹnihpokrittív AT sagalovičvv ustanovkaavinitdlânanesennâbagatošarovihfunkcíonalʹnihpokrittív
first_indexed	2025-11-25T09:52:21Z
last_indexed	2025-11-25T09:52:21Z
_version_	1849755559646986240
fulltext	336 ВСТУП Постійно зростаючі вимоги сучасної техніки обумовлюють необхідність розробки нових прогресивних технологій і матеріалів з надви- сокими функціональними характеристиками. Ці питання особливо гостро постають в тих галузях, які є визначальними для розвинутих країн у конкурентній боротьбі. Це, зокрема, стосується авіабудування, космічної галузі, машинобудування та деяких інших, в яких Україна ще має досить значний потенціал в конкурентній боротьбі з іншими країнами світу. Вдовольнити вимогам, найчастіше супе- речливим, до властивостей поверхні (висока твердість і зносостійкість, високі антифрик- ційні характеристики) та об’ємним власти- востям (висока міцність та ударна в’язкість) можна шляхом створення композицій з по- шаровим розміщенням матеріалів, які вико- нують різні функції. Найбільш успішне вирішення цих проблем забезпечують технології модифікування по- верхневих шарів контактуючих матеріалів і нанесення зносостійких та антифрикційних УДК 621.793.7 УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ А.В. Сагалович, А.В. Кононихін, В.В. Попов, C.Ф. Дуднік, В.В. Сагалович ВАТ “ФЕД” (Харків) Україна Надійшла до редакції 21.12.2010 Для нанесення функціональних багатошарових композиційних покриттів розроблено і створено експериментально-технологічне обладнання – автоматизована система AVINIT, яка дозволяє реалізувати комплексні методи нанесення покриттів (плазмохімічні CVD, вакуум-плазмові PVD (вакуум-дугові, магнетронні), процеси іонного насичення та іонної обробки поверхні), об’єднані в одному технологічному циклі. Проведена реконструкція технологічного обладнання на основі комп’ютерізації керування технологічним процесом і розроблені програмні продукти дозволяють наносити нано- і мікрошарові багатокомпонентні покриття на прецизійні поверхні високого класу чистоти для застосування в парах тертя прецизійних вузлів агрегатобудування. Ключьові слова: вакуумно-плазмові багатокомпонентні багатошарові, наношарові покриття. Для нанесения функциональных многослойных композиционных покрытий разработано и создано экспериментально-технологическое оборудование – автоматизированная система AVINIT, которая позволяет реализовать комплексные методы нанесения покрытий (плазмо- химические CVD, вакуум-плазменные PVD (вакуумно-дуговые, магнетронные), процессы ионного насыщения и ионной обработки поверхности), объединенные в одном технологическом цикле. Проведена реконструкция технологического оборудования на основе компьютеризации управления технологическим процессом и разработанные программные продукты позволяют наносить нано- и микрослойные многокомпонентные покрытия на прецизионные поверхности высокого класса чистоты для применения в парах трения прецизионных узлов агрегатострое- ния. Ключевые слова: вакуумно-плазменные многокомпонентные многослойные, нанослойные покрытия. It was worked out and was made technological equipment an automotized system Avinit, wich gives possibility to realize complex coating depositiong methods (plasmachemical CVD, vacuum-plasma PVD (vacuum arc, magnetron), processes of ion saturation and ion surface processing), incorporated in one technological cycle. Reconstruction of technological equipment on the basis of the computerization of process control and developed software products allow to apply nano-and micro- layered multi-coating on the surface of high precision with low roughness for use in precision friction pairs of hydrulical units. Keywords: vakuumno-plasma multicomponent multilayered, nanolayered covering.  А.В. Сагалович, А.В. Кононихін, В.В. Попов, C.Ф. Дуднік, В.В. Сагалович, 2010 337ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 покриттів для покращення триботехнічних характеристик пар тертя. Без покриттів різного функціонального призначення не можна уявити сучасну тех- ніку та подальший прогрес в усіх сферах її застосування. Все більш високі вимоги до властивостей матеріалів та комплексний ха- рактер цих вимог стимулює постійний пошук нових матеріалів та технологій їх отримання. Нанесення покриттів на ті або інші мате- ріали не просто покращує їхні властивості, а приводить до створення нового композицій- ного матеріалу з властивим йому комплексом характеристик. Найновіша тенденція у створенні нових сучасних матеріалів з рекордними характе- ристиками по шорсткості, зносостійкості, мо- жливості працювати в екстремальних умовах пов’язана із дослідженнями та розробкою на- ноструктурних матеріалів та нанотехнологій. Це стосується і покриттів – одного з ефек- тивних засобів розширення можливостей застосування тих чи інших матеріалів. Пе- рехід до нанодіапазону дозволяє формувати багатокомпонентні композиції із структур- ними елементами, які мають розміри від де- кількох сотень до одиниць нанометрів. Такі матеріали порівняно із матеріалами такого ж складу із звичайною структурою можуть мати в декілька разів вищі відповідні характерис- тики за трибологічними та іншим властивос- тями. В провідних країнах світу розробка на- дійних засобів створення наноматеріалів та нанооб’єктів з потрібними і програмованими властивостями, включаючи розробку нових і модернізацію існуючих методів, є найбільш інвестованим напрямком. Зокрема, це стосу- ється літакобудування, двигунобудування та агрегатобудування, де в багатьох випадках традиційні матеріали та технології їх отри- мання вичерпали свої можливості в забез- печенні постійно зростаючих вимог до тех- нічних характеристик нових агрегатів. У сві- товій практиці машинобудування провідні фірми США, Японії, Німеччини, Швеції, Швейцарії та ін. стрімко нарощують об’єми використання багатокомпонентних зміцнюю- чих наноструктурних покриттів, що забез- печує значне підвищення ресурсу та ефектив- ності роботи машин та обладнання. Серед методів нанесення покриттів особ- ливе місце займають методи формування по- криттів із іонізованих атомарних і молеку- лярних потоків. Можливість змінювати енер- гію іонізованих частинок потоку речовини, що конденсується, в широких межах (від оди- ниць до сотень і тисяч електрон-вольт) дозво- ляє ефективно впливати на більшість важли- вих у практичному застосуванні характерис- тик покриттів (щільність, адгезію, структуру та інші) і завдяки цьому досягати найвищих значень відповідних показників порівняно з іншими методами. Важлива особливість, що виділяє означені вище методи, є можливість створювати багатокомпонентні композиційні матеріали у нерівноважних умовах їх фор- мування. Дуже актуальна проблема створення нових матеріалів для агрегатобудування. Перехід до виробництва нових конструкцій і агрегатів потребує суттєвого підвищення надійності і ресурсу цих систем, що неможливо без ство- рення нових матеріалів із значно підвищени- ми характеристиками, перш за все, триболо- гічними властивостями. Впродовж багатьох років нами прово- дяться інтенсивні дослідження і розробки багатокомпонентних багатофункціональних покриттів та методів їх нанесення на поверхні з прецизійною обробкою, яку потребують де- талі вузлів сучасних агрегатів літакобудуван- ня, космічної техніки та інших галузей [1 – 6]. Такі поверхні мають шорсткість не гірше 12 класу чистоти обробки, допуски в розмірах на рівні 1 мкм і менше і у більшості випадків не можуть доопрацьовуватись після нанесен- ня покриття, що потребує розробки спеціаль- них методів нанесення покриттів, які могли б забезпечити такі вимоги. Багатокомпонентні багатошарові покриття продемонстрували більш високі показники зносостійкості та трибологічні характерис- тики порівняно з одношаровими покриттями на основі однієї сполуки. Найкращі триболо- гічні властивості (підвищення зносостійкості і зниження коефіцієнта тертя ковзання) по- казали разроблені нами багатокомпонентні багатошарові покриття типу AVINIT – пари багатошарові покриття AVINIT C/P 300 (на основі системи Ti-Al-N), та покриття AVINIT C/Р 200 (на основі системи Mo-N). А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ 338 На основі досвіду та результатів поперед- ніх робіт у галузі отримання покриттів та плівкових матеріалів основна ідея полягає в тому, що · досягнення поставленої мети передбачає- ться за рахунок використання комплексних плазмохімічних та вакуум-плазмових проце- сів, активованих нерівноважною низькотем- пературною плазмою, у сполученні із іонно- плазмовим модифікуванням поверхні; · перехід до нанодіапазону для нанесення багатокомпонентних, в тому числі, багатоша- рових та наношарових покриттів, що зумо- влено їхніми широкими можливостями фор- мування покриттів із різних матеріалів у різ- ному структурному стані, в тому числі наноструктурному, забезпечуючи при цьому одержання наноплівок з наперед заданими характеристиками максимальну щільність, адгезію та інші характеристики якості по- криття. Передбачається відпрацювати процеси отримання багатокомпонентих плівкових ма- теріалів з наношаровими нанокомпозицій- ними покриттями, які мають величезний по- тенціал у створенні матеріалів з комплексом унікальних властивостей завдяки можливості поєднання в найрізноманітніших комбінаціях різних матеріалів та варіації товщини шарів. Правильний вибір індивідуальних матеріалів шарів, методів осадження та оптимізація па- раметрів створюють передумови синтезу ма- теріалів з унікальними електрофізичними, магнітними, фізико-хімічними властивостя- ми, в т.ч. з виключно високою твердістю, міц- ністю, хімічною стабільністю, низьким кое- фіцієнтом тертя і підвищеною зносостій- кістю. Стратегічною перспективною метою дан- ного комплексу робіт є створення комплекс- ними плазмохімічними та вакуумно-плазмо- вими методами нових матеріалів та проми- слових технологій нанесення багатошарових та наношарових іонно-плазмових та плазмо- хімічних покриттів і впровадження їх у серій- не виробництво нових виробів авіаційно- технічного призначення на ХМЗ “ФЕД” для поступового підвищення ресурсів виробів і підвищення надійності їх роботи шляхом використання розроблених нанотехнологій. В серійному виробництві гідравлічних аг- регатів запровадження у вузлах тертя нано- структурних та наношарових матеріалів здат- не забезпечити високу надійність роботи се- рійних та нових конструкцій агрегатів і збіль- шити настановний і міжремонтний ресурс у 5 – 20 разів. АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРНИХ ТА ПАТЕНТНО-ІНФОРМАЦІЙНИХ ДАНИХ Аналіз літературних та патентно-інформа- ційних матеріалів показує, що існує доволі широкий спектр методів та обладнання, що застосовуються при нанесенні різного класу захисних та зміцнюючих покриттів. Так, для нанесення металевих покриттів різного тех- нологічного призначення розповсюджені ме- тоди, засновані на термічних процесах і ви- користанні рідких середовищ. Суттєвими не- доліками цих методів є недостатня адгезія по- криття, наявність великої кількості рідких хі- мічно активних відходів, використання шкі- дливих хімічних реагентів, токсичність виді- лень, що виникають у процесі нанесення покриттів. Для усунення або зменшення шкідливого впливу токсичних відходів вироб- ництва на організм людини та навколишнє середовище створюють потужні та вартісні вентиляційні системи, очисні споруди. Інші методи нанесення покриттів, такі як плазматронний, детонаційний, термохіміч- ний стосовно задач, що вирішуються також мають ряд недоліків, зокрема, низьку щіль- ність покриттів, неможливість отримання складних покриттів на основі тугоплавких матеріалів, із заданою структурою покриттів та поганою керованістю процесом нанесення покриттів. Найбільш перспективними альтернатив- ними методами осадження покриттів з зада- ними властивостями є вакуумно-плазмові методи (іонно-плазмові та плазмохімічні), які характеризуються високою ефективністю, екологічною чистотою, достатньою продук- тивністю та керованістю процесом нанесення покриттів, які дозволяють створювати необ- хідну структуру для забезпечення суттєвого підвищення експлуатаційних властивостей виробів з покриттями. УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 339ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 Провідне місце у багатьох сферах промис- лового виробництва різноманітних виробів сучасної техніки, яке посіли вакуумні техно- логії нанесення покриттів, стало можливим завдяки успіхам як в розробці технології фор- мування високоякісних покриттів різного функціонального призначення (захисних, зносостійких, оптичних та інших), так і ство- ренню відповідного промислового обладнан- ня для нанесення покриттів. Подальший прогрес у застосуванні ваку- умних покриттів пов’язаний із розробкою технологій та обладнання, які б забезпечува- ли можливість одержання багатофункціо- нальних складних покриттів з високою од- норідностю, відтворюваністю за складом та іншими характеристиками. В табл. 1 наведені основні технічні дані промислових установок, що реалізують спо- соби магнетронного розпилення, реактивного електронно-плазмового напилення, конден- сації з металевої плазми при іонному бомбар- дуванні, що випускаються в країнах СНД. Провідні організації та фірми, що спеціа- лізуються в сфері обладнання для іонно- плазмового нанесення покриттів, наведені в табл. 2. Таблиця 1 Характеристики іонно-плазмових установок СНД Характе- ристики ННВ 6.6- И1 ННВ 9.5- И1 ИЭТ 8-И2 Юни- он Пуск 81-1 Бу- лат ВУ-1Б Розміри ро- бочої каме- ри: Діаметр, мм Довжина, мм 600 600 900 500 900 500 700 500 360 460 700 500 600 510 Розміри де- талей, що покривають- ся Діаметр, мм.Довжи- на, мм 200 250 200 250 200 250 150 250 200 200 200 250 60 200 Кількість випаровува- чів, шт. 3 4 2 2 1×2 3 1 Швидкість осадження, покриттів, мкм/г 10 ÷ 30 10 ÷ 30 10 ÷ 30 – 40 6 ÷10 6 Маса уста- новки, т 3,4 3,0 1,9 3,15 1,5 2,8 – Площа для розміщен- ня, м2 15 – 24 17,5 30 30 24 Таблиця 2 Наймену- вання ор- ганізації, фірми з ви- з наченням країни Науково-те- хнічний до- робок (но- мер охорон- ного доку- менту) Технічна сутність нових рішень та очікуєме покращення показників об’єкту IBM Corp., USA Патент США 4448802 Спосіб та установка для осадження матеріалу у вакуумі із застосуван- ням дугового розряду і пучка елект- ронів. Установка має вакуумовану випарювальну камеру, пристрій для генерування низьковольтної дуги між катодом та анодам, електронну гармату для бомбардування мате- ріалу електронами. Установка ано- да, катода і гармати забезпечує про- ходження дуги та електронів між ка- мерами, причому траєкторія розря- ду охоплює пучок електронів. IBM Corp., USA Патент США 4439057 Патент-ана- лог заявка ЕПВ 0068087 Спосіб випарювання з використан- ням точкового джерела випромі- нювання відрізняється викорис- танням променевої енергії для на- грівання верхньої частини мета- левої маси. Varran Associates Inc., USA Патент США 4416759 Установка для напилення з захис- ним екраном для визначення тов- щини напилюємих плівок. Захис- ний екран складається з первинного екрану, встановленого між катодом та підтримувачем підкладинки, і до- поміжного утворюючого продов- ження первинного екрану в напрям- ку підтримувача підкладинки. До- поміжний екран призначений для захисту від поперекового руху роз- пилюємих атомів, які знову спря- мовуються в зону дії первинного ек- рана за рахунок зіткнення, що веде до розсіювання газу. Varran Associates Inc., USA Патент США 4238525 Спосіб та пристрій для нанесення у вакуумі тонкошарових покриттів з використанням електронних про- менів. Нагрів здійснюють за допо- могою електронів, відбитих поверх- нею ванни, заповненої випарюємим матеріалом. З цією метою у корот- ких сторін тигля генерують як міні- мум два електронних проміня і спрямовують їх під кутом 80° на половину поверхні ванни. Leybold Heracus GmbH, Germany Заявка ФРГ № 3228311 Патенти- аналоги: Заявка Великоб- ританії № 2126255, Заявка Франції № 2531104 Випарювальний тигель для уста- новки вакуумного напилення являє собою металевий елемент з заглиб- ленням для матеріалу, що випарову- ється, причому металевий елемент має канал охолодження. Для того, щоб ефективно запобігти погіршен- ню тепловіддачі в тиглі запропоно- вано розмістити в каналі по меншій мірі один спрямовуючий пристрій, що забезпечує турбулізацію потоку заповнюючої канал охолодження рідини. Siemens AG, Germany Патент ФРГ № 2624005 Спосіб нанесення тонких покрит- тів на підкладинки іонним напи- ленням передбачає випарювання наносимого в якості покриття мате- ріалу з тигля з використанням елект- ронно-променевого випарювача, причому між матеріалом, що знахо- диться в тиглі, та підкладинкою створюють високу різницю потен- ціалів. Спосіб відрізняється тим, що в просторі між тиглем з матеріалом, що випаровується та підкладинкою частинки матеріалу іонізуються ви- сокочастотним електричним полем. А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ 340 Розробки в галузі плазмохімічного способу осадження представлені в табл. 3. Проведений аналіз патентних та науково- технічних матеріалів підтверджує перспекти- вність застосування вакуум-плазмових та плазмохімічних процесів для нанесення фун- кціональних покриттів при умові розробки спеціалізованого обладнання. Беручи до уваги важливість практичної реалізації результатів досліджень, при виборі методів і обладнання для нанесення покрит- тів віддали перевагу тим, які пройшли достат- ньо широку апробацію та мають промислові Продовження таблиці 2 Siemens AG, Germany Заявка ФРГ № 2930373 Патенти- аналоги: Заявка Великоб- ританії № 2054659, Заявка Франції № 2462487 Спосіб отримання прозорих елект- ропровідних шарів з оксиду індію на чутливих до нагріву підкладин- ках катодним розпиленням, суть якого в тому, що напилення ведуть в атмосфері водяної пари, що є газо- подібним реагентом, тиск якого складає 10–3 – 103 мбар. Підкладин- ки, чутливі до дії температури при нанесенні шарів, охолоджують во- дою. Спосіб може бути використа- ний для нанесення покриттів на різні підкладинки, навіть термічно нестабільні. Мапуси- та денкі сангьо К.К., Японія Заявка Японії 57-2150 Пристрій для іонного напилення. Над джерелом парів речовини розміщена камера генерування плазми. Для спрямування іонів речовини, що напилюється застосовують пристрій для формування спрямовуючого електричного або магнітного поля. Мапуси- та денкі сангьо К.К., Японія Заявка Японії 59-29107 Спосіб та пристрій для формування плівки з тонкоподрібнених части- нок, отримуємих при дії на осаджу- ємий матеріал потоку газу, збуджує- мого із застосуванням високочас- тотної котушки в середовищі газу з тиском 0,1 – 10 мм.рт.ст. Спосіб вакуумного напилення. Про- понується проводити попередній розігрів речовини, що випаровуєть- ся в середовищі водневої плазми або в плазмі суміші газів, які містять водень. Така плазма є потужним відновлювачем, підвищує чистоту поверхні розплаву. Міцубиси денкі К.К., Японія Патент Японії 58-77570 Випарювач для вакуумного напи- лення. Метою винаходу є підви- щення рівномірності та однорід- ності тонких плівок, що наносяться на підкладинку. Пропонований ви- парювач складається з 3-х розміще- них одна під одною пластин. Нижня пластина, що має форму човника, містить випарюємий матеріал. Се- редня та верхня пластини служать екранами. К.К. Хі- таті Сей акусьо, Японія Заявка Японії 59-1799778 Пристрій для випарювання матері- алів у вакуумі, в якому нагрів мате- ріалу, що випаровується здійснює- ться електронним бомбардуванням. Джерелом електронів є дуговий роз- ряд, що збуджується за допомогою допоміжного термоелектронного джерела. Випарювальна камера для нане- сення на підкладинки тонких шарів осадженням у вакуумі. Виділення парів регулюють за допомогою ме- ханічного елемента, діючого на от- вір для виходу парів. Механічний елемент являє собою заглушку от- вору для виходу парів. Baltzers AG, Швейца- рія Патент Швейцарії № 645137 Патенти- аналоги Заявка ФРН 3206882 Заявка Франції 2501725 Заявка Франції № 2551458 Таблиця 3 Найменування та характеристика розробки Установки моделі РК-1231 РД, РК-2430 РД. Плазмоактивоване осадження. Діаметр камер відповідно 300, 650 мм, висота 200 мм, діа- метр електродів 250 та 550 мм, максимальна кількість пластин діаметром 75 мм, відпо- відно 4 та 28 шт. Високочастотний генератор використову- ється на стадії плазмохімічного очищення і осадження покриттів. Загальна потужність генератора досягає 500 Вт (РК-12) и 3 кВт (РК-24), робоча частота 13,5 МГц. Швидкість осадження до 500 А/хв. Організація, фірма, країна Plasma- Therm, Inc., USA В установках передбачена розвинена система ліній газонапуску. По центру камер створю- ється зона рівномірного нагріву довжиною 560 мм. Для установок LPCVD/110 и LPCVD/ 127 характеристики діаметрів камер заванта- ження 105 мм та 163 мм відповідно, кількість пластин діаметром 77 мм - 100 та діаметром 125 мм - 200 шт. Elmatec. Electronics, GB Установка “Plasmader-300”. Реакційна камера має розміри 840×660×240 мм. Ємність – 88 пластин діаметром 50 мм. Швидкість осад- ження нітриду кремнію до 800 А/хв. Tegal Corp., USA Установка серії “СР” для плазмохімічного осадження. Швидкість осадження шарів ніт- риду кремнію біля 200 А/хв. Розміри CPD- 1114 наступні: 1650×1220×1440 мм, потуж- ність живлення головного блоку 10 кВА, а високочастотної системи 2 кВА. Ulva Corp., Japan Реалізуються процеси отримання плівок нітриду кремнію із швидкістю осадження до 300 А/хв. Ємність – 108 пластин діаметром 75 мм. Advanced Semicon- ductor Materials America Inc., USA Установка для нанесення покриттів в плазмо- збагаченому середовищі. Ємність камери: 160 пластин діаметром 75 мм. Габарити установ- ки 5200×900×1900 мм. Швидкість осадження 200 А/хв нітриду кремнію з необхідними легуючими домішками. Розроблені установки для отримання епітак- сіальних шарів кремнію, нітриду кремнію. Детальні відомості про параметри процесу осадження та характеристиках установок не приводяться. AST-Elekto- nik GmbH, Germany Установки серії VIS 100, 350, 750. Усі уста- новки модульного типу. Робочі модулі вклю- чають магнетронні та хімічні способи осад- ження. Baltzers, Ліхтенштейн В установках типу А400 и А800 в єдиній ви- робничій ланці суміщені камери різного призначення як для реактивного та нереак- тивного магнетронного розпилення, так і хі- мічного осадження. Розміри камер 400×800 та 800×1200 мм. Камери відкачуються до ва- кууму не гірше 10–6 мбар. Цикл нанесення по- криттів до 90 сек. Leybald AG, Germany УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 341ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 аналоги або можуть бути доведені до проми- слового використання з мінімальними вит- ратами коштів і часу. З урахуванням поставлених задач в якості базових вибрані методи, які реалізують ваку- ум-дугове, магнетронне та плазмохімічне осадження, та відповідне обладнання для їх реалізації. УСТАНОВКА “AVINIT” ДЛЯ НАНЕ- СЕННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ БАГАТОШАРОВИХ ПОКРИТТІВ КОМ- ПЛЕКСНИМИ ІОННО-ПЛАЗМОВИМИ ТА ПЛАЗМОХІМІЧНИМИ МЕТОДАМИ Згідно загальних вимог установка “AVINIT” повинна забезпечити отримання багатоша- рових композиційних функціональних по- криттів на деталі з поверхнями різної геомет- рії з прецизійною обробкою за рахунок ви- користання комплексних CVD та PVD мето- дів з можливістю проведення в одному техно- логічному циклі іонно-плазмового модифі- кування поверхні. У зв’язку з цим мета даної роботи склада- лася у розробці експериментально-техноло- гічного обладнання для нанесення багатоша- рових покриттів з використанням іонно-плаз- мових та плазмохімічних методів шляхом мо- дернізації існуючого промислового обладнан- ня іонно-стимульованого осадження та обла- днання діагностики нанорозмірних покрит- тів за рахунок введення в склад обладнання нових мікропроцесорних системи живлення, синхронізації та управління процесами син- тезу і діагностики і розробки комплексу мето- дів контролю технологічних параметрів в процесі нанесення покриттів для цілеспрямо- ваного керування технологічним процессом. Створене нами комплексне іонно-плазмо- ве та плазмохімічне обладнання “AVINIT” для одержання багатокомпонентних багато- шарових матеріалів та покриттів являє собою складний високовакуумний агрегат з високою енергетичною насиченістю джерелами жив- лення різного типу (газофазні та вакуум-дуго- ві випарювачі, джерела магнетронного розпи- лювання постійного та ВЧ струму, резистив- ного нагріву, пристрою іонного травлення та очищення). Комбіновані методи нанесення покриттів “Hi-Tech”, реалізовані в установці “AVINIT” Основні технічні характеристики обладн- нання “AVINIT” для нанесення покриттів на- ступні: АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА НАНЕ- СЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТ- ТІВ УСТАНОВКИ “AVINIT ” Багатоцільова комплексна установка “AVINIT” забезпечує режим роботи при використанні будь-яких випарюючих пристроїв, систем та приладів контролю, що входять до її складу, при цьому допускається одночасна робота усіх однотипних випарювачів або почергова (в будь-якій послідовності) різнотипних ви- парюючих пристроїв. Вирішення задачі одер- жання багатофункціональних покриттів з не- обхідними характеристиками багато в чому пов’язано з забезпеченням можливості най- більш повного контролю технологічних пара- метрів та їх підтримання і керування в авто- матичному режимі. При розробці конструкції установки “AVINIT” та її вузлів передбачена можливість дистанційного керування і конт- ролю за їх станом (положенням) за допомо- гою відповідних приводів і датчиків. Установка “AVINIT” орієнтована не тільки на якийсь конкретний технологічний процес, а передбачає можливість реалізації різних технологічних процесів, в яких можуть вико- Газовазний плазмохімічний Вакуумно-дуговий Магнетронний Вакуумне дифузійне насичення Іонне насичення (азотування, цементація) Імплантація Іонне травлення Іонне очищення Іонне полірування 70 КвТ Габарити 4000×2500×3000 мм Маса не більше 3000 кГ температура прогріву камери 80 °С кількість газофазних джерел 1 кількість дугових джерел 3 кількість магнетронних джерел 2 кількість реакційних газів 4 найбільша електрична потуж- ність не більше максимальний розмір оброблюємих деталей 400×400×800 мм швидкість осадження покриттів від 1 до 50 мкм/год А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ 342 ристовуватися різні методи нанесення по- криттів і засоби попередньої обробки під- кладинки. Для реалізації процесів контрольованого формування багатокомпонентних нано- та мікроструктурних покриттів необхідна бага- топараметрична система керування роботою технологічного обладнання. Формування наноношарових покриттів з розмірами одиночних шарів на рівні від де- кількох нанометрів та стабільність їх відтво- рення потребує як наскрізної синхронізації в керуванні та підтримці на заданому рівні всіх параметрів процесу нанесення покриттів, так і їх невпинної реєстрації, чого не можна за- безпечити без відповідної системи керування та контролю за параметрами роботи облад- нання. Серійне обладнання для вакуум-плазмо- вого напилення, розповсюджене в країнах СНД (“МИР”, “Булат-3”, “Булат-6”, “Булат-9”, ВУ-2МБС, ННВ-6.6И1 тощо), має систему ке- рування роботою дугових джерел напилення, яка дозволяє вести процес в постійному або періодичному режимі роботи дугових джерел. Періодичний режим здійснюється за допо- могою електронно-релейної схеми з тайме- рами, які задають час роботи і паузи джерел. Проміжки цих інтервалів складають від 1 – 3 секунд до 30 – 60 секунд. При нанесенні бага- токомпонентних покриттів з двох або трьох дугових джерел така система керування, в принципі, дозволяє задавати середнє значен- ня у співвідношенні компонентів матеріалів у покритті за рахунок різного співвідношення часу роботи і паузи відповідних дугових джерел напилення. Але робота таймерів, які задають проміжки часу, не має між собою синхронізації, тому на макрорівні склад по- криття в той чи інший момент росту покриття абсолютно некерований і має випадковий характер. Цей недолік системи керування не дозволяє формувати в імпульсному режимі композиційні покриття типу “метал-мета- лоїд” з використанням плазмохімічних про- цесів, якщо створення металоїду проходить за рахунок взаємодії металу з атмосферою реакційного газу, оскільки система напуску і підтримки заданого рівня тиску реакційного газу у вакуумній камері також не має синхро- нізації з системою керування роботою дуго- вих джерел напилення. Для нанесення функціональних наношаро- вих композиційних покриттів нами розроб- лена експериментально-технологічне облад- нання – автоматизована система AVINIT, створена шляхом модернізації існуючого про- мислового обладнання іонно-стимульованого осадження та обладнання діагностики нано- розмірних покриттів за рахунок введення в склад обладнання нових мікропроцесорних систем живлення, синхронізації та управлін- ня процесами синтезу і діагностики і розроб- ки комплексу методів контролю технологіч- них параметрів в процесі нанесення покрит- тів для цілеспрямованого керування техноло- гічним процесом. Найбільш прийнятною, з точки зору мож- ливості формування багатокомпонентних нано- та мікроструктурних покриттів з конт- рольованим складом з використанням ваку- ум-плазмових та плазмохімічних процесів, є розроблена нами технологія наскрізної син- хронізації роботи джерел напилення, джерел подачі прискорюючого потенціалу до виробу, що покривається, та системи напуску реак- ційних газів та інших систем установки по заданій програмі з використанням ЕОМ для керування технологічним процесом осаджен- ня покриттів і вести протоколювання всіх важливих параметрів роботи установки впро- довж усього технологічного циклу. В даній роботі вимоги до модернізованої системи керування та контролю технологіч- них параметрів визначались з урахуванням конкретних технічних характеристик наявно- го обладнання AVINIT, формування багато- компонентних нано- та мікроструктурних по- криттів з контрольованим складом з викорис- танням вакуум-плазмових та плазмохімічних процесів. Для забезпечення вимог до системи керу- вання параметрів обладнання для нанесення наношарових покриттів була передбачена розробка допоміжних систем керування ро- ботою високовольтного та дугових джерел живлення установки, блоку подачі реакцій- ного газу в вакуумну камеру, деяких інших блоків та створити модуль дистанційного ав- томатизованого керування роботою всіх сис- УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 343ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 тем та виконуючих механізмів установки. Для створення системи контролю параметрів роботою установки була розроблена система збору, передачі, реєстрації, накопичування та обробки інформації від усіх систем та меха- нізмів установки. Природно, що всі перерахо- вані вимоги до системи керування та контро- лю параметрів установки можна задовольни- ти тільки на базі застосування мікропроце- сорної техніки. З урахуванням цього при мо- дернізації наявного обладнання замість штат- ної електронно-релейної схеми з таймерами було використано, з одного боку, релейну схе- му з комп’ютерним керуванням з широким спектром можливостей керуванням як періо- дами, так і порядком роботи джерел напилен- ня та, з іншого боку, мікропроцесорним ке- руючим пристроєм, що дозволяє більш точно регулювати параметри кожного з джерел на- пилення. Мікропроцесорна частина і ком- п’ютерна система керування мають протокол обміну і можуть бути синхронізовані у часі, можливість регулювання параметрів джерел напилення дає змогу отримувати градієнтні покриття. Під керуванням комп’ютерної ж системи знаходиться і напуск реакційних га- зів у вакуумну камеру. Система напуску газів і система керування джерелами напилення також можуть синхронізуватися у часі. Щодо інших можливостей мікропроцесорної під- системи то вони включають в себе керування системою відкачування вакуумного об’єму (як ручний, так і автоматичний режими), ке- рування високовольтним джерелом потен- ціалу зміщення (як ступенево, так і плавно), а також керування системою дугогасіння для високовольтного джерела потенціалу зміщен- ня (що забезпечує швидкий < 20 мсек рівень реагування на дуговий розряд, і залишає під- кладинку неушкодженою). Крім цього, до системи керування джере- лами напилення входить плата аналого-ци- фрового перетворювача (з датчиками та з блоком відповідних нормалізаторів сигналів), який дозволяє збирати дані і вносити корек- тиви у технологічний процес чи робити архів технологічних процесів. Система збору даних реєструє наступні ос- новні параметри: струм дуги дугових випарю- вачів, тиск у реакційному об’ємі (з термопар- ного і іонізаційного перетворювачів, темпе- ратуру підкладинки (з ІЧ-пірометру), іонний струм, що тече крізь підкладинку, і звісно, по- тенціал зміщення. Блок-схема модернізова- ної установки AVINIT приведено на рис. 1. Датчиками для системи збору даних є дат- чики Холла (для реєстрації струму джерел на- пилення), ІЧ пірометр зі спектральною чут- тєвістю у діапазоні 8 – 14 мкм, іонізаційний та термопарний перетворювачі тиску, шунт та додатковий резистор для іонного току та напруги джерела високовольтного зміщення. Кожен з мікропроцесорних блоків має свою систему збору оперативних даних, що не потрапляють до комп’ютерної системи збору і не зберігаються. Система керування дозволяє операторові проводити процес як у покроковому режимі (відпрацювання), так і в програмному (авто- матичному), і в тому, і в іншому режимі реє- страція даних безперервна. У системі реалізовано як пакетний режим керування (автоматичний режим), так і інте- рактивне керування за допомогою графічного інтерфейсу. Вигляд панелей керування наве- дено на рис. 2. З урахуванням специфіки реалізуємих про- цесів осадження покриттів система збору да- них та реєстрації забезпечує: • оперативний контроль всіх значущих тех- нологічних параметрів процесу нанесення покриттів впродовж проведення всього технологічного процесу; • можливість візуалізації та контролю зада- них технологічних параметрів, їх відхи- лення від заданих технологічних режимів і вивід цієї інформації на дисплей у вигля- ді, зручному для оператора; • збереження інформації в пам’яті з мож- ливістю виводу протоколу як всього про- цесу, так і в заданий момент часу на різних стадіях; Рис. 1. Блок-схема установки AVINIT. А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ 344 • архівування усіх процесів, що виконуються при нанесенні покриттів; • широкі можливості по статистичній об- робці інформації і представленню про- токолів у графічному вигляді; • можливість об’єктивної паспортизації технологічного процесу незалежно від оператора, що дозволяє використовувати протокол техпроцесу в якості документу, який підтверджує відповідність харак- теристик покриття вимогам, закладеним в карті технологічного процесу. Розроблена і виготовлена нами система до- пускає суттєве масштабування і досить недо- роге і значне підвищення як швидкодії і точ- ності, так і кількості каналів вимірювання/ керування. На модернізованій установці “AVINIT” використовується система збору даних і керування в наступній конфігурації: − шість мікропроцесорних блоків керування на всіх функціональних вузлах установки, кожний забезпечує 8 каналів 10-розряд- ного АЦП та до 40 каналів цифрового (релейного) керування, 2 канали ШИМ, а також компараторні входи, входи лічиль- ників та годинник реального часу для син- хронізації процесів (джерела живлення, відкачна система, система напуску газів, система керування). Мікропроцесорні блоки можуть здійснювати керування як по закладеній у них програмі керування, так і виконуючи команди в покроковому режимі від комп’ютера − два 8-канальних 12-бітних АЦП до 100000 вибірок в секунду (збір та обробка основ- них параметрів процесів) − один 1-канальний 16-бітний АЦП до 1000000 вибірок в секунду (калібровка та обробка критичних до часу процесів) − один 8-канальний блок прямого керування найбільш критичними параметрами без- посередньо від комп’ютера. Всі аналогові сигнали нормалізуються за допомогою блоків операційних підсилювачів/ фільтрів. Всі канали керування мають гальва- нічну розв’язку з керованим пристроєм (част- ково твердотільні реле, частково релейну). Збір даних від усього комплексу АЦП і прист- роїв цифрового вводу здійснюється в базу даних MySQL, яка працює в середовищі ОС Linux. Оператор може проглядати дані як в реаль- ному часу, так і з архіву. Аналогічні можли- вості маються по центральним моментам та іншим визначеним функціям, які можливо по- будувати з набору контролюємих параметрів. Є можливість керувати доступними операто- ру функціональними можливостями установ- ки (наприклад, точність керування потенціа- лом підкладинки біля 5 В в інтервалі 0 – 2000 В, струмом дуги 1 А в інтервалі 30 – 200 А). Розмежування доступних оператору параметрів здійснено на базі системи керу- вання доступу до ресурсів OS Linux. а) б) Рис. 2. а) – панель управління високовольтним дже- релом струму; б) – панель управління системою відка- чування. УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 345ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 Зібрані дані про технологічний процес можуть бути відображені у графічному виг- ляді. На рис. 3 і рис. 4 наведені типові графіч- ні залежності головних контролюємих пара- метрів процесу від часу. На рис. 3, 4 наведені дані в “сирому” виг- ляді – після нормалізаторів і фільтрів, тобто у відносних одиницях (В). Їх калібровка вико- нується по показанням штатних приладів ус- тановки, а калібровочні коефіцієнти для від- повідних величин зберігаються окремо. З рис. 3 і рис. 4 видно, що система керуван- ня забезпечує автоматичний режим керуван- ня джерелами напилення, потенціалом змі- щення, системою напуску двох газів з на- скрізною синхронізацією у часі і роздільною здатністю менше ніж 0,1 сек. На такому ж рівні, тобто 0,1 сек, і проводилась подальша обробка даних. На рис. 4 також присутні дані з ІЧ пірометру, та дані про іонний струм крізь підкладинку, які в даному разі є вторинними, тобто некерованими, але їх характер та знач- ення відображають хід технологічного про- цесу. Використання спеціальної автоматизова- ної системи реєстрації і керування основними технологічними параметрами процесів нане- сення покриттів забезпечує ефективний кон- троль параметрів технологічного процесу на всіх стадіях, дозволяє керувати роботою дже- рел напилення, напуску та точного дозування реакційних газів, інших систем установки по довільній програмі, яка задається оператором, а також вести протоколювання всіх важливих параметрів роботи установки. Застосування розробленої системи дозво- ляє вибрати найбільш оптимальні режими та методи обробки поверхні і нанесення по- криттів або їх комбінації для досягнення мак- симального техніко-економічного ефекту при вирішенні конкретних задач, досягти строго- го паспортизованого додержання технологіч- них режимів та досягти найкращих показни- ків високої якості при нанесенні функціо- нальних покриттів в умовах серійного вироб- ництва. Дана система доволі універсальна і може бути адаптована до інших промислових тех- нологічних процесів термообробки та нане- сення покриттів. ВИСНОВКИ 1. Для нанесення функціональних багато- шарових композиційних покриттів розроб- лено і створено експериментально-техноло- гічне обладнання – автоматизована система AVINIT, яка дозволяє реалізувати комплек- сні методи нанесення покриттів (плазмохімі- чні CVD, вакуум-плазмові PVD (вакуум-ду- гові, магнетронні), процеси іонного насичен- ня та іонної обробки поверхні), об’єднані в одному технологічному циклі. 2. Для реалізації процесів контрольованого формування багатокомпонентних нано- та мікроструктурних покриттів з заданими ха- рактеристиками, проведена докорінна пере- будова керування роботою усіх систем техно- логічного обладнання на базі технології на- скрізної синхронізації роботи систем облад- нання іонно-стимульованого осадження та обладнання діагностики нанорозмірних по- криттів за рахунок введення в склад облад- нання нових мікропроцесорних системи жив- лення, синхронізації та управління проце- сами синтезу і діагностики і розробки комп- лексу методів контролю технологічних пара- Рис. 3. Фрагмент протоколу тестового випробування системи керування та реєстрації основних техноло- гічних параметрів. Рис. 4. Протокол автоматизованої системи реєстрації основних технологічних параметрів. А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ 346 метрів в процесі нанесення покриттів для цілеспрямованого керування технологічним процессом. Проведена реконструкція технологічного обладнання на основі комп’ютерізації керу- вання технологічним процесом і розроблені програмні продукти дозволили перейти до мікроконструювання функціональних по- криттів та забезпечити отримання нано- і мік- рошарових багатокомпонентних покриттів. Структура шарів забезпечується програмо- ваними узгодженими режимами роботи дже- рел плазми (як PVD, так і CVD), робочих газів (аргон та реакційноспроможні гази) і висо- кого потенціалу, що прикладається до підкла- динки. Програмованим змінюванням амплітуди та скважності імпульсів напруги, що приклада- ється до підкладинки, вище або нижче нульо- вої точки росту (в режимах розпилювання і осадження) при перервному рості не розви- ваються крупнозеренні стовбчасті структури, а зароджуються нові центри кристалізації, при цьому реалізуються дуже дрібнозеренні структури навіть при осадженні однокомпо- нентних металевих покриттів, що забезпечує покращення їх механічних та інших харак- теристик. 3. В рамках даної роботи виконано ряд апаратурних та технологічних розробок (за- стосування вдосконалених сепаруючих при- строїв, покращення діагностики плазмових та газових потоків, вдосконалення ІЧ вимірю- вань (в інфрачервоному діапазоні) темпера- турних полів виробів, що покривають, за- стосування в технологічному ланцюжку мас- спектрометрії газових і плазмових потоків, значно підвищені параметри обладнання для керування технологічним процесом в нано- режимах). При застосуванні традиційного PVD осадження при одночасній роботі одно- компонентних катодів (Me та C) в імпульс- ному або постійному режимі проведено вдо- сконалення механічних та електронних сис- тем захисту від мікродуг і модернізація като- дних вузлів та системи керування, що доз- волило суттєво розширити можливості тех- нологічного обладнання і забезпечити нане- сення якісних покриттів на прецизійні по- верхні. Покриття типу “AVINIT ” осаджуються на прецизійні поверхні високого класу чистоти до 12 – 13 класу без зниження класу чистоти поверхні. Це досягається можливістю вико- ристання в розроблюваних технологіях ефек- тивних технологій очищення поверхні – очи- щення в тліючому розряді Ar, очищення в двоступеневому вакуум-дуговому розряді (ДВДР) та очищення металевими іонами при напрузі вище нульової точки росту, а також попередженням пошкодження поверхні мікродугами, для чого в установці “AVINIT” передбачена трьохрівнева (механічна, елект- рична та електронна) система дугогасіння, що забезпечує високу якість очищення поверхні від оксидів і інших забруднень без виник- нення електричних пробоїв. Використано і вдосконалено стосовно задачі, що розв’язу- ється прямолінійний сепаратор, який забез- печує формування плазмових потоків, очище- них від мікрочастинок катодного матеріалу. Розроблені методи осадження покриттів при низьких температурах, які не перевищу- ють температур відпуску матеріалу основи, забезпечують збереження механічних харак- теристик виробів, що покриваються. 4. Ці вдосконалення дозволили вийти на якісно новий рівень подальшого модифі- кування та вдосконалення конструкцій по- криттів типу AVINIT, стабільності технологій і підвищення контролю якості при нанесенні таких покриттів для використання в деталях прецизійних пар тертя в агрегатобудуванні. ЛІТЕРАТУРА 1. Сагалович А., Дудник C., Сагалович В., Ко- ноныхин А., Попов В., Любченко А., Олей- ник А. Разработка многокомпонентных по- крытий для повышения износостойкости по- верхностей пар трения в прецизионных узлах //Физическая инженерия поверхности. – 2007. – Т. 5, № 3-4. – С. 155-164. 2. Сагалович А.В., Дудник С.Ф., Сагалович В.В. Автоматизированная система нанесения фун- кциональных нанопокрытий//Оборудование и инструмент. – 2005. – Т. 12. – С. 2-3. 3. Дудник С.Ф., Сагалович А.В., Сагалович В.В., Любченко А.П., Олейник А.К. Исследование характеристик трения и износа ионно-плаз- менных покрытий, полученных на алюмини- УСТАНОВКА AVINIT ДЛЯ НАНЕСЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОКРИТТІВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 347ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 4, vol. 8, No. 4 евом сплаве//Физическая инженерия поверх- ности. – 2004. – Т. 2, № 1-2. – С.110-114. 4. Сагалович А., Сагалович В., Дудник C., Богославцев В., Кононыхин А., Попов В., Любченко А., Олейник А. Отработка процес- сов нанесения упрочняющих и антифрикци- онных покрытий и проведение трибологичес- ких испытаний образцов с покрытиями. Из- готовление опытных образцов деталей//Сов- местный научно-технический отчет НТЦ “На- нотехнология” и НПК “Корпорация ФЭД” № НАН 12.12.06. – 2006. – 48 с. 5. Сагалович А., Сагалович В., Дудник C., Богославцев В., Кононыхин А., Попов В., Лю- бченко А., Олейник А. Проведение испыта- ний на износ бронзы Бр.010С2Н3, обработан- ной по ИТ 25.60-2003, с образцом ИГП31.603, имеющим покрытие (Ti-Al-N)//Совместный отчет НТЦ “Нанотехнология” и НПК “Корпо- рация ФЭД” № НАН 02.25.07. – 2007. – 22 с. 6. Сагалович А., Сагалович В., Дудник C., Бо- гославцев В., Кононыхин А., Попов В., Лю- бченко А., Олейник А. Отработка процессов нанесения упрочняющих и антифрикцион- ных покрытий и проведение трибологичес- ких испытаний образцов с покрытиями//Сов- местный отчет НТЦ “Нанотехнология” и НПК “Корпорация ФЭД” № НАН 4.2.08. – 2008. –146 с. А.В. САГАЛОВИЧ, А.В. КОНОНИХІН, В.В. ПОПОВ, C.Ф. ДУДНІК, В.В. САГАЛОВИЧ

Установка AVINIT для нанесення багатошарових функціональних покриттів

Institution

Ähnliche Einträge