ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ УПРОЧНЯЮЩИХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ДУГОВОЙ ПЛАЗМЫ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-94-98Ключевые слова:
упрочнение, тонкопленочное, кремнийсодержащее покрытие, дуговая плазма, толщина, интерференцияАннотация
Упрочнение металлических поверхностей нанесением тонкопленочных кремний содержащих покрытий, осаждаемых из дуговой плазмы при атмосферном давлении, позволяет защитить их от износа и действия агрессивных сред и в конечном счете определяется эксплуатационными характеристиками таких покрытий.
Одной из основных эксплуатационных характеристик упрочняющих защитных тонкопленочных покрытий является их толщина. Определение толщины тонких пленок непосредственным измерением представляет собой трудно разрешимую техническую задачу.
В статье предлагается использование оптической интерференционной картины в системе подложка – тонкопленочное покрытие для определения его толщины. Данный подход позволяет определять и контролировать толщину покрытия не только на готовом изделии, но и непосредственно во время нанесения. Экспериментальное исследование толщины тонкопленочного кремний содержащего покрытия с помощью растрового электронного микроскопа показали, что толщина пленки находится в пределах 1,1–1,2 мкм. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных о толщине упрочняющего покрытия дали высокую сходимость результатов (12–15 %).
Возможность точного контроля толщины значительно расширяет область использования тонкопленочных, упрочняющих, кремнийсодержащих покрытий, наносимых из дуговой аргоновой плазмы при атмосферном давлении.
Полученные в ходе теоретических и лабораторных исследований результаты были использованы в условиях реального производства на крупнейшем предприятии Республики Беларусь ОАО «Мозырский нефтеперерабатывающий завод». В условиях ремонтно-механического производства была внедрена авторская установка для нанесения тонкопленочных покрытий и технологический процесс нанесения коррозионно-стойких, тонкопленочных, кремнийсодержащих покрытий на детали, работающих в условиях неабразивного изнашивания и в контакте с агрессивными средами.
Библиографические ссылки
Beta-SiC synthesis in an atmospheric pressure convection-stabilized arc / P. Kong, R. M. Young, T. T. Huang, E. Pfender // Proc.ISPC-7 Eindhoven. – 1985. – P. 674–679.
Данилин, Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок / Б. С. Данилин. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 326 с.
Вахмянин, Л. П. Тонкие аморфные пленки SiC-Si / Л. П. Вахмянин, О. А. Матвеев, В. А. Сладкова // Поверхность. Физика, химия, механика. – 1984. – № 9. – С. 58–60.
Goldfarb, V. M. Formation of SiC coatings by a thermal RF plasma / V. M. Goldfarb, H. V. Goldfarb // Prog. ISPC-7 Eindhoven. – 1985. – P. 685–691.
Палатник, Л. С. Материаловедение в микроэлектронике / Л. С. Палатник, В. К. Сорокин. – М. : Энергия, 1977. – 280 с.
Patent 1136315 FRG, MKI С01В. Verfahren zur Hestealung von Silicium Nitriden : filing date 13.09.1962 : publ. date 4.04.1963 / Herbert Dr. J., Schmidt H-V., Jiserman Hagen N. V.
Пичугин В. Ф. Материаловедение поверхности и тонких пленок / В. Ф. Пичугин. – Томск : ТПУ, 2008. – 173 с.
Патент 20453 Респ. Беларусь, МПК Н05Н 1/26 ; С23С 8/38 (2006.01). Способ нанесения упрочняющих тонкопленочных кремнийсодержащих покрытий осаждением из дуговой плазмы при атмосферном давлении : № а 20130745 : заявлено 06.05.2013 : опубл. 30.10.2016 / Голозубов А. Л., Голозубова А. А. ; заявитель МГПУ им. И. П. Шамякина // Афiц. Бюл. / Нац. цэнтр інтэлект. уласнасці. – 2016. – № 4. – С. 124.
Соснин, Н. А. Создание нового поколения интеллектуальных модулей финишного плазменного поверхностного упрочнения / Н. А. Соснин, С. А. Ермаков, П. В. Алисов // Полиплазма. Пленки и покрытия : труды 5-й Междунар. конф. – СПб., 1998. – С. 478–480.
Технология тонких пленок : справ. : в 2 т. / под ред. Л. Майссела, Р Глэнга ; пер. с англ. под ред. М. И. Елинсона, Г. Г. Смолко. – М. : Сов. радио, 1977. – Т. 1. – 664 с.
Технология тонких пленок : справ. : в 2 т. / под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга ; пер. с англ. под ред. М. И. Елинсона, Г. Г. Смолко. – М. : Сов. радио, 1977. – Т. 2. – 768 с.
Фейст, У. М. Получение пленок химическим осаждением из паровой фазы / У. М. Фейст, С. Р. Стил, Д. У. Риди // Физика тонких пленок. – М. : Мир, 1972. – Т. 5. – С. 245–341.
Freund, L. B. Thin film materials: stress, defect formationand and surface evolution / L. B. Freund, S. Suresh. – Cambridge : Cambridge University Press, 2004. – 750 с.
Голозубов, А. Л. Исследование свойств плазмохимических упрочняющих тонкопленочных кремнийсодержащих покрытий и композиции покрытие-подложка, работающих в условиях высоких контактных давлений / А. Л. Голозубов // Вестник Брестского государственного технического университета. – 2023. – № 2 (131). – С. 69–71.
Голозубов, А. Л. Исследование физико-механических свойств плазмохимических тонкопленочных покрытий, осаждаемых из дуговой плазмы при атмосферном давлении / А. Л. Голозубов // Современные технологии металлообработки : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 2005 / ФТИ НАН Беларуси. – Минск, 2005. – С. 148–151.
Mazdiyahi, K. S. Characterization of organosilicon- infiltrated porous reaction-sintered Si3N4 / K. S. Mazdiyahi, R. West, L. David // J. Amer. Ceram. Soc. – 1978. – Vol. 61, № 11–12. – Р. 504.
Голозубов, А. Л. Оптимизация процесса плазмохимического нанесения тонкопленочных кремнийсодержащих покрытий из дуговой плазмы / А. Л. Голозубов // Сварка и родственные технологии : Респ. межвед. сб. науч. трудов БГНПК ПМ, НИКТИ СП с ОП. – Минск, 2001. – № 4. – С. 108.
Голозубов, А. Л. Теоретические и технологические аспекты осаждения защитных тонкопленочных кремнийсодержащих покрытий из дуговой низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении / А. Л. Голозубов. – Мозырь : Белый ветер, 2012. – 218 с.
Механизм формирования плазмохимических тонкопленочных покрытий, полученных из дуговой плазмы / А. Л. Голозубов, Э. М. Пархимович, С. Ф. Мельников, О. П. Реут // Сварка и родственные технологии : Респ. межвед. сб. науч. труд. БГНПК ПМ, НИКТИ СП с ОП. – Минск, 1999. – С. 70.
The structural nature of SiO2/Ta2O5 multilayers on Si (100) formed by ion-beam sputter deposition / I. Kojima, B. Li, T. Fujimoto [et al.] // Journal of Physics D Appled Physics. – 1997. – № 15. – Р. 95.
Голозубов, А. Л. Термодинамическая модель получения кремнийсодержащих покрытий из дуговой плазмы // Сварка и родственные технологии : Респ. межвед. сб. научн. трудов БГНПК ПМ, НИКТИ СП с ОП. – Минск, 2001. – № 4. – С. 47.
Кудинов, В. В. Оптика плазменных покрытий / В. В. Кудинов, А. А. Пузанов, А. П. Замбржицкий. – М. : Наука, 1981. – 326 с.
Шмаков, М. Очистка поверхности пластин и подложек / М. Шмаков, В. Паршин, А. Смирнов // Технологии в электронной промышленности. – 2008. – № 5. – С. 76–80.
Кулагин, И. Д. К расчету радиального распределения температуры дугового и индукционного разрядов / И. Д. Кулагин, Л. М. Сорокин, Л. А. Дубровская // Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов : сб. статей. – М. : Наука, 1973. – С. 59–65.
Кухлинг, Х. Справочник по физике ; пер. с нем / Х. Кухлинг. – М. : Мир, 1983. – 520 с.
Шмаков, М. Очистка поверхности пластин и подложек / М. Шмаков, В. Паршин, А. Смирнов // Технологии в электронной промышленности. – 2008. – № 6. – С. 72–75.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
