|
121 Влияние газовой среды (окислительной) связывают с образованием на поверхности напыляемого металла пленки оксида. Смачивание поверхности зависит от степени ее окисленности [167] и от структуры окисленного слоя. При формировании покрытия выделяют три стадии: удар частицы о поверхность, адгезия и сцепление частиц с основой, адгезия и сцепление частиц между собой. При воздействии кинетической энергии удара частицы деформируются и оказывают давление на поверхность. При напылении импульсное давление -Р способствует очистке поверхности подложки в месте удара и приводит материал частицы и подложки в физический контакт. Ответственным за прочное соединение частицы с подложкой считают напорное давление, которое действует на протяжении всего времени деформации и затвердевания частицы и по длительности оно на 2 3 порядка превосходит длительность импульсного давления. В реальных условиях напорное давление г *7 может достигать 49 98 МПа при длительности действия 10' -10' сек. [159]. Расплавленные и твердые частицы в момент их удара о поверхность подвергаются хрупкой или пластической деформации. В зоне контакта напыляемой частицы она будет расплющиваться по поверхности подложки. Если время контакта несколько секунд, а толщина пограничных слоев основы и покрытия порядка микрометра, то температура в зоне контакта определяется из выражения [168]: 11 ~ *2 _ V ^2 6 ^ 2 At *к ~'г •> (4.3) где: /,, /,, tK соответственно температура покрытия и основы в зоне контакта. К; рплотность, кг/м3; Я теплопроводность, КДж/м2 К. В общем случае tK всегда ближе к температуре того материала, для которого величина JI~C р имеет более высокое значение. Адгезия покрытия с подложкой обусловлена механическим зацеплением покрытия за микронеровности поверхности, силами межфазного взаимодействия |
75 Оксиды BeOy ZnOy MgO вызывают объемную кристаллизацию стекол, которая, как правило, ухудшает смачивание, а добавки CdO, CaO, SrO, ВаО способствуют появлению поверхностной кристаллизации, которая улучшает смачивание. С ростом температуры силикатного расплава краевой угол смачивания уменьшается. Для силикатного состава стекла имеется критическая температура, при которой угол смачивания достигает максимума, составляя 155 °С, независимо от механических свойств подложки [135]. Дальнейшее увеличение температуры уменьшает краевой угол смачивания и при высоких температурах он не зависит от типа подложки. Влияние газовой среды (окислительной) связывают с образованием на поверхности напыляемого металла пленки окисла. Смачивание поверхности зависит от степени ее окисленности [136] и от структуры окисленного слоя [87]. При формировании покрытия выделяют три стадии: удар частицы о поверхность, адгезия и сцепление частиц с основой, адгезия и сцепление частиц между собой. При воздействии кинетической энергии удара частицы деформируются и оказывают давление на поверхность. При напылении импульсное давление Р способствует очистке поверхности подложки в месте удара и приводит материал частицы и подложки в физический контакт. Ответственным за прочное соединение частицы с подложкой считают напорное давление, которое действует на протяжении всего времени деформации и затвердевания частицы и по длительности оно на 2 3 порядка превосходит длительность импульсного давления. В реальных условиях напорное давление может достигать 49 98 МПа при длительности действия 10'5-10‘7 сек. [121]. Расплавленные и твердые частицы в момент их удара о поверхность подвергаются хрупкой или пластической деформации [137,138]. 76 В зоне контакта напыляемой частицы она будет расплющиваться по поверхности подложки. Если время контакта несколько секунд, а толщина пограничных слоев основы и покрытия порядка микрометра, то температура в зоне контакта определяется из выражения [139]: где /,, /2, /, соответственно температура покрытия и основы в зоне контакта. К; А теплопроводность, КДж/м2 К. В общем случае tK всегда ближе к температуре того материала, для которого величина ^Л С р имеет более высокое значение. Адгезия покрытия с подложкой обусловлена механическим зацеплением покрытия за микронеровности поверхности, силами межфазного взаимодействия (Ван-дер-Ваальсовыми силами) и химическим взаимодействием соприкасающихся фаз [95, 110]. Время контакта частицы с основой при плазменном напылении составляет от Ю0*5 до 10'7 сек. [140]. В процессе формирования покрытия при затвердевании частиц в них и в подложке возникают термические напряжения, достигающие 102 МПа [133]. В случае А\>А2 в покрытии возникают растягивающие напряжения, если Л\<Л2 сжимающие напряжения [117]. Для тел простой формы (пластина, цилиндр) напряжения 2-го рода рассчитываются на основе положений теории термоупругости [141]: *1 К ~ f2 (10) р плотность, кг/м3; £,£2(Л-Л2У (И ) E,E,fa-Xjr (12) я,ft-Mi)+(К iK feО-а)’ где А], А2 коэффициент термического расширения покрытия и основы, 1/°С; |