Разработка технологических мероприятий по повышению эффективности процесса магнетронного напыления упрочняющих 3d-нанокомпозитных покрытий металлорежущего инструмента


Скачать 107,39 Kb.
PDF просмотр
НазваниеРазработка технологических мероприятий по повышению эффективности процесса магнетронного напыления упрочняющих 3d-нанокомпозитных покрытий металлорежущего инструмента
страница5/7
ДРУЖКОВ СТАНИСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ
Дата конвертации28.09.2012
Размер107,39 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьТехнология и оборудование механической и физико-технической обработки»
Год2012
На соискание ученой степениКандидат технических наук
1   2   3   4   5   6   7






производительности) для  конкретных  условий осуществления процесса ионно-
плазменного напыления.  
В  ходе анализа и математических преобразований зависимостей, опреде-
ляющих  процесс  ионно-плазменного  напыления,  автором  получены  математи-
ческие  модели  составляющих  скорости  процесса  напыления:  плотность  тока, 
коэффициент распыления и показатель эффективности напыления. Полученные 
математические  модели  могут  послужить  основой  для  формирования  зависи-
мости скорости напыления от физических параметров процесса напыления. 
В  третьей  главе  приводятся  результаты  практической  проверки  анали-
тически  полученных  моделей  для  оптимизации  давления  газа  в  вакуумной  ка-
мере установки магнетронного напыления модели «Unicoat 400» при непосред-
ственной  реализации  процессов  магнетронного  напыления  упрочняющих  по-
крытий,  представлена  методика  экспериментальных  исследований,  используе-
мое оборудование и материалы (рис. 1, рис. 2). 
 
 
Рис. 1. Общий вид установки магнетрон-
Рис. 2. Модель процесса магнетронного напы-
ного напыления «Unicoat 400» 
ления 
 Приводятся результаты экспериментального исследования влияния каче-
ственных  условий осуществления процесса магнетронного напыления на вели-
чину давления газа в вакуумной камере. В ходе сопоставления результатов экс-
периментов  и  расчётных  значений  давления  по  прогностической  модели  каче-
ства плазмы с применением методов математической статистики по критериям 
Пирсона и Тейла выявлена адекватность модели. 
Экспериментальные  исследования  взаимосвязи  составляющих  элементов 
скорости процесса напыления с величиной давления газа в процессе работы ду-
альной  несбалансированной  магнетронной  распылительной  системы  (рис. 1.) 
установили  необходимость  частичной  корректировки,  либо  полной  замены  ра-
нее  составленных  их  математических  описаний  более  адекватными  эмпириче-
скими аналогами. 
Корректировка  модели  коэффициента  распыления  состояла  в  замене  её 
части, соответствующей энергии ионов. Статистическая обработка результатов 
эксперимента  по  исследованию  взаимосвязи  напряжения  разряда  (эквивалент 
ионной энергии, таблица 1) и давления газа в вакуумной камере с применением 
программной среды Microsoft Excel (рис. 3.) позволила получить уравнение рег-
рессии вида 
0,21
U
281 p


,     
 
 
 
(2) 
d



10 
где Ud – напряжение разряда, В; p – давление газа, Па. 
 
 
Рис. 3.Эмпирическая зависимость напряжения 
Рис. 4. Эмпирические зависимости напряже-
разряда от давления (установка «Unicoat 400»; ма-
ния разряда от силы разрядного тока (установ-
териал ВТ1–0; рабочий газ – аргон; максимальное  ка «Unicoat 400»; материал ВТ1–0; рабочий газ 
напряжение разряда Udmax=650 В; разрядный ток  
– аргон; максимальное напряжение разряда  
Id=5 А) 
Udmax=650 В) 
На основании полученного уравнения была составлена зависимость энер-
гии  ионов  от  давления,  внесение  которой  в  модель  коэффициента  распыления 
определило  его  непосредственную  взаимосвязь  с  величиной  давления  газа  в 
камере: 
1
 9
m m
450 10
и
а


,
(3) 
2π  2
0,21
2
Е
 p
cyб
и
a
   
 
 
 
 
где Y – коэффициент распыления, атом/ион; β – функция от соотношения масс 
атома и иона; mи – масса бомбардирующего иона, кг/моль; ma – масса выбивае-
мого атома, кг/моль; Eсуб – энергия сублимации, Дж. 
Модель  зависимости  плотности  ионного  тока  от  давления  газа  была 
сформирована  на  основании  результатов  исследований  вольтамперных  харак-
теристик  (ВАХ)  магнетронной  системы  установки  «Unicoat  400»  при  различ-
ных  значениях  давления  газа  в  камере.  Статистическая  обработка  результатов 
экспериментов  позволила  получить  частные  зависимости  разрядного  напряже-
ния от разрядного тока (рис. 4). 
Полученные частные зависимости послужили основой для общей зависи-
мости напряжения разряда от силы разрядного тока: 
0,04
 329  e
Id ,
    
 
 
 
 
 
(4) 
d
где Id  – разрядный ток, А. 
Из  уравнений  регрессии  (2)  и  (4)  путём  использования  их  элементов    и 
расчёта  необходимого  коэффициента  регрессии  была  получена  общая  модель 
зависимости  напряжения разряда от силы разрядного тока и давления газа, ко-
торая  с  учётом  условий  эксперимента  впоследствии  была  преобразована  в  мо-
дель плотности ионного тока: 
0,21
  p

 2083ln
d
,
и


 
(5) 
229

  
 
   
где jи – плотность ионного тока, А/м2. 
1   2   3   4   5   6   7

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница