플라즈마 분무(또는, 즉, 확산 금속화) 효과적인 방법물리적 및 기계적 특성의 변화와 주요 표면의 구조. 따라서 장식용 및 최종 제품의 내구성을 높이기 위해 자주 사용됩니다.

플라즈마 분사의 원리

표면 코팅의 전통적인 방법과 마찬가지로 확산 금속화 동안 다른 금속 또는 합금 층이 금속 표면에 증착되며 이는 부품의 후속 사용에 필요한 특성을 갖습니다. 원하는 색상, 부식 방지, 경도. 차이점은 다음과 같습니다.

1. 고온(5000 - 6000 °C) 플라즈마는 1초 미만일 수 있는 코팅 공정의 속도를 크게 높입니다.
2. 플라즈마 제트에서 확산 금속화 동안 처리가 수행되는 가스의 화학 원소도 금속의 표면층으로 확산될 수 있습니다. 따라서 가스의 화학 조성을 조정하여 필요한 원소의 원자와 금속의 결합된 표면 포화를 달성하는 것이 가능합니다.
3. 플라즈마 제트 내부의 온도와 압력의 균일성은 최종 코팅의 고품질을 보장하며 이는 기존의 금속화 방법으로는 달성하기 매우 어렵습니다.
4. 플라즈마 스프레이는 공정 시간이 매우 짧은 것이 특징입니다. 결과적으로 생산성이 증가할 뿐만 아니라 과열, 산화 및 기타 바람직하지 않은 표면 현상이 제거됩니다.

프로세스 구현을 위한 작업 설치

전기 방전은 고온 플라즈마(아크, 스파크 또는 펄스)를 시작하는 데 가장 자주 사용되기 때문에 이 증착 방법에 사용되는 장비는 다음과 같습니다.

• 방전 발생원: 고주파 발생기 또는 용접 변환기;
• 금속화될 공작물이 배치되는 작업 밀봉 챔버;
• 고온 플라즈마가 형성되는 대기에서 가스 저장소;
• 작동 매체를 펌핑하거나 필요한 진공을 생성하는 데 필요한 압력을 제공하는 펌핑 또는 진공 장치.
• 공정 제어 시스템.

플라즈마 분사를 수행하는 플라즈마 토치의 동작은 다음과 같이 이루어진다. 스프레이 부품은 밀폐된 챔버에 고정된 후 작업 전극(분사 요소 포함)의 표면과 공작물 사이에 방전이 발생합니다. 동시에 액체 또는 기체 매체가 필요한 압력으로 작업 영역을 통해 펌핑됩니다. 그 목적은 방전 구역을 압축하여 화력의 체적 밀도를 높이는 것입니다. 고농축 플라즈마는 전극 금속의 차원적 증발을 제공하는 동시에 공작물을 둘러싼 매체의 열분해를 시작합니다. 결과적으로 원하는 화학 조성의 층이 표면에 형성됩니다. 방전 특성(전류, 전압, 압력)을 변경하여 증착된 코팅의 구조뿐만 아니라 두께를 제어할 수 있습니다.

플라즈마 압축이 컬럼 내부와 외부의 압력 차이로 인해 발생한다는 점을 제외하고 진공에서 확산 금속화 과정은 유사하게 발생합니다.

기술 장비, 소모품

전극 재료의 선택은 증착 목적과 처리되는 금속 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어, 경화 스탬프의 경우 가장 효과적인 전극은 크롬, 붕소 및 실리콘과 같은 요소와 추가로 합금된 철-니켈 합금으로 만들어집니다. 크롬은 코팅의 내마모성을 증가시키고 붕소 - 경도 및 실리콘 - 마감 코팅의 밀도를 증가시킵니다.

장식용으로 금속 화 할 때 작업 전극의 금속을 선택하는 주요 기준은 스프레이 표면의 구성과 모습. 예를 들어 구리 스퍼터링은 M1 전기 기술 구리 전극으로 수행됩니다.

프로세스의 중요한 구조적 구성 요소는 매체의 구성입니다. 예를 들어, 분무된 층에서 저항성이 높은 질화물 및 탄화물을 얻을 필요가 있는 경우 탄소 또는 질소를 포함하는 유기 매체가 가스에 존재해야 합니다.

완성된 코팅의 후처리

공정의 특성상 용사층의 밀도와 모재에 대한 접착력이 코팅의 내구성을 보장하기에 항상 충분하지는 않습니다. 따라서 종종 가공 후 부품은 옥시-아세틸렌 화염을 사용하거나 열로에서 후속 표면 용융을 받습니다. 결과적으로 코팅 밀도가 몇 배 증가합니다. 그 후, 제품은 초경 공구를 사용하여 연마되고 연마됩니다.

제품의 후속 마무리를 고려하여 가공 후 금속층의 두께는 최소 0.8 - 0.9 mm로 간주됩니다.

부품에 최종 강도 특성을 부여하기 위해 모재에 권장되는 기술 체계를 사용하여 담금질 및 템퍼링됩니다.

플라즈마 스프레이는 제품의 내열성, 내마모성 및 경도를 높이고 부식 과정에 대한 저항력을 높이며 장식용 스프레이는 부품의 외관을 크게 향상시킵니다.

확산 기술의 한계 플라즈마 분무공작물 구성의 과도한 복잡성과 사용된 설치의 상대적 복잡성이 고려됩니다.

결과 레이어의 균일성에 대한 요구 사항이 낮기 때문에 더 많은 것을 사용할 수 있습니다. 간단한 설치, 구조적으로 용접 반자동 장치를 연상시킵니다. 이 경우, 플라즈마 분사는 압축기가 처리 구역을 송풍할 때 형성되는 기포에서 수행됩니다. 분사된 금속을 포함하는 전극은 제품의 윤곽을 따라 순차적으로 움직입니다. 스프레이된 금속과 베이스의 접착력을 향상시키기 위해 필러 재료도 스프레이 영역에 도입됩니다.

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17.1. 용사 유형의 분류.

열 분무는 재료를 액체 상태로 가열하고 기체 제트를 사용하여 기판인 제품에 분무하는 코팅 공정입니다.

코팅은 기질의 온도를 크게 증가시키지 않고 적용되어 스프레이 된 부품의 변형이 나타나지 않습니다.

열 분무는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다(그림 17.1.).

1) 화염;

2) 가스 전기.

쌀. 17. 1. 용사 유형의 분류.

1) 화염 분무의 본질은 분무된 물질을 가스 화염으로 녹이고 압축 공기로 분무하는 것입니다(그림 13.2.).

분말, 솔리드 와이어 및 플럭스 코어드 와이어 또는 로드가 스프레이 재료로 사용됩니다. 가연성 가스로는 아세틸렌, 프로판-부탄, 천연가스 등이 사용되며, 가스 화염 분무의 단점은 낮은 화염 온도, 낮은 입자 이동 속도 및 높은 산화물 함량으로 인해 코팅 품질이 낮다는 것입니다. 코팅.

그림 17.2. 가스 화염으로 분무하는 방식 :

1 - 가연성 혼합물; 2 - 스프레이 와이어; 3 - 압축 공기;

4 - 분무 분말; 5 - 금속화 토치.

2) Electrometallization 스프레이의 본질은 전기 아크로 와이어를 녹이고 압축 공기로 액체 금속을 스프레이하는 것입니다. 압축 공기를 분사하면 구성 요소가 크게 소진되고 산화됩니다.

Electrometallizer는 화염보다 관리하기가 훨씬 쉽습니다. 전기 아크 스프레이에서는 와이어가 출발 물질로 사용됩니다.

전기 아크와 같은 고주파 금속화 장치는 와이어 유형 장치입니다. 와이어의 가열은 고주파 전류를 유도하여 수행됩니다. HDTV 램프 발생기(70-500kHz)가 전원으로 사용됩니다. 고주파 금속화 장치의 성능은 전기 금속화 장치의 성능보다 1.5-2.5배 높습니다. 이 증착 방법의 단점은 낮은 설치 효율(15-20%), 증착된 층의 기판에 대한 접착 강도가 상대적으로 낮다는 것입니다.

쌀. 17.3. 전기 금속화 스프레이 방식:

a - 전기 아크, b - 고주파: 1.3 - 스프레이 와이어; 2 - 압축 공기; 4 - 인덕터; 5 - 금속화 토치.

17.2. 플라즈마 스프레이의 본질.

저온 플라즈마를 사용하는 고성능 코팅 방법 중 하나는 플라즈마 용사입니다.

"플라즈마"의 물리적 개념은 1923년 . Langmer는 기체 상태를 지정하기 위해 원자의 이온화로 인해 기체가 전도성을 띠게 됩니다. 플라즈마 스프레이 동안 전자, 이온 및 중성 입자가 제트에서 발생합니다. 플라즈마를 이온화하기 위해 전기 아크가 사용되며 온도를 높이기 위해 아크가 압축되어 온도가 급격히 상승합니다. 아르곤 플라즈마의 온도는 20000-23000C에 이릅니다. 플라즈마 스프레이는 다양한 내성 합금을 적용하여 강렬한 마모로부터 기계 부품을 보호하고 마모 부품의 성능을 여러 번 향상시키고 부품을 보호해야 하는 기계 공학 분야에서 널리 사용됩니다. 부식, 침식, 캐비테이션, 연마 마모, 열 충격 등으로부터. 증착된 층의 두께는 다음과 같이 다양합니다. 0.03mm 최대 몇 밀리미터.

스프레이 코팅은 다음과 같은 장점이 있습니다. 고밀도; 기본 재료에 대한 강한 접착력; 부드러운 표면후속 가공(연삭)이 필요하지 않은 분무; 다른 방법에 비해 스프레이 재료의 상대적으로 낮은 소비.

그림 17.4. 플라즈마 스프레이 방식.

- 노즐을 통해 플라즈마 제트로 분무된 물질의 공급; b - 노즐 섹션 뒤에서 동일; c - 종속 아크 와이어를 사용한 플라즈마 금속화; 1 - 가스 입력; 2 - 물 입력; 3 - 전극선; 4 - 분말 공급; 5 - 금속화 토치.

와이어를 사용한 금속화는 독립 또는 종속 호에 의해 수행됩니다.

아르곤, 질소, 암모니아, 헬륨 및 아르곤-수소 혼합물이 플라즈마 형성 가스로 사용됩니다. 텅스텐 전극을 보호하는 가장 좋은 가스는 불활성 가스 아르곤입니다.

스프레이 재료는 분말 또는 와이어 형태로 만들어집니다. 분말 재료(와이어 재료와 비교)를 사용한 플라즈마 스프레이의 장점은 다음과 같습니다. 더 균일하고(후처리 없이) 코팅 구조가 미세합니다. 분말을 혼합하여 조합된 코팅 및 소위 유사 합금을 얻을 수 있는 가능성 다양한 재료; 저렴한 비용.

플라즈마 스프레이의 경우 5-100미크론의 과립을 가진 구형 분말이 가장 적합합니다.

17.3. 플라즈마 스프레이 장비.

설치는 플라즈마 제트를 사용하여 코팅을 분사하도록 설계되었습니다. 설치 키트에는 DC 전원 공급 장치(정류기 또는 변환기 포함), 제어 캐비닛, 플라즈마 토치, 분무 영역에 분말을 주입 및 공급하기 위한 공급 장치 및 연결 케이블과 같은 구성 요소가 포함되어 있습니다.

이 설치는 플라즈마 토치에 기계화 와이어 또는 분말 공급, 기동성 및 접근하기 어려운 장소에 코팅을 적용할 수 있는 가능성을 제공합니다.

스프레이는 외부 특성을 공급하는 전원 소스에서 직류로 수행됩니다.

설비에는 일반적으로 수동 분말 분무용 플라즈마 토치와 와이어 금속화용 플라즈마 토치가 장착되어 있습니다.

증착을 위해 냉각된 텅스텐 음극과 구리 노즐(양극) 사이에 간접 플라즈마 아크가 사용됩니다.

플라즈마 토치의 주요 부분은 전극(음극과 양극)입니다. 불활성 매질에서 작업할 때 VT 10 및 VT 15 등급 및 VT 30, VT 50, VRN 란탄화 텅스텐 등급 VL 또는 순수 텅스텐 머그의 thoriated 텅스텐 막대가 음극 재료로 사용됩니다. 산소 또는 질소 함유 플라즈마 형성 매체를 사용하는 경우 비소모성 전극의 재료로 복합 합금을 사용하는 것이 좋습니다.

Plasmatron은 다음과 같이 분류됩니다.

1) 아크 안정화 방법(가스, 물 및 자기);

2) 가스 공급 방법(기둥을 따라 또는 기둥에 수직으로)에 따라 가스 안정화는 축 방향 또는 와류일 수 있습니다. 아크의 가장 큰 압축은 와류 안정화로 달성됩니다. 축방향 안정화 시스템은 층류 플라즈마 흐름과 전기 전도성 노즐의 채널에서 플라즈마 아크 기둥의 만족스러운 형성을 제공합니다.

3) 아크 기둥에 공급되는 재료의 유형(분말, 와이어 및 막대 재료)에 따라 다릅니다. 증착 실습에서 가장 널리 사용되는 것은 분말 재료와 함께 작동하도록 설계된 플라스마트론으로, 이를 통해 코팅의 화학적 조성과 물리적 및 기계적 특성을 광범위하게 변경할 수 있습니다.

분무된 물질은 세 가지 방식으로 플라즈마 흐름에 도입됩니다(그림 17.4). 아크의 양극 스폿 이전, 아크의 양극 스폿 영역, 양극 스폿 이후(플라즈마 제트로). 각 옵션에서 재료는 반경 방향, 접선 방향 및 길이 방향으로 공급됩니다. 현재 분말을 도입하는 가장 일반적인 방법은 아크의 양극 지점 이후에 분말을 도입하는 것입니다(플라즈마 제트로).

17.4. 플라즈마 분사 기술.

플라즈마 스프레이 기술에는 분말 및 스프레이 표면 준비, 코팅 스프레이, 코팅 처리 및 품질 관리와 같은 몇 가지 연속 작업이 포함됩니다.

1) 분말의 제조. 스프레이 코팅의 경우 5-100 미크론, 경우에 따라 최대 160 미크론의 과립을 가진 분말이 사용됩니다. 미세 분말은 흡습성이 높고 덩어리져 있습니다. 분무 전에 유동성을 증가시키기 위해 분말은 70-200 ℃의 온도(분말의 조성에 따라 다름)의 오븐에서 2시간 동안 건조됩니다.

건조 및 냉각 후 기계식 또는 진동체로 체질합니다. 분말의 건조는 분무하기 2-3시간 전에 수행됩니다.

2) 스프레이 부품 준비. 코팅이 기판에 만족스럽게 접착되는 기준은 탈지, 에칭, 샌드 블라스팅(가열), 기계 가공 중 하나로 수행되는 스프레이 전 부품 준비입니다.

가솔린으로 부품을 탈지하여 금속 표면에서 기름과 먼지를 제거합니다.

샌드 블라스팅은 기판의 표면을 청소하고 처리 중에 거칠게 하여 미세 거칠기의 돌출부에 분무된 입자 아래의 접촉 온도를 증가시킵니다.

열처리는 기판 표면의 활성화를 제공합니다. 공기 중에 분무할 때 대부분의 금속에 대한 가열은 100-200 °C로 제한됩니다.

가공은 절단 또는 연삭으로 기판의 거친 표면을 얻도록 설계되었습니다.

3) 코팅. 스프레이하는 목적과 재료에 따라 전류 강도(A), 전압(V), 작동 가스 유량(m 3 /s), 분말 입자 크기(μm), 살포 거리 (mm) .

증착은 15-100 마이크론의 두께를 제공하는 속도로 플라즈마 토치의 한 패스에서 수행됩니다.

부품 가장자리에서 균일한 코팅 두께를 얻으려면 분사 단계가 스프레이 단계의 절반 이상 거리에서 부품 가장자리를 빠져나가도록 해야 하며 각 패스는 이전 패스와 1/4씩 겹쳐야 합니다. 넓이.

Self-fluxing 코팅을 적용하는 경우 코팅의 기판에 대한 접착력을 높이고 다공성을 줄이기 위해 코팅이 녹습니다. 스프레이 코팅의 리플 로우 수행 가능 가스 버너, 플라스마트론, 용광로, 고주파 전류 및 소금 용해.

4) 증착된 코팅의 품질 관리. 제어 방법은 코팅의 특성, 부품의 유형 및 목적에 따라 선택됩니다.

) 은과 같은 연질 코팅에는 조각 방법이 사용됩니다. 코팅의 표면은 최소 15-20초 동안 조각됩니다. 긁힘용, 0.15-와이어 직경의 황동 또는 강철 브러시 0.25mm . 브러시 회전 속도 1800-2500rpm. 통제된 표면에 카트바니 후 코팅의 팽창 및 박편이 관찰되어서는 안 됩니다.

b) 날카로운 칼로 스프레이 된 표면에 스크래치 그리드를 적용하는 방법, 여러 평행선이 2의 거리에서 기판의 모재에 깊숙이 적용됩니다. 3mm 서로 수직인 동일한 수의 평행선. 도료 표면에 도료의 팽윤 및 박리가 없어야 합니다.

c) 가열 방법. 분사된 부품을 코팅재에 따라 최대 300C의 온도에서 1시간 가열한 후 공기 중에서 냉각합니다. 열팽창 계수의 차이로 인해 접착력이 약하여 코팅이 부풀어 오르고 부분적으로 벗겨집니다.

진공 기술에 의해 형성된 박막 금속-고분자 재료(금속화 고분자, 얇은 고분자 코팅 금속 제품, 다층 시스템 등)는 높은 서비스 특성을 특징으로 하며 다양한 기술적 문제를 해결하는 데 효과적으로 사용됩니다. 그들의 응용 프로그램은 광학, 전기 및 무선 공학, 화학 기술 및 기타 여러 산업의 성과를 크게 결정했습니다. 동시에, 박막 금속-고분자 물질의 형성에 있어서 진공-플라즈마 방법의 더 넓은 사용이 가까운 장래에 가능합니다. 이것은 첫째, 기술 장비의 개발, 고효율 기술 프로세스특히 연속 자동 진공 설비를 사용하고 두 번째로 진공 금속 및 폴리머 코팅의 증착 패턴을 연구하는 데 눈에 띄는 성공을 거두었습니다.

이러한 재료 형성의 주요 특징은 상 경계에서 복잡한 물리적 및 화학적 프로세스의 발생, 조건 및 층 증착 모드에 대한 의존성입니다. 이러한 이유로 기술적으로 가장 단순한 2층 금속-고분자 시스템조차도 특히 경계 고분자층의 상태를 주요 요소로 고려하는 것을 의미합니다. 이 층의 구조와 특성은 일반적으로 이완 특성을 가지며 상호 작용하는 재료의 특성과 접착 접촉 형성의 기술적 매개변수에 따라 달라지는 확산 역학, 접촉 화학 공정에 의해 결정됩니다. 현재, 계면 상호작용의 성질과 메커니즘, 경계층의 구조와 성질, 상호작용하는 재료의 성질과 외부 열적 및 외부 열적 성질이 계면 과정의 특징과 특성에 미치는 영향에 대해 많은 실험 재료가 축적되어 있다. 기계적 영향. 주요 목적이 계면 프로세스에 대한 분석적 설명인 이론적 연구는 진행 중인 프로세스의 복잡성, 많은 요인의 영향, 영향의 정도와 성격에 의해 설명되는 덜 수 계면 프로세스는 자세히 연구되지 않았습니다.

진공 코팅

진공 코팅- 분사된 물질의 입자를 소스(기상으로 이동하는 장소)에서 부품 표면으로 이동하는 것은 10 -2 Pa 이하의 진공(진공 증발)에서 직선 궤적을 따라 수행되고 1 Pa(음극 스퍼터링) 및 10 -1 -10 -2 Pa(마그네트론 및 이온 플라즈마 스퍼터링) 압력에서 플라즈마의 확산 및 대류 전달에 의해 발생합니다. 부품 표면과의 충돌 시 스프레이된 물질의 각 입자의 운명은 에너지, 표면 온도, 필름과 부품 재료의 화학적 친화도에 따라 달라집니다. 표면에 도달한 원자 또는 분자는 표면에서 반사되거나 흡착되어 일정 시간 후 그대로 두거나(탈착), 흡착되어 표면에 응축물을 형성(응축)될 수 있습니다. 높은 입자 에너지, 높은 표면 온도 및 낮은 화학적 친화도에서 입자는 표면에 의해 반사됩니다. 모든 입자가 반사되고 필름이 형성되지 않는 부품의 표면 온도를 진공 증착의 임계 온도라고 합니다. 그 값은 필름 재료의 특성과 부품 표면 및 표면 상태에 따라 다릅니다. 증발 입자의 매우 낮은 플럭스에서 이러한 입자가 표면에 흡착되더라도 다른 유사한 입자에서는 거의 발생하지 않으며 탈착되어 핵을 형성할 수 없습니다. 필름이 자라지 않습니다. 주어진 표면 온도에서 증발된 입자의 임계 자속 밀도는 입자가 응축되어 막을 형성하는 가장 낮은 밀도입니다. 증착된 필름의 구조는 재료의 특성, 표면의 상태와 온도, 증착 속도에 따라 달라집니다. 막은 비정질(유리질, 예: 산화물, Si), 다결정(금속, 합금, Si) 또는 단결정(예: 분자 빔 에피택시로 얻은 반도체 막)일 수 있습니다. 구조를 합리화하고 필름의 내부 기계적 응력을 줄이고 특성의 안정성을 높이고 진공을 깨뜨리지 않고 증착 직후 제품 표면에 대한 접착력을 향상시키기 위해 필름은 증착 중 표면 온도보다 약간 높은 온도에서 어닐링됩니다. . 종종 진공 증착을 통해 다층 필름 구조가 다양한 재료로 생성됩니다.

진공 코팅 공장

진공 증착에 사용 기술 장비간헐적, 반연속적, 연속적 행동. 설정 주기적 조치로드된 제품의 주어진 수에 대해 한 주기의 필름 증착이 수행됩니다. 연속 설치는 연속 및 대량 생산에 사용됩니다. 다중 챔버 및 다중 위치 단일 챔버의 두 가지 유형이 있습니다. 전자는 순차적으로 배열된 증착 모듈로 구성되며, 각 모듈에는 특정 재료 또는 그 재료의 필름이 증착됩니다. 열처리그리고 통제. 모듈은 잠금 챔버와 운송 컨베이어 장치로 상호 연결됩니다. 다중 위치 단일 챔버 설치에는 컨베이어 또는 회전식 유형의 운송 장치로 연결된 여러 스퍼터링 포스트(하나의 진공 챔버에 위치)가 포함됩니다. 진공 증착 설비의 주요 구성 요소 및 시스템은 다음과 같습니다. 독립 장치, 지정된 기능 수행:

• 진공 생성
• 필름 재료의 증발 또는 분무
• 부품 운송
• 진공 증착 모드 및 필름 특성 제어
• 전원 공급 장치

진공 스프레이

진공 상태(1.0 -1 10 -7 Pa)에서 부품 또는 제품의 표면에 필름 또는 층을 적용합니다. 진공 증착은 반도체 미세 회로의 평면 기술, 박막 하이브리드 회로, 압전 공학, 음향 전자 제품 등의 생산(전도성, 유전체, 보호층, 마스크 등의 증착), 광학(증착)에 사용됩니다. 반사 방지, 반사 등 코팅), 제한적 - 플라스틱 표면을 금속화할 때 및 유리 제품, 자동차 윈도우 틴팅. 금속(Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti 등), 합금(예: NiCr, CrNiSi), 화합물(실리사이드, 산화물, 붕화물, 탄화물 등), 복합 유리 진공 증착 조성(예: I 2 O 3 B 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 CaO, Ta 2 O B 2 O 3 I 2 O 3 GeO 2), 서멧.

진공 증착은 제품 표면에 증착된 물질의 입자(원자, 분자 또는 클러스터)의 방향성 흐름 생성과 그 응축을 기반으로 합니다. 이 공정은 여러 단계를 포함합니다: 분무된 물질 또는 물질이 응축상에서 기상으로 전이, 기상 분자가 제품 표면으로 이동, 표면에서의 응축, 핵의 형성 및 성장, 그리고 필름의 형성.

일반적으로 진공 증착 플랜트에는 다음 구성 요소가 포함됩니다.

• 필름이 증착되는 작업 챔버;
• 전원 공급 시스템 및 제어 장치가 있는 기화 또는 스프레이 재료의 소스;
• 필요한 진공과 가스 흐름의 구성을 제공하는 배기 및 가스 분배 시스템(진공 및 가스 흐름 속도 측정을 위한 펌프, 누출, 밸브, 트랩, 플랜지 및 덮개로 구성);
• 전원 공급 시스템 및 설비의 모든 장치 및 작업 장치 차단;
• 지정된 증착 속도, 필름 두께, 부품의 표면 온도, 어닐링 온도, 필름의 물리적 특성을 제공하는 진공 증착 장치를 모니터링 및 제어하기 위한 시스템(액추에이터 및 정보 출력이 있는 제어 마이크로프로세서 컴퓨터를 통해 연결된 센서 세트 포함 장치);
• 다층 필름 시스템을 생성할 때 작업 챔버로 부품의 입력 및 출력, 증착 스테이션에서의 정확한 배치 및 한 증착 위치에서 다른 증착 위치로의 이동을 보장하는 운송 장치;
• 액세서리 시스템 및 기술 장비(챔버 내 스크린, 댐퍼, 조작기, 유압 및 공압 작동기, 가스 정화 장치로 구성됨).

진공 증착 기술은 에너지 집약적이며 많은 국가에서 틈새 제품이 되고 있습니다. 많은 회사들이 진공 증착을 보다 생산적이고 저렴한 대기 플라즈마 증착으로 대체하고 있습니다.

열 진공 스프레이.

박막을 생산하기 위한 열 진공 방법은 기판 표면에서 증발된 원자의 활성 증발 및 응축이 될 때까지 진공 상태에서 물질을 가열하는 것을 기반으로 합니다. 열증착에 의한 박막증착법의 장점은 증착물질의 고순도(고진공 및 초고진공에서 진행), 범용성(금속막, 합금막, 반도체막, 유전체막 증착), 상대적으로 용이하다. 구현. 이 방법의 한계는 제어되지 않은 증착 속도, 증착된 입자의 낮고 가변적이며 조절되지 않는 에너지입니다.

분무할 물질을 가열 장치(증발기)에 넣고 충분히 높은 온도에서 집중적으로 증발시킵니다. 특수 펌프에 의해 챔버 내부에 생성된 진공 상태에서 증발된 물질의 분자는 자유롭고 빠르게 주변 공간으로 전파되어 특히 기판 표면에 도달합니다. 기판 온도가 임계값을 초과하지 않으면 물질이 기판에 응축되어 필름이 성장합니다. 증발의 초기 단계에서 증발 물질의 표면에 흡착된 불순물로 인한 필름의 오염을 방지하고 증발기를 최대로 가져오기 위해 작동 온도댐퍼는 기질로의 물질의 흐름을 일시적으로 차단하는 데 사용됩니다. 에 따라 기능적 목적증착 공정 중 필름, 증착 시간, 두께, 전기 저항또는 다른 옵션. 매개변수의 설정 값에 도달하면 댐퍼가 다시 물질의 흐름을 차단하고 필름 성장 과정이 중지됩니다. 증착 전에 히터로 기판을 가열하면 표면에 흡착된 원자의 탈착이 촉진되고 증착 중에 성장막의 구조를 개선할 수 있는 조건이 만들어집니다. 지속적으로 작동하는 펌핑 시스템은 10-4Pa 정도의 진공을 유지합니다.

증발된 물질을 집중적으로 증발하는 온도까지 가열하는 것은 전자 또는 레이저 빔, 마이크로파 복사에 의해 저항성 히터를 사용하여 수행됩니다(직접 전송에 의해 전류원하는 물질의 샘플을 통해 또는 가열된 코일에서 열 전달). 일반적으로 이 방법은 증발된 물질을 가열하는 방법과 증발기의 설계 측면에서 매우 다양하다는 점에서 구별됩니다.

다성분 물질에서 필름을 얻어야하는 경우 여러 증발기가 사용됩니다. 상이한 성분의 증발 속도가 다르기 때문에, 수득된 다성분 필름의 화학적 조성의 재현성을 보장하기가 다소 어렵다. 따라서 열 진공 증착 방법은 주로 순수 금속에 사용됩니다.

열 진공 증착의 전체 과정은 물질의 원자 증발, 기질로의 이동 및 응축의 세 단계로 나눌 수 있습니다. 표면에서 물질의 증발은 일반적으로 절대 영도 이외의 온도에서 발생합니다. 물질의 분자(원자)의 증발 과정이 벽이 충분히 가열되고 증기를 응축하지 않는 챔버에서 진행된다고 가정하면(분자 반사) 증발 과정은 평형이 됩니다. 물질의 표면은 물질로 되돌아가는 분자의 수와 같습니다. 시스템의 평형 상태에 해당하는 증기압을 포화 증기의 압력 또는 탄성이라고 합니다.

실습에 따르면 포화 증기압이 대략 1.3Pa와 같을 때 기판에 필름을 증착하는 과정이 생산에 허용되는 속도로 발생합니다. pi = 1.3 Pa(pi는 증발 온도에서의 포화 증기압)인 물질의 온도를 조건부 온도 Tusl이라고 합니다. 일부 물질의 경우 조건부 온도는 융점 Tm보다 높고 일부는 더 낮습니다. 투슬이라면< Тпл, то это вещество можно интенсивно испарять из твердой фазы (возгонкой). В противном случае испарение осуществляют из жидкой фазы. Зависимости давления насыщенного пара от температуры для всех веществ, используемых для напыления тонких пленок, представлены в различных справочниках в форме подробных таблиц или графиков

박막 증착의 두 번째 단계는 증발기에서 기판으로 물질 분자를 전달하는 것입니다. 기판에 대한 분자의 직선 및 지향 운동이 보장되면 높은 재료 활용 계수를 얻을 수 있으며 이는 고가의 재료를 증착하는 데 특히 중요합니다. 다른 조건이 동일하면 기판의 필름 성장 속도도 증가합니다.

물질이 증발함에 따라 대부분의 증발기 유형에 대한 유량 및 복사 패턴이 점차적으로 변경됩니다. 이러한 조건에서 고정 기판을 순차적으로 처리하면 하나의 진공 사이클에서 처리되는 배치 내에서 필름 매개변수 값이 분산됩니다. 재현성을 향상시키기 위해 기판은 회전하는 디스크 캐러셀에 장착됩니다. Carousel이 회전함에 따라 기판이 교대로 반복적으로 증발기를 통과하므로 각 기판의 증착 조건이 균일해지고 증발기의 일시적인 불안정성의 영향이 제거됩니다. 박막 증착의 세 번째 단계는 기판 표면에 물질의 원자와 분자가 응축되는 단계입니다. 이 단계는 조건부로 두 단계로 나눌 수 있습니다. 첫 단계- 기판에 첫 번째 원자(분자)가 흡착되는 순간부터 연속 코팅이 형성되는 순간까지, 그리고 필름이 주어진 두께로 균일하게 성장하는 최종 단계까지.

금속 분말 코팅 고분자 재료지금까지 가장 현대적이고 효과적인 방법장식 보호 코팅 얻기 금속 제품국가 경제의 다양한 분야에서 사용됩니다. 현재 시장에는 분말 코팅의 유사체가 없습니다. 부인할 수없는 많은 경제적, 기술적 이점이 있고 가장 중요한 것은 환경에 해를 끼치 지 않기 때문입니다. 기존의 액체 페인트와 달리 분말 페인트는 구성에 용제가 포함되어 있지 않으므로 작업하는 사람들과 환경 모두에 완전히 안전합니다.

금속 용사에 사용되는 분말은 고무의 가장 작은 입자와 착색 안료의 혼합물입니다. 분무 공정에서 중성인 제품 표면에 전하를 띤 분말 입자가 분무됩니다. 이것은 특수 정전기 스프레이 건의 도움으로 발생합니다. 분무가 완료된 후 금속(또는 기타 재료)으로 만든 제품은 다른 방(중합 챔버)으로 이송되어 분말이 가열되고 연화됩니다. 페인트는 녹고 균일한 층으로 표면에 퍼져서 내성이 있고 내구성이 있으며 매우 매력적인 코팅이 되며 보호 특성도 있습니다.

금속의 분말 분무 기술은 매우 빠른 속도로 발전하여 모든 시장에서 전통적인 액체 페인트를 대체합니다. 현재 더 많은 보급에 기여하는 새로운 분말 분무 방법을 개발하기 위한 작업이 진행 중입니다.

금속 분말 코팅제품 표면에 분말 층을 증착한 다음 고온의 용광로에서 녹인 매우 고품질의 코팅을 얻을 수 있습니다.

따라서 분말 코팅은 세 가지 주요 단계로 구성됩니다.

1. 표면 전처리 및 스프레이 준비. 산화물 및 오염 물질의 제거, 인산염 처리 및 탈지로 구성되어 우수한 접착력을 보장하고 도장된 제품을 부식으로부터 보호합니다.
2. 스프레이 부스의 금속 부품에 분말 페인트 층을 직접 도포합니다.
3. 중합 챔버에서 분말 층의 가열 및 중합, 강한 피막 형성, 냉각 및 경화.

금속 제품의 분체 도장에는 자동, 반자동 및 수동이 가능한 특수 도장 라인이 사용됩니다. 대형 구조물을 분무하기 위해 챔버에서 챔버로 이동하는 특수 운송 시스템이 제공됩니다. 작동 원리는 페인트 된 물체가 레일을 따라 움직이는 트롤리 또는 서스펜션에 공급된다는 것입니다. 운송 시스템의 도움으로 지속적인 스프레이 프로세스가 보장되어 페인팅 라인의 생산성이 크게 향상됩니다.

분말 코팅 공정이 시작되면 금속 부품이 컨베이어 벨트에 적재되어 전처리 챔버로 보내집니다. 그곳에서 그들은 5단계 정화기에 공급되어 정화기, 인산염 처리, 부식 방지 처리로 처리된 다음 헹구어집니다. 깨끗한 물. 그 후 제품은 특수 오븐에서 건조됩니다. 이것은 수분이 표면에 들어가는 것을 완전히 배제하기 위해 수행됩니다. 건조 후 제품을 냉각합니다. 그런 다음 스프레이 부스로 이동하고 파우더를 스프레이합니다. 중합 챔버에서 녹아서 고품질 코팅을 얻습니다.

라고 말해야 합니다. 금속 분말 코팅당신이 매우 얻을 수 있습니다 고품질 코팅. 이것은 모든 단계에서 생산 과정지속적인 모니터링이 수행됩니다. 이를 위해 신청 현대 장비. 예를 들어, 단층 촬영기는 중합 매개변수의 정성적 제어와 부품 표면의 코팅 형성에 사용됩니다. 분말 페인트의 충전 정도와 부품 접지도 제어됩니다.

~에 플라즈마 방법코팅을 하는 동안 분무된 재료는 액체 상태로 가열되고 고온 플라즈마 흐름에 의해 처리될 표면으로 전달됩니다. 분무할 재료는 막대, 분말 또는 와이어 형태로 제공됩니다. 파우더 웨이가장 일반적인.

플라즈마 분사 방식의 독창성은 플라즈마 제트의 고온(섭씨 최대 50,000도)과 제트 내 입자의 고속(최대 500m/s)에 있습니다. 분무 표면의 가열은 작고 200도를 초과하지 않습니다.

플라즈마 분무의 생산성은 30...40kW 용량의 플라즈마 발생기의 경우 3-20kg/h이고 150...200kW 용량의 장비의 경우 50-80kg/h입니다.

부품 표면에 대한 코팅의 접착 강도는 분리의 경우 평균 10-55MPa이며 경우에 따라 최대 120MPa입니다. 코팅의 다공성은 10...15% 범위입니다. 코팅 두께는 일반적으로 1mm를 넘지 않습니다. 두께가 증가하면 스프레이 층에 응력이 발생하여 부품 표면에서 분리되는 경향이 있기 때문입니다.

회전하는 금속 브러시로 동시 표면 처리와 결합된 플라즈마-아크 스프레이는 코팅 다공성을 1-4%로 줄이고 총 스프레이 두께를 20mm로 증가시킬 수 있습니다.

플라즈마 형성 가스는 질소, 헬륨, 아르곤, 수소, 이들의 혼합물 및 공기와 메탄, 프로판 또는 부탄의 혼합물입니다.

플라즈마 스프레이는 분말 유형, 철 및 비철 금속 분말, 니켈, 몰리브덴, 크롬, 구리, 금속 산화물, 금속 탄화물 및 니켈 및 코발트와의 조성, 금속 합금, 복합 재료(니켈-흑연, 니켈)를 포함한 와이어를 사용합니다. -알루미늄 등) 및 금속, 합금 및 탄화물의 기계적 혼합물. 분무 모드를 조절하면 내화 재료와 저융점 재료를 모두 적용할 수 있습니다.

금속 및 비금속(플라스틱, 벽돌, 콘크리트, 흑연 등)은 플라즈마 스프레이의 기초가 될 수 있습니다. 작은 표면에 코팅을 적용하기 위해 분무된 재료의 손실을 줄이는 마이크로플라즈마 분무 방법이 사용됩니다(분무 폭 1-3mm).

플라즈마 토치 세부 정보

스프레이 코팅의 접착력을 높이고 산화로부터 보호하며 다공성을 줄이기 위해 플라즈마 스프레이 방법은 보호 환경(진공, 질소, 질소와 아르곤 및 수소의 혼합물)에서 사용되며 특수 노즐을 사용합니다. 분무기와 처리된 표면 사이의 영역을 덮으십시오. 플라즈마 스프레이 기술의 유망한 방향은 초음파 살포.

플라즈마 스프레이 공정에는 3가지 주요 단계가 있습니다.

1) 표면 준비.

2) 물성을 향상시키기 위해 스프레이 및 추가 코팅 처리.

3) 마무리 치수를 달성하기 위한 가공.

스프레이할 표면의 예비 치수는 스프레이의 두께와 후속 작업에 대한 여유를 고려하여 결정해야 합니다. 가공. 코팅이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 표면 전환은 예리한 모서리 없이 매끄러워야 합니다. 깊이에 대한 홈 너비 또는 구멍 직경의 비율은 2 이상이어야 합니다.

스프레이하기 전에 부품을 철저히 세척하고 탈지해야 합니다. 기름진 홈이나 채널이 있는 수리 부품은 200-340도 온도의 오븐에서 가열해야 합니다. 2~3시간 동안 기름을 증발시킵니다.

다음으로 표면이 활성화되어 접착력을 보장하기 위해 특정 거칠기를 제공합니다. 활성화는 연마제로 압축 공기로 부품을 불어 넣거나 찢어진 실을 절단하여 수행됩니다.

연마제는 GOST 3647에 따라 80 ... 150의 입자 크기로 선택되거나 GOST 11964에 따라 철 / 강철 샷 DChK, DSK No. 01 ... 05가 사용됩니다.

Metal Shot은 내열, 내식성 강 및 비철금속 및 합금의 산화를 유발할 수 있으므로 가공에 사용되지 않습니다.

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플라즈마 스프레이의 표면 거칠기는 10...60 Rz여야 하며 표면은 매트해야 합니다.

연마 처리되지 않은 표면은 스크린으로 보호됩니다. 공기 흐름 영역은 스프레이 표면의 공칭 크기보다 5+/-2mm 커야 합니다.

얇은 부품은 가공 중 뒤틀림을 방지하기 위해 고정 장치에 고정됩니다.

연마 블라스팅 중 노즐에서 공작물까지의 거리는 80 ... 200 mm 이내여야 하며, 더 단단한 재료의 경우 더 작은 값, 부드러운 재료의 경우 더 큰 값이 사용됩니다. 그 후 압축 공기를 불어 부품의 먼지를 제거합니다.

청소와 분무 사이의 시간 간격은 4시간을 넘지 않아야 하며 알루미늄 및 기타 빠르게 산화되는 물질을 분무할 때는 1시간을 넘지 않아야 합니다.

회전체 모양의 부품에는 연마 블라스팅 대신 찢어진 나사 절단이 사용됩니다. 실이 절단되어 선반기존 나사 커터로 부품 축 아래로 오프셋. 스레드는 한 번에 냉각되지 않고 절단됩니다. 나사 피치는 표 1에 따라 선택됩니다.

플라즈마 분무의 경우 동일한 분획의 분말을 사용해야 하며 입자의 모양은 구형입니다. 최적의 크기금속의 입자는 약 100미크론이고 세라믹의 경우 50...70미크론입니다. 분말이 새는 용기에 보관된 경우 오븐에서 1.5-2시간 동안 120 ... 130도의 온도에서 하소해야 합니다.

분무되지 않은 부분은 석면이나 금속 스크린 또는 코팅으로 보호됩니다.

분무 전 부품의 예비 가열은 플라즈마 토치로 150 ... 180도의 온도로 수행됩니다.

처리 모드는 경험적으로 결정됩니다. 플라즈마 분무 모드의 평균값은 다음과 같습니다.

1) 노즐에서 부품까지의 거리는 100...150mm입니다.

2) 제트 속도 - 3...15m/min.

3) 부품의 회전 속도는 10 ... 15 m/min입니다.

4) 스프레이 각도 - 60...90도.

코팅의 총 두께는 증착 지점 직경의 1/3만큼 증착 스트립을 겹치면서 여러 사이클에서 얻습니다.

증착 후 부품을 플라즈마 토치에서 제거하고 보호 스크린을 제거하고 실온으로 냉각합니다.

그림 1 - 회로도플라즈마 분말 분무: 1 - 플라즈마 가스 공급, 2 - 플라즈마 토치 음극, 3 - 음극 하우징, 4 - 절연체, 5 - 양극 하우징, 6 - 분말 공급기, 7 - 분말 운반 가스 공급, 8 - 플라즈마 아크, 9 - 소스 영양물 섭취.

그림 2 - 와이어를 사용한 플라즈마 스프레이의 개략도: 1 - 플라즈마 가스 공급, 2 - 플라즈마 토치 음극, 3 - 음극 케이스, 4 - 절연체, 5 - 양극 케이스, 6 - 와이어 공급 메커니즘, 7 - 솔리드 또는 플럭스 코어 와이어, 8 - 플라즈마 아크, 9 - 전원.

그림 3 - 플라즈마 방식으로 분사된 코팅의 구조

스프레이 코팅의 품질을 향상시키기 위해 다음 방법이 사용됩니다.

1) 전류 하에서 롤러에서 실행;

2) 금속 브러시를 사용한 동시 처리로 분무;

3) 자기 융해 합금 코팅의 용융. 리플로우는 용광로, 고주파 전류, 가열된 용융염 및 금속, 플라즈마, 레이저 또는 가스 화염 방법을 사용하여 수행됩니다. 니켈-크롬-붕소-규소-탄소 코팅의 용융 온도는 900..1200도입니다.

플라즈마 스프레이 후 부품의 최종 치수는 수용액 및 물-오일 에멀젼으로 냉각하면서 회전 및 연삭하여 얻습니다. 그라인딩 휠은 세라믹 본드의 전기강옥 등급 E, 입자 크기 36 ... 46, 경도 CH에서 선택됩니다. 연삭 모드는 다음과 같습니다: 휠 회전 속도 25...30 m/s, 휠 이송 5...10 mm/rev, 공작물 회전 속도 10...20 m/min, 공작물 이송 0.015...0.03 mm/ dv.h.

또한 최종 관리를 하여 분사한 부분의 표면에 크랙, 박리, 위험, 흑화, 마감치수가 유지되지 않을 경우 불량수정을 위해 반환(1회 이내), 스프레이 영역은 주변에서 10 ...15 mm 증가해야 합니다.