ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 621.002.56

Технічна механіка, 2019, 3, 98 - 110

ЗАСТОСУВАННЯ МАГНЕТРОННИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЇ ПЛАЗМОВО-ІМЕРСІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ОБРОБКИ ПОВЕРХНІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2019.03.098

Гришкевич О. Д., Гринюк С. І.

Гришкевич О. Д.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Гринюк С. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Метою роботи є дослідження можливості застосування плазмово-імерсійної технології для локальної зміцнюючої обробки зовнішніх поверхонь тертя габаритних трубчастих деталей і групової зміцнюючої обробки об'ємних деталей з розвиненою геометрією зовнішньої поверхні. Розглядається комплексна технологія, що включає високоінтенсивну низькоенергетичну імплантацію азоту і нанесення функціонального наноструктурного покриття.
      Досліджено особливості застосування джерела прискорених газових іонів для проведення комплексної технології поверхневої обробки робочої поверхні пари тертя. Комплексна технологія включає іонне полірування для видалення наслідків абразивної обробки. Виявлені особливості попередньої підготовки поверхні перед покриттям в умовах «масляної» відкачки при обробці деталей із титанових сплавів. Для забезпечення імерсійного характеру обробки застосовано оригінальний спосіб підключення джерела живлення розряду прискорювача іонів.
      Експериментально доведено, що планарний магнетронний пристрій незбалансованого типу може створювати потік пучкової плазми для проведення попередніх операцій нагріву, очищення та активації поверхні оброблюваного об'єкта. З його допомогою забезпечується нанесення функціонального покриття, а також створюється робоче плазмове середовище для проведення локальної та групової імерсійної технології високоінтенсивної низькоенергетичної імплантації азоту.
      Обгрунтовано застосування плазмових пристроїв магнетронного типу, які повинні забезпечувати проведення плазмово-імерсійної обробки в розрідженій плазмі несамостійного тліючого розряду. Розроблено і випробувано магнетронний пристрій для нанесення покриття при зниженому робочому тиску (7 – 8) ? 10-4 Торр. Завдяки сильній незбалансованості магнітної системи магнетрона формується потік пучкової плазми. Пучкова плазма використовується для локальної плазмово-імерсійної обробки і в газорозрядному джерелі електронів для ініціювання несамостійного тліючого розряду. Розроблено інтегрований плазмовий пристрій, що включає планарний незбалансований магнетрон і електродну систему плазмового широкоапертурного джерела електронів.
      Отримано експериментальні зразки плазмово-імерсійної обробки. Отримано результати, що не суперечать очікуваним.
     

плазмово-імерсійна технологія, іонно-плазмова технологія, іонно-променева технологія, високоінтенсивна низькоенергетична іонна імплантація, несамостійний тліючий розряд, планарна незбалансована магнетронна розпилювальна система, іонне джерело з замкнутим дрейфом електронів, широкоапертурне джерело електронів, порожнистий катод

1. Морозов А. И. Введение в плазмодинамику. М.: Физматлит. 2006. 576 с.

2. Anders Andre. From Plasma Immersion Ion Implantation To Deposition: A Historical Perspepective on Principles and Trends. URL:https://www.semanticscholar.org/paper/

3. Аксенов И. И., Андреев А. А., Белоус А. и др. Вакумная дуга. Источники плазмы, осаждение покрытий, поверхностное модифицирование. Киев: Наукова думка, 2012. 727 с.

4. Свадковский И. В. Направления развития магнетронных распылительных систем. Доклады БГУИР. 2007. № 2(18). С. 112–121.

5. Ивановский Г. Ф., Петров В. И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986. 232 с.

6. Карпов Д. А., Литуновский В. Н. Плазменно-иммерсионная ионная имплантация (ПИИИ): физические основы, использование в технологиях. СПб.: ФГУП “НИИЭФА им. Д.В. Ефремова”, 2009. 62 с.

7. Levchuk D. Plasma assisted techniques for deposition of superhard nanocomposite coatings. 2007. Vol 201. P. 6071–6077. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.08.113

8. Данилин Б. С., Киреев В. Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 263 с.

9. Габович М. Д., Плешивцев Н. П., Семашко Н. Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

10. Маишев Ю. П., Виноградов М. И. Вакуумные процессы и оборудование ионно- и электронно-лучевой технологи. М.: Машиностроение, 1989. 56 с.

11. Белый А. В., Кукареко В. А., Лободаева О. В. и др. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов. Минск: ФТИ, 1998. 218 с.

12. Method and apparatus for magnetically enhanced sputtering: Patent US 6296.742: МПК C23C14/35; H01J37/34; H03K3/57 / Kouznetsov Vladimir. US19990393294; 19990910; 02.10.2001.

13. Кузьмичев А. И. Импульсные магнетронные распылительные системы. Сб. трудов Харьковской научной ассамблеи ISTFE-14. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2014. С. 221–244.

14. Гришкевич А. Д., Гринюк С. И., Кучугурный Ю. П. Технологческие плазменные устройства на основе разряда с замкнутым дрейфом электронов. Техническая механика. 2013. №4. С. 43–57.

15. Рогов А. В., Капустин Ю. В., Мартыненко Ю. В. Факторы, определяющие эффективность магнетронного распыления. Критерии оптимизации. ЖТФ. 2015. Т. 85. Вып. 2. С. 126–134. https://doi.org/10.1134/S1063784215020206

16. Арзамасов Б. Н. Братухин Б. Н., Елисеев Ю. С. и др. Ионная химико-термическая обработка сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 400 с.

17. Штулингер Э. Ионные двигатели для космических полетов. М: Воениздат, 1966. 343 с.

18. Гончаров Л. А., Григорьян В. Г. Источники ионов для операций ионно-лучевой технологи. Прикладная физика. 2007. № 5. С. 67–70.

19. Окс Е. М. Источники электронов с плазменным катодом: физика, техника, применения. Томск: Изд-во НТЛ, 2005. 216 с. https://doi.org/10.1002/3527609415

20. Гаврилов Н. В., Меньшаков А. И. Влияние параметров электронного пучка и ионного потока на скорость плазменного азотирования аустенитной нержавеющей стали. Журнал технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 3. С. 88–93. https://doi.org/10.1134/S1063784212030073

21. Борисов Д. П., Детистов К. Н., Ежов В. В. и др. Вакуумный технологический комплекс «Спрут» для формирования высококачественных упрочняющих поверхностных структур изделий плазменными магнетронно-дуговыми методами. 8-я международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом», 23–25 сентября 2009 г., Минск, Беларусь. С. 299–301.

22. Способ упрочнения изделий из металлов: патент РФ № 2070607: МПК C23C8/36 / Атаманов М. В., Веселовзоров А. Н., Гордеева Г. В., Гусева М. И., Дергачев В. А., Неумоин В. Е., Погорелов А. А. 92014611/02; заявл. 25.12.1992; опубл. 20.12.1996.

Copyright (©) 2019 Гришкевич О. Д., Гринюк С. І.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка