Параметры, характеризующие условия нанесения покрытий

Основные параметры:

- дистанция переноса частиц,

- угол расхождения потока напыляемых частиц,

- угол встречи потока с поверхностью конденсации,

- давление и рабочая среда,

- температура и размеры обрабатываемого изделия и др.

5.3.4.1 Дистанция переноса частиц

Дистанция переноса частицвыбирается с соблюдением условия L << l (L – дистанция переноса; l - длина свободного пробега частиц). Дистанция оказывает большое влияние на равномерность покрытия при неизменных значениях угла встречи потока частиц с поверхностью изделия. В этом отношении проявляется идентичность с газотермическими методами. При вакуумных конденсационных методах для паровых потоков применимы законы Ламберта-Кнудсена.

Первый закон констатирует, что интенсивность пара в направлении поверхности конденсации пропорциональна косинусу угла расхождения потока из точечного источника.

По второму закону количество осажденного материала в покрытии зависит от дистанции, оно обратно пропорционально квадрату расстояния от распылителя (испарителя) до поверхности конденсации. Так, например, при испарении материала с малой поверхности область равномерного покрытия при дистанции L=200 мм распространяется на пятно диаметром 80-120 мм. На практике для получения равномерных покрытий увеличивают дистанцию, используют несколько распылителей, изменяют конфигурацию площади распыления; применяют различные траектории перемещения обрабатываемых изделий и др. Дистанция оказывает влияние и на другие показатели эффективности. Увеличение дистанции свыше оптимальных значений снижает коэффициент использования материала, изменяются условия зарождения и роста покрытий, приводящие к снижению адгезионной прочности.

Для различных способов вакуумного конденсационного нанесения дистанцию выбирают в широких пределах - от 20 до 500 мм.

5.3.4.2 Давление в камере Р_к

С этим параметром в первую очередь связана длина свободного пробега частиц при их переносе. Максимальная степень разрежения (глубокий вакуум) облегчает процесс переноса частиц. Так, например, при Р_к=0,10 МПа длина свободного пробега частиц составляет около 10 мм, а при Р_к = 0,1 Па она равна приблизительно 1000 мм. Давление насыщенных паров мало зависит от величины Р_к, однако диффузия частиц из пограничного слоя распылителя и скорость распыления (испарения) существенно снижаются при его повышении. Давление в камере оказывает влияние и на равномерность конденсационных покрытий. На практике иногда прибегают к увеличению давления в камере с целью получения покрытий с большой равномерностью по толщине.

5.3.4.3 Температура обрабатываемого изделия

Температура обрабатываемого изделия оказывается одним из наиболее значимых параметров процесса, с которым в первую очередь связана адгезионная прочность, структура покрытия, уровень остаточных напряжений и, соответственно, его свойства. Температура поверхности конденсации отличается от температуры в объёме покрытия. Разность оценивают в сотни градусов, время релаксации температуры составляет порядка 10 с.

Различные исследователи предлагают зонные модели зависимости структуры толстых покрытий (свыше 1 мкм) от температуры поверхности.