Формирование покрытий

При ГТН покрытие образуется путем последовательной укладки доведенных до жидкого или жидкопластичного состояния частиц (см. рис.29), обладающих определенной энергией [1].

Рис. 29 – Формирование покрытия и закрепления 1-го слоя

1 – напряжение сжатия; 2 – жидкий металл частицы; 3 – твердый металл частицы; 4 – окислы; 5 – пластичная частица;

6 – основной металл

Формирование покрытий обусловлено следующими факторами [14]:

1. Механическое зацепление, когда частицы заполняют неровности поверхности в момент удара о подложку и закрепляются при последующей кристаллизации и усадке.

2. Физическая адгезия, когда в результате сближения при ударе создаются условия для взаимодействия атомных сил материала и подложки (силы Ван-дер-Вельса).

3. Химическое взаимодействие частицы с подложкой происходит при сближении атомов на расстояние, соответствующее возможности взаимодействия атомов или молекул (Me + Me^/O; Me^/ + Me^//; Me^/O + Me^//O), где Ме – металлическая основа; Ме^/ – металлические частицы 1-го слоя; Ме^// - металлические частицы последующих слоев; МеО – соответствующие оксиды.

4. Диффузионные процессы имеют место, если материалы обладают неограниченной взаимной растворимостью.

5. Образуют область твердых растворов. При нанесении покрытий создаются условия для диффузии покрытий (локальный нагрев до высоких температур).

6. Активизация атомов подложки через промежуточные слои и образование межатомных связей, соединения типа «сварка».

Строение газотермических покрытий характеризуется наличием границ между частицами и слоями, также между подложкой и покрытием, что обусловлено условиями формирования и транспортировки частиц распыляющим потоком, процессами, происходящими между жидким металлом частицы, кислородом и азотом воздуха.

Следует также учитывать, что каждая частица после затвердевания имеет строение, соответствующее условиям гетерогенной кристаллизации. В процессе образования, полета и контакта с подложкой (удара о подложку), она подвергается интенсивной тепловой, химической и механической обработке обуславливающих сложность строения образующегося покрытия (рис.30).

Рис. 30 – Строение газотермического покрытия

1 – границы между частицами; 2 – границы между слоями; 3 – границы между покрытием и подложкой; 4 – частицы (металлические); 5 – подложка (основной металл)