Прочность сцепления покрытия с основой (адгезия)

При ГТИ прочность сцепления в значительной степени определяется состоянием поверхности – наличием загрязнений и активностью поверхности, обусловленной видом обработки (механическая, струйная, электрохимическая и др.).

Идеально чистую, ювенильную поверхность металлы могут иметь только в вакууме. На воздухе все микровыступы и впадины мгновенно покрываются окисными пленками и др. видами загрязнений рис. 31.

Рис. 31 – Схема состояния металлической поверхности на воздухе

По данным К.А. Кочергина: А – глубинный слой металла; Б – поверхностный слой, разориентированных механической обработкой кристаллов с прослойками окислов; В – оксидный слой; Г – адсорбированный слой кислородных атомов и нейтральных молекул; Д – слой водяных паров; Е – слой жировых молекул; Ж – ионизированные пылевые частицы; а – прочная пленка оксидов и кислорода; б – рыхлая пленка [13].

Толщина слоев составляет от единиц до десятков мкм. Например, толщина пленки паров Н₂О – 50…100 молекул (по высоте); жировых – столько же или больше на несколько мкм даже после удаления жира бензином. Остается слой 10…100 молекул (по высоте). Пленки на поверхности остаются после любого вида механической обработки. Толщина зависит от времени выдержки изделия на воздухе.

Толщины пленок на поверхности различных металлов в атмосфере сухого воздуха после механической обработки

При рассмотрении прочности сцепления покрытий следует учитывать влияние на прочность сцепления следующих факторов состояния поверхности: (при вакуумном напылении)

1. Точечные дефекты. Они могут возникать в результате диффузии атомов из объема на поверхность кристалла. В решетке образуются свободные узловые объемы-вакансии. Такие дефекты называются «дефектами Шетки». При перемещении атомов между узлами решетки остаются свободные места, которые называются «дефектами Френкеля». Линейные дефекты поверхности – краевые и винтовые дислокации (выходящие на поверхность).

2. Поверхностная энергия (энергия свободных связей).

3. Адсорбция на металлической поверхности слоя молекул кислорода, которые прочно связаны с металлической основой.