IV-VI груп, у яких переважає ковалентно-металева іонна зв'язок. Донорські здатності тугоплавких металів IV групи (особливо Ti) в результаті приєднання трьох атомів азоту призводять до утворення енергетично дуже стійких конфігурацій s 2 p 6: s 2 p 3 + 3p «s 2 p 6 [5].
Внаслідок різкого зниження донорської і зростання акцепторной здатності металів VI групи (Cr, Mo, W) для цієї групи може проявлятися і донорська здатність азоту (s 2 p 3 ® sp 4 ® sp 3 + p) з освітою надлишкових (що не беруть участь в хімічній зв'язку) електронів, які знижують температуру плавлення цих нітридів.
Хоча особливість конфігураційного будови нітридів перехідних металів (s 2 p 6) свідчить про їх високої корозійної стійкості (зниження схильності до твердо-та жідкофазним дифузійним реакцій), необхідно відзначити меншу термодинамічну стійкість нітридів, в порівнянні з карбідами. Практично це означає, що нітриди мають більш низьку в порівнянні з карбідами опірність до високотемпературному окислення, корозії. Причому, при переході нітридів металів IV групи (TiN, ZrN, HfN) до нітриду металів V (VN, NbN, TaN) і особливо VI групи (CrN, MoN, WN) опірність до високотемпературному окислення знижується. Разом з тим нітриди мають і свої переваги. Вони більш пластичні і менш крихкі, ніж карбіди. Так наприклад, межа міцності при вигині TiN дорівнює 240 МПа, а TiC - 15 МПа [5].
Оксиди володіють твердістю, порівнянної з твердістю нітридів. Так наприклад, твердість TiN дорівнює 20.5 ГПа, а твердість Al 2 O 3 - 19.9 ГПа. Тим часом, за корозійним властивостям оксиди перевершують нітриди. Крихкість оксидів порівнянна з крихкістю карбідів. [18]
. 3.4 Обладнання та технологія для нанесення плазмових, вакуумних покриттів
Вакуумно-плазмові методи нанесення покриття в промисловості називають PVD-метод - нанесення конденсацією з парової (газової) фази (англ. physical vapour deposition; скорочено PVD) позначає групу методів напилювання покриттів (тонких плівок) у вакуумі , при яких покриття виходить шляхом прямої конденсації пари наноситься.
При фізичному осадженні (PVD) матеріал покриття переходить з твердого стану в газову фазу в результаті випаровування під впливом теплової енергії або в результаті розпилення за рахунок кінетичної енергії зіткнення частинок матеріалу. Енергія, розподіл і щільність потоку частинок визначаються методом нанесення, параметрами процесу і формою джерела частинок. Нанесення покриттів методом PVD проводиться при температурі до 450 ° С, що практично не накладає обмеження по використовуваних матеріалах, на які наноситься покриття. Це особливо важливо при нанесенні покриття на швидкорізальної сталь, оскільки температура процесу не перевищує температуру відпустки загартованої сталі (близько 550 ° С). PVD-процеси проводять у вакуумі або в атмосфері робочого газу при досить низькому тиску (близько 10 - 2 мбар). Це необхідно для полегшення переносу часток від джерела (мішені) до виробу (підкладці) при мінімальній кількості зіткнень з атомами або молекулами газу. Це ж умова визначає обов'язковість прямого потоку частинок. У результаті покриття наноситься тільки на ту частину виробу, яка орієнтована до джерела частинок. Швидкість осадження залежить в цьому випадку від відносного розташування джерела і матеріалу. Для рівномірного нанесення покриття необхідно систематизоване рух матеріалу або застосування декількох, певним чином розташованих, джерел. У той же час, оскільки покриття наноситься тільки на поверхні в прямої видимості джерела raquo ;, метод дозволяє селективно наносити покриття тільки на певні частини поверхні, залишаючи інші без нанесеного шару. Це абсолютно неможливо при використанні методу хімічного осадження. Основними чинниками, визначальними якість покриття, нанесеного методом фізичного осадження, є чистота вихідних матеріалів і реакційного газу, а також необхідний рівень вакууму.
При PVD-методі матеріал покриття усередині установки перекладається з твердого стану в газоподібний за допомогою різних фізичних процесів. Їх можна розділити на дві великі групи - процеси випаровування і розпилення. Випаровування здійснюється за рахунок резистивного опору, індукційного нагріву, електронно-променевих пучків, низьковольтної дуги, полого катода, катодного або анодному дуги, лазерного променя. Процеси можуть проходити з додатковою іонізацією або без неї, в середовищі реакційного газу або без нього, з напругою зміщення або без нього.
Розпилення буває діодні або магнетрона, при постійному струмі або струмі високої частоти, в середовищі реакційного газу або без нього, з напругою зміщення або без нього, з додатковою модифікацією магнітного поля (незбалансованої або із замкнутим полем) або без неї.
Для нанесення покриттів на інструмент в переважній більшості випадків засто...
