Явления, происходящие на стадии образования физического контакта веществ при плазменном напылении - при ударе частиц напыляемого материала о твердую поверхность, были рассмотрены выше. Из сказанного ясно, что вследствие деформации и растекания частиц образование физического контакта при плазменном напылении обеспечивается для подавляющего большинства расплавленных частиц, движущихся в потоке (vчаст > vчаст min). На этой стадии важную роль играют процессы электростатического взаимодействия поверхностных атомов.
В случае отсутствия интенсивной эрозии материала основы или ее подплавления и совместного массопереноса материала напыляемой частицы и основы на стадии, предшествующей химическому взаимодействию, определяющим моментом является достижение пластической деформации, после протекания которой, становится возможным устранение границы раздела контактирующей пары материалов подстройкой атомов и формированием металлических связей.
Пластическая деформация может наблюдаться как в области уже затвердевшего материала напыленной частицы, так и в приповерхностном слое основы. Она связана с давлением Р(t), возникающим при ударе частицы и действующим в течение всего времени ее затвердевания. Кроме того, высокое импульсное давление, которое развивается при ударе в месте контакта частицы с основой, и интенсивное радиальное (по отношению к точке удара) течение материала способствуют разрушению тонких оксидных пленок на поверхности основы, очищая ее, и обеспечивая необходимый для развития химического взаимодействия физический контакт.
Возможность образования прочного соединения напыляемого материала с основой определяется главным образом полнотой химического взаимодействия. Внешним признаком, характеризующим степень развития этой стадии, является заполнение поверхности контакта частицы с основой очагами схватывания. Образование очагов схватывания объясняется тем, что химическое взаимодействие материалов происходит не по всей поверхности, подвергшейся пластической деформации вследствие удара, а лишь на активных центрах, в роли которых могут выступать примесные атомы, вакансии, ступеньки дислокаций.
На стадии химического взаимодействия решающую роль играют квантовые процессы электронного взаимодействия. Для протекания в контакте соединяемых материалов процессов электронного взаимодействия различных типов требуется определенная энергия для активации состояния поверхностей. Эта энергия может сообщаться в виде теплоты (термическая активация), энергии упруго-пластической деформации (механическая активация), электронного, ионного и других видов облучения (радиационная активация).
Если прошли две первые стадии, то объемные процессы при напылении успевают пройти главным образом по дислокациям, малоугловым границам зерен и другим дефектам структуры. Развитие объемного взаимодействия материалов при напылении обычно связывают с взаимной диффузией элементов системы покрытие-основа. Диффузия существенно облегчается пластической деформацией, имеющей место в области контакта частица-основа при соударении. Кроме того, диффузии способствует повышение температуры в контакте. Особенно легко протекают объемные процессы в напыленном материале, отличающемся пористостью, дефектной неравновесной структурой, сильно искаженной кристаллической решеткой. Помимо диффузии, развитие объемного взаимодействия в ряде случаев может быть связано с механическим перемешиванием материалов системы покрытие-основа, обусловленным эрозией и подплавлением тонкого поверхностного слоя основы с общим массопереносом общих материалов системы при растекании частицы.
Поверхностное взаимодействие
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.