В случае отсутствия эрозии материала основы, его перемешивания с напыляемым материалом и подплавления физический контакт образуется вследствие пластической деформации поверхности в момент удара об нее частицы. Физический контакт предшествует химическому взаимодействию, при котором на фактической площади контакта формируются прочные связи. В процессе ударного взаимодействия на площади контакта обеспечивается протекание физической адсорбции напыляемого материала на поверхность твердого тела. В то же время формирование фактической площади контакта, составляющей некоторую часть площади физического контакта, связано с хемосорбцией.
Для образования прочных адгезионных связей, обеспечиваемых хемосорбцией, частицы напыляемого материала при соударении с поверхностью твердого тела (основы) должны совершить работу, величина которой зависит от энергии кристаллической решетки, структуры и поверхностной энергии наносимого вещества. В случае соединения чистых металлов или твердых растворов процессы электронного взаимодействия сводятся к коллективизации валентных электронов положительными ионами, вследствие чего между системой атомов, образующих кристаллическую решетку, возникает прочная металлическая связь. Особенностью этой связи является отсутствие насыщения, определяемого валентностью соответствующих атомов. Для осуществления хемосорбции на реальной поверхности требуется энергия для активации этой поверхности, т.е. на приобретение молекулой или атомом энергии активации. Физически этот акт можно интерпретировать как процесс разрыва насыщенных связей на поверхности адсорбирующего тела, который приводит к появлению неспаренных электронов (радикалов), способных участвовать в химическом взаимодействии.
Таким образом, для протекания в контакте соединяемых материалов процессов электронного взаимодействия различных типов требуется определенная энергия для активации состояния поверхностей.
Взаимодействие с гладкой основой одиночных сферических частиц, деформирующихся и затвердевающих в диск цилиндрической формы, было изучено Кудиновым, Согласно этой модели при ударе о поверхность твердого тела расплавленные сферические частицы напыляемого материала, имевшие первоначально диаметр dчаст, сильно деформируются, затвердевают и приобретают форму тонкого диска диаметром D и высотой h. При деформации и растекании частицы по границе взаимодействия образуется физический контакт. При этом существенная доля возбужденных атомов частицы, в равной степени подготовленная к химическому взаимодействию, входит в соприкосновение с атомами основы. При сообщении атомам основы некоторой энергии, равной энергии активации, они вступают в химическое взаимодействие с атомами частицы.
Данные, приведенные во многих работах для случаев плазменного напыления металлов на металлы показывают, что N/N0 (где N0 – число атомов на поверхности основы или частицы, находящихся во взаимном контакте; N – количество атомов из числа N0, прореагировавших за определенный период времени) по завершении реакций может составлять 0,6…0,8. Одним из главных параметров, необходимых для оценки протекания химической реакции между напыляемым материалом и основой, является температура Тконт, устанавливающаяся в контакте жидкая частица - твердая основа. До настоящего времени отсутствуют прямые измерения контактной температуры и она, как правило, определяется приближенно расчетным путем на основе решения задачи об изменении температуры в контакте твердое тело - жидкая, быстро растекающаяся капля. Согласно работе и данным многих более поздних исследований, значение Тконт лежит между значениями температур основы и частицы. Для многих случаев Тконт соответствует твердому состоянию обоих материалов (частицы и основы). Исключение составляет напыление тугоплавких материалов, подплавляющих поверхности менее тугоплавких основ в месте контакта.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.