Импульсные методы нанесения алмазоподобных покрытий. Методы получения и свойства алмазных пленок. Импульсное газофазное осаждение алмазных пленок, страница 13

d- длина диагонали отпечатка.

Отмечено,  что характеристический параметр     пропорционален нагрузке  Р . Таким образом,  чем больше адгезионная прочность,  тем продолжительнее первая стадия. Хрупкое разрушение при испытании на сжатие приобретает спонтанный характер.

В общем случае число стадий может быть больше трех. Между второй и третьей стадиями микротвердость может переходить через минимум,  а затем через максимум.

Однако главный недостаток рассмотренного теоретического подхода состоит  в том,  что он основан на экспериментальных измерениях сдвиговых трещин,  что часто недоступно. Кроме того,  при разгружении возможно “захлопывание” зоны расслоения.

3  Методика проведения эксперимента и основные результаты исследований

3.1  Оборудование и методика нанесения многослойных покрытий

Для получения покрытий с углеродными слоями из плазмы импульсного катодно-дугового разряда была использована серийная установка вакуумного напыления УВНИПА-1-001 (УРМ3.279.070.).

1- электродуговой испаритель с титановым катодом  ;

2- источник плазмы импульсного катодно-дугового разряда с катодом из       графита ;

3- газовый ионный источник ;

4- предметный стол .

Рисунок 9- Схема вакуумной камеры установки УРМ3.279.070.

Эта установка оборудована газовым ионным источником  ИИ-4-015  типа “ Радикал”,  с помощью которого можно производить очистку и нагрев подложек,  источником плазмы стационарного катодно-дугового разряда с металлическим катодом который используется для нанесения подслоя,  источником плазмы импульсного катодно-дугового разряда с катодом из графита,  который был использован для нанесения углеродных покрытий. Для очистки и нагрева обрабатываемых изделий с последующим нанесением подслоя Ti в установке используется электродуговой испаритель с сепарацией плазменного потока в магнитном поле,  заключающейся в том,  что поток материала в капельной фазе распространяется прямолинейно и осаждается на противолежащей стенке камеры и внутренней поверхности испарителя. Испаряемый материал в виде ионов отклоняется в сторону карусели. Это достигается за счет того что стабилизирующаяся, фокусирующая, регулирующая катушки смещены в сторону,  противоположную от карусели относительно продольной оси катода и отклоняющие катушки,  расположенные в карманах рабочей камеры, создают поперечное магнитное поле. Пред формированием многослойной системы поверхность образца подвергалась обработке ионами азота с энергией 1,5-2,5 КэВ. Нанесение покрытия Ti производилось при давлении азота 6  10  Па и токе дуги 50 А. Отрицательный потенциал смещения подаваемый на образец 120 В.

Источником плазмы импульсного катодно-дугового разряда с центральным электродом являющимся катодом,  в данной конструкции изготавливается из графита испаряющегося в процессе сильноточного дугового импульсного разряда. Этот разряд между анодом и катодом возбуждается с помощью специального инициирующего устройства, которое обеспечивает стабильный поджег основного разряда и создаваемую частоту повторения инициирующих импульсов. В результате пробоя вакуумного промежутка между анодом и катодом развивается сильноточный дуговой разряд приводящий к испарению центрального электрода,  созданию плазменного сгустка,  переносу и конденсации последнего на подложке. Цилиндрические катоды источников плазмы были изготовлены из высококачественного графита марок МПГ-6 (99,99%) с плотностью 1,8 г/см3 . Диаметр катода составлял 32 мм . АПП наносились при напряжении разряда 250-300 В и частоте импульсов от 1до 35 Гц.

Измерение толщины АПП  и Ti проводилось оптическим способом при помощи интерферометра МИИ-11 по высоте ступеньки на подложке. Прибор позволяет измерять высоту ступеньки до 1,0 мкм с точностью до 0,05 мкм. Определено,  что толщина АПП слоя прямо пропорциональна количеству импульсов углеродной плазмы при постоянном напряжении заряда накопителя. При напряжении 300 В скорость роста АПП на образце,  вращающемся в центре предметного стола составляло 3,3  10-5мкм за один импульс разряда.

3.2  Методика предварительной подготовки поверхности