МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.П. Кривобоков, Н.С. Сочугов, А.А. Соловьев ПЛАЗМЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ (СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ) Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2011 УДК 537.5 ББК 30.61 К82 Кривобоков В.П. <...> К82 Плазменные покрытия (свойства и применение): учебное пособие / В.П. Кривобоков, Н.С. Сочугов, А.А. Соловьев; Томский политехнический университет. <...> Рассмотрены физические, механические и химические свойства покрытий, различающихся по химическому составу и областям применения, а также основные методы измерения и контроля параметров покрытий. <...> Свойства твердых углеводородных покрытий, формируемых из углеводородной плазмы газового разряда низкого давления. <...> Свойства твердых углеродных покрытий, полученных при распылении графита в вакууме . <...> Для подготовки поверхности применяются механические, химические, электрохимические и ионно-плазменные методы. <...> Минеральные масла химически не разлагаются щелочами, но под действием сил поверхностного натяжения пленка масла разрушается и собирается в капельки. <...> Ультразвуковая очистка Ультразвуковой метод очистки позволяет осуществлять быструю и высококачественную очистку изделий сложной конфигурации, а в ряде случаев удалить загрязнения, не поддающиеся удалению другими методами, заменить токсичные органические растворители более дешевыми щелочными растворами, механизировать трудоемкие операции очистки. <...> В процессах ультразвуковой очистки существенное значение имеют акустические течения – стационарные вихревые потоки, образующиеся в жидкости. <...> К моющим растворам предъявляют следующие требования: наличие хорошей смачиваемости <...>
Плазменные_покрытия_(свойства_и_применение).pdf
УДК 537.5
ББК 30.61
К82
Кривобоков В.П.
К82
Плазменные покрытия (свойства и применение): учебное
пособие / В.П. Кривобоков, Н.С. Сочугов, А.А. Соловьев; Томский
политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2011. – 136 с.
В пособии изложен обзор основных видов тонкопленочных покрытий,
наносимых с использованием низкотемпературной плазмы в вакууме.
Рассмотрена роль тонкопленочных покрытий в технологических процессах
и важность задачи разработки новых покрытий с улучшенными
характеристиками. Сформулировано значение и описаны способы предварительной
очистки поверхности перед нанесением на нее тонких пленок.
Рассмотрены физические, механические и химические свойства покрытий,
различающихся по химическому составу и областям применения,
а также основные методы измерения и контроля параметров покрытий.
Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению
011200 «Физика» и магистров физики, обучающихся по программам:
«Физика плазмы», «Пучковые и плазменные технологии», «Водородная
энергетика».
УДК 537.5
ББК 30.61
Рецензенты
Кандидат технических наук
старший научный сотрудник
Института сильноточной электроники СО РАН
Н.Ф. Ковшаров
Кандидат физико-математических наук
старший научный сотрудник
Института сильноточной электроники СО РАН
К.В. Оскомов
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2011
© Кривобоков В.П., Сочугов Н.С.,
Соловьев А.А., 2011
© Обложка. Издательство Томского
политехнического университета, 2011
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................4
1. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ
ПОКРЫТИЙ....................................................................................................5
2. ФИЗИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ...........................................................................16
2.1. Физические и механические свойства покрытий............................16
2.1.1. Рост и микроструктура покрытий ..............................................16
2.1.2. Термическое расширение, термоциклирование .......................19
2.1.3. Теплопроводность, теплозащитные покрытия .........................21
2.1.4. Взаимная диффузия .....................................................................23
2.1.5. Адгезия..........................................................................................25
2.1.6. Внутренние напряжения .............................................................30
2.1.7. Твердость как показатель сопротивления износу и эрозии.....33
2.2. Химические свойства покрытий.......................................................36
2.2.1. Влияние окружающей среды на деградацию системы
покрытие-подложка ...............................................................................36
2.2.2. Влияние ионной имплантации....................................................37
3. Области применения плазменных покрытий .....................................38
3.1. Защитные износостойкие покрытия .............................................38
3.2. Углеродные и углеводородные алмазоподобные покрытия..........49
3.2.1. Свойства твердых углеводородных покрытий, формируемых
из углеводородной плазмы газового разряда низкого давления.......51
3.2.2. Свойства твердых углеродных покрытий, полученных при
распылении графита в вакууме ............................................................61
3.3. Коррозионно- и эрозионностойкие покрытия.................................67
3.3.1. Металлические защитные покрытия..........................................67
3.3.2. Неметаллические защитные покрытия......................................74
3.4. Оптические покрытия ........................................................................76
3.4.1. Просветляющие покрытия в оптике ..........................................76
3.4.2. Интерференционные зеркала и фильтры......................................81
3.4.3. Длинноволновые или коротковолновые
отрезающие фильтры.............................................................................82
3.4.4. Интерференционные поляризаторы...........................................84
3.5. Низкоэмиссионные покрытия...........................................................86
3.6. Гидрофобные и гидрофильные покрытия .......................................95
3.7. Декоративные покрытия..................................................................100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................131
3
Стр.3