» » Плазменные технологии модифицирования
18.01.2016

Широко используется метод обработки материалов низкотемпературной (Т < 5*10в4 К) равновесной плазмой (изотермическая плазма — ионизированный газ — ионы, атомы, электроны в термодинамическом равновесии Tи = Tа = Tэ) на базе дуговых, высокочастотных ВЧ- и СВЧ-плазмотронов, а также неравновесной (неизотермической, Tи = Tа << Tэ) плазмой на основе плазменных установок тлеющего разряда, обеспечивающих снижение перегрева металла и улучшение условий достижения резкого охлаждения.
Плазменные технологии обеспечивают высокие удельные мощности, высокие температуры, возбуждение атомов и протекание химических реакций. Они применяются для синтеза материалов и модифицирующей обработки. В качестве рабочего тела плазмы используются Ar, He, H2, O2, N2 и др.
Эффекты быстрой закалки в результате использования плазменных технологий проявляются, в частности, при получении ультрадисперсных порошков карбонильных металлов и сплавов, карбидов, оксидов, а также при осуществлении плазменной наплавки металлов и сплавов.
Ионно-плазменные технологии модифицирования

Комплексные ионно-плазменные технологии расширяют возможности эффективного модифицирования поверхностного слоя по сравнению с ионно-пучковыми методами. Например, одновременное или последовательное воздействие ионного пучка и плазмы позволяет улучшить адгезию пленок покрытий, повысить их плотность, обеспечить заданную стехиометрию и качество.
Для осуществления ионно-плазменных технологий разработан ряд экспериментальных установок трех основных типов.
1. Установки, сочетающие использование тлеющего разряда с дополнительным источником электронов, эмитируемых термокатодом, или с наложением внешних скрещенных электрического и магнитного полей, что способствует увеличению плотности разрядного тока и, следовательно, плотности ионов в плазме. Плазменно-иммерсионные установки обеспечивают импульсный режим формирования пучка ионов довольно высокой плотности (10— 5000мА/см2) за счет приложения к мишени импульсов ускоряющего напряжения.
2. Установки с применением комбинаций специализированных источников ионов и плазмы, и том числе с различными сочетаниями источников ионов металлов и газов, а также генераторов равновесной и неравновесной плазмы. Ускоритель «Арбалет», например, состоящий из импульсно-дугового источника тяжелых ионов, импульсно-дуговых плазменных напылителей и магистронных распылителей, представляет собой комбинированную ионно-плазменную установку.
3. Импульсно-периодические ускорители, генерирующие в заданной последовательности пучки ионов и потоки плазмы, что позволяет комбинировать операции распыления, нанесение покрытий и имплантации ионов в необходимой последовательности. Установки этого типа семейства «Радуга» позволяют реализовать комбинированное воздействие ка материал нескольких видов пучков высокой плотности энергии, что обеспечивает эффекты, недостижимые при раздельном или последовательном облучении, в частности при получении покрытий с высокой адгезией.