4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке

Сущность метода – в реакционный объём непрерывно подают смесь газа-носителя и летучих соединений осаждаемых металлов, которые, достигая нагретой зоны, разлагаются на поверхности заготовки с образованием металла и продуктов реакции. Продукты реакции выводятся из реакционного объёма. Нагрев заготовки осуществляется путём пропускания через неё электрического тока. Процесс ведётся в вакууме. Применяются летучие соединения с галогенами и карбонилами. Для получения многокомпонентных покрытий применяют несколько испарителей. Разложение галогенов и карбонилов происходит при температуре от 400°С (Al) до 1800°С (It). Чем выше температура поцесса, тем больше плотность покрытия.

Пиролитические покрытия обладают столбчатой структурой. Этим методом получают покрытия из Мо, W,AlиIt. Перед нанесением покрытия матрицу подвергают длительному отжигу при рабочих температурах.

Недостатки.

1. Трудность получения многокомпонентных покрытий, т.к. галогениды и карбрнилы различных металлов разлагаются при различных температурах.

2. Малый КПД процесса 0,3%.

3. Неоднородность покрытия по толщине.

4. Избирательность микропереноса частиц.

Данный метод применяют для изготовления катодов и анодов термоэмиссионых преобразователей.

4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)

Сущность способа – твёрдое или жидкое вещество реагирует с газом по обратимой химической реакции. Полученные соединения поступают в зону с другими условиями химического равновесия, где разлагаются с выделением исходного вещества и газоносителя для химической реакции.

Процесс ведётся в трёх режимах:

1. Молекулярный >L, где- длина свободного пробега молекулы образующегося вещества,L- расстояние до матрицы.

2. Диффузионый <L.

3. Переходный = L.

ХТР ведут в аппаратах замкнутого типа, в аппаратах с возможностью регулирования давления и состава газа, в аппаратах открытого типа.

Перед нанесением покрытия поверхность заготовки травят в агрессивной среде йода, ClилиBr. В качестве сырья используют стружку, порошок или слитки металла. Скорость осаждения металла при ХТР достигает несколько десятков мкм/мин. С помощью ХТР можно получать покрытия из следующих металлов:W, Мо, Та,Nb,Zr,Hf,Re,Th,Cr,V. Полученные покрытия обладают хорошими адгезионными свойствами даже при толщине > 500мкм, но твёрдость покрытий несколько ниже, чем у предыдущих методов. С помощью данного метода можно получать кристаллы до 5 см. Структура покрытия после ХТР столбчатая. Данным методом можно получать покрытия из соединений металлов и многокомпонентные покрытия.

0. Водородное восстановление галогенидов металлов

Сущность данного способа заключается в следующей химической реакции:

n

МеCl_n + --- H₂ ↔ Me + n HCl,

2

n

МеF_n + --- H₂ ↔ Me + n HF.

2

Эти реакции происходят при пониженном атмосферном давлении ≈ 1000 Па.

Этим методом получают покрытия из Мо, W,Al.

0. Осаждение из растворов

Сущность осаждения из растворов заключается в погружении заготовки в раствор электролита с солями осаждаемого металла и выделении осаждаемого металла на поверхности за счёт химических реакций без применения электрического тока. Этот способ применяют для нанесения покрытий на заготовки сложной формы. Покрытие при этом наносится равномерно по всей поверхнсти контакта и обладает меньшей пористостью, в сравнении с физико-химическими методами.

Процесс восстановления металла идёт согласно уравнению:

Ме+Zе^-=Ме

Различают следующие разновидности осаждения из растворов:

а) Контактный – покрываемый металл помещают в раствор соли более активного металла. Покрытие образуется за счёт разности потенциалов металла, матрицы и ионов раствора. Толщина покрытия не более 1 мкм. Покрытие, полученное этим методом, не применяют в качестве защитного, а в качестве промежуточного слоя для нанесения других металлов.

б) Контактно-химический – покрываемый металл погружают в раствор соли более электроотрицательного металла. В данном случае идёт реакция замещения. Толщина покрытия – 5-30 мкм, и покрытие может быть использовано в качестве защитного.

в) Метод химического восстановления – покрываемый металл помещают в электролит, содержащий соль осаждаемого металла и восстановитель. Металл заготовки в химической реакции не участвует, а играет роль катализатора процесса.

Этим способом, в основном, получают покрытия из Ni,Cu,Ag,Sn,Pd.

В состав электролита ещё входят комплексообразующие и буферирующие добавки, ускорители и стабилизаторы процесса, которые поддерживают постоянную кислотность и повышают производительность нанесения покрытий.