Исследование условий формирования оксидных покрытий реактивным термическим испарением металла в сильноточном разряде с полым анодом (Промежуточный за 2017 г.)

Исследованы условия формирования All₂O₃-покрытий методом реакционного термического анодного испарения Al в сильноточном разряде низкого давления при интенсивном ионном сопровождении. Покрытия наносились с помощью газоразрядной системы, включающей самонакаливаемый полый катод, неохлаждаемый графитовый тигель, полый анод и обеспечивающей независимую регулировку в широких пределах основных рабочих параметров: плотности потока испаренных атомов металла, плотности тока ионов на поверхности покрытия и их энергии, температуры образцов, парциального давления кислорода. Показано, что использование полого анода обеспечивает формирование потока ионов с плотностью в 1,7 раза больше, чем в режиме с плоским анодом при том же токе разряда. Определены параметры ионного потока, формирующегося на выходе из полого анода, и показано, что напряжение на двойном электрическом слое вблизи выходной апертуры полого анода возрастает с 25 до 40 В при уменьшении потока газа в 6 раз, ширина энергетического спектра ионов при этом возрастает вдвое в результате усиления амплитудной модуляции напряжения на двойном слое. Впервые методом реакционного термического испарения в разряде низкого давления и осаждения на изоструктурный подлой получено нанокристаллическое покрытие со структурой корунда. Определен диапазон изменения параметров ионного потока на поверхности растущего покрытия, в котором обеспечивается формирование плотного твердого (25 ГПа) покрытия с низким уровнем внутренних напряжений со скоростью до 4 мкм/ч при температурах 500 – 600°С.