Фундаментальные основы создания металлокерамических покрытий методом электронно-лучевого испарения в форвакууме (промежуточный 2016)

Цель: создание металлокерамических покрытий методом электронно-лучевого испарения в условиях форвакуума (1 - 10 Па). Повышение рабочего давления до указанного уровня обеспечило возможность эффективного нагрева керамики до температуры ее испарения, поскольку отрицательный заряд, вносимый на поверхность керамической мишени электронным пучком, практически полностью нейтрализуется ионами газоразрядной пучковой плазмы. Осуществлена модернизация ускоряющего узла плазменного электронного источника: экспериментально подобрана оптимальная конфигурация ускоряющего электрода. Спроектированы и изготовлены зонд для измерения параметров пучковой плазмы и система измерения плотности паров испаряемой мишени. Спроектирована ионно-оптическая система радиочастотного квадрупольного масс-зарядового спектрометра. Выполнены измерения зависимостей тока электронного пучка от ускоряющего напряжения и давления, что дало возможность определить предельную мощность пучка в системе с плазменным катодом в условиях форвакуума. Получены экспериментальные результаты по нагреву, плавлению и испарению керамики, на основе чего построена физическая модель испарения алюмооксидной керамики, которая связывает концентрацию пучковой плазмы и температуру керамической мишени. Проведены тестовые эксперименты по нанесению металлокерамических покрытий на металлические поверхности (титан, нержавеющая сталь), измерены толщина покрытий, скорость их нанесения, микротвердость и элементный состав. На основе экспериментальных данных проведена оптимизация параметров электронного источника.