Исследование эффектов модификации поверхности металлических подложек, подвергнутых ионно-плазменной обработке

Abstract

Установлена корреляция между проявлением эффектов модификации и продолжительностью ионно-плазменной очистки поверхности подложек ионами титана. Эксперименты проводились на серийной вакуумно-дуговой установке «Булат-6» в стационарном режиме в нефильтрованной плазме титана, которая содержала в осаждаемом потоке значительное количество капель из испаряемого материала катода. Обрабатывались полированные цилиндрические подложки диаметром 9, 14, 20 мм и высотой 9, 14, 20 мм. Материал подложек – нержавеющая сталь 12Х18Н10Т и бескислородная медь марки М00б. Микрорельеф поверхности подложек после ионно-плазменной обработки исследовался на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-840 и оптическом интерференционном бесконтактном профилографе–профилометре «Микрон-альфа». Как следует из полученных результатов, поверхность подложек из меди и нержавеющей стали подвергалась интенсивному модифицированию, т. е. свойства поверхности после обработки существенно отличаются от свойств исходной. В процессе финишной ионно-плазменной обработки имеет место проявление ряда эффектов: очистка от поверхностных оксидов сопровождается «загрязнением» поверхности металлической подложки макрочастицами материала катода; микрооплавление поверхности с ростом шероховатости, отжиг приповерхностного слоя с заметным снижением его твердости.

Встановлена кореляція між проявом ефектів модифікації і тривалістю іонно-плазмового очищення поверхні підкладок іонами титану. Експерименти проводилися на серійній вакуумно-дуговій установці "Булат-6" у стаціонарному режимі в нефільтрованій плазмі титану, яка містила в осажденому потоці значну кількість крапель з випареного матеріалу катода. Оброблялися поліровані циліндричні підкладки діаметром 9, 14, 20 мм і висотою 9, 14, 20 мм. Матеріал підкладок – нержавіюча сталь 12Х18Н10Т і безкиснева мідь марки М00б. Мікрорельєф поверхні підкладок після іонно-плазмової обробки досліджувався на растровому електронному мікроскопі JEOL JSM-840 і оптичному інтерференцтному безконтактному профилографу-профилометру «Мікрон-альфа». Як видно з отриманих результатів, поверхня підкладок з міді і нержавіючої сталі піддавалася інтенсивному модифікуванню, тобто, властивості поверхні після обробки істотно відрізняються від властивостей вихідної. У процесі фінішної іонно-плазмової обробки має місце прояв ряду ефектів: очищення від поверхневих оксидів супроводжується "забрудненням" металевої поверхні підкладки макрочастинками матеріалу катода; мікрооплавлення поверхні зі зростанням шорсткості, відпал приповерхневого шару з помітним зниженням його твердості.

It has been found correlation between modification effects and duration of ion-plasma cleaning the substrate surface with titanium ions. Experiments were carried out using serial vacuum-arc equipment “Bulat-6” at the stationary mode in non-filtered titanium plasma, which contained considerable quantity of evaporated material droplets. The polished cylinder substrates (diameter and height 9,14,20 mm) have been treated. The substrates were manufactured of stainless steel 12Х18Н10Т and non-oxygen copper M00б. The substrates surface roughness after ion-plasma treatment has been investigated with electron microscope JEOL JSM-840 and optic interference non-contact profilograph- profilometer «Микрон-альфа». According obtained results the surface of copper and stainless steel substrates has been treated to intensive modification, i.e. substrate surface after treatment significantly differs from initial one. During final ion-plasma treatment a number of effects occur: purification from surface oxides is accompanied with metallic surface “contamination” by the cathode material macrodroplets, surface micromelting accompanied by roughness increase, the surface layer annealing with noticeable decrease of hardness.