ЗАЩИТНЫЕ И УПРОЧНЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫЕ МЕТОДЫ ВАКУУМНОГО ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Современные электроннолучевые установки для нанесения покрытий представляют собой достаточно сложные и энергоемкие агрегаты, которые рас­считаны на непрерывную работу в течение 10-15 ч и более. В зависимости от характера (цикличности) работы вакуумные установки для нанесения покрытий делятся на установки периодического и непрерывного действия, и имеют один или несколько испарителей.

Однако в процессе испарения металлов из одного источника сплавы, компоненты которых имеют существенно различные парциальные давления, практически невозможно испарять из одного источника. Для осаждения покры­тий из таких сплавов используется несколько независимых источников. Суще­ствует принципиальная схема и соответствующие установки испарения от двух и более источников, например для нанесения покрытия CO-Cr-Al-Y на рабо-

чие лопатки турбины установки ГТ - 100. Кроме того, метод вакуумного осаждения покрытий позволяет получать многослойные жаростойкие покры­тия, для создания которых ранее использовались лишь механические или тер­момеханические способы нанесения. Механические характеристики и стой­кость к высокотемпературной коррозии предложенных многослойных композиций отвечают требованиям, предъявляемым к защитным покрытиям.

Рабочая камера установки (рис.10.1) стенкой 1 разделена на собственно камеру испарения 2 и полость 3 электроннолучевой пушки 4. Пушка является составной частью испарительного устройства 5, которое устанавливается в нижней части рабочей камеры. Специальными полюсными наконечниками электронный луч 6 изгибается на 270о и фокусируется на торце слитка 7. Рас­плавленный металл разогревают до температуры, при которой скорость осаж­дения парового потока на подложке достигает 15 мкм/мин. Процесс испарения ведется в вакууме не ниже 1 10 Па. В установке предусмотрено раздельное ва - куумирование камеры испарения и полости электроннолучевой пушки механи­ческими и диффузионными насосами. Рабочая камера объединена с двумя вспомогательными камерами 8, в которых осуществляется предварительный подогрев деталей, собранных в оснастке 9.

К недостаткам данного спосо - ба нанесения защитных покрытий также можно отнести и значительную зависимость коэффициента конденсации Ок, равного отношению количества атомов, сконденсировавшихся на поверхно­сти к общему количеству падающих атомов, от загрязнения поверхности. Сле­довательно, защищаемая поверхность требует тщательной предварительной об­работки. Кроме того, на качество полученного слоя весьма заметное влияние оказывает температура поверхности осаждения. При осаждении материалов без подогрева подложки конденсаты имеют очень низкую пластичность и для фор­мирования равновесной структуры (например, при осаждении никельхромовых покрытий) подложка должна быть нагрета до температуры 850.. .900 0С.

Нанесенные покрытия также требуют дополнительной обработки. Они, как правило, проходят операции вакуумного отжига, упрочняющей обработки микрошариками и окончательный отжиг в течение нескольких часов при тем­пературе >1000 0С в нейтральной атмосфере или в вакууме. Две последние опе­рации проводятся с целью устранения пористости внешнего слоя. Широкому распространению описанного метода получения защитных покрытий препятст­вует также значительная стоимость оборудования и высокая энергоемкость процесса. Высота напыленного слоя так называемых толстых конденсатов дос­тигает 2 мм, хотя известны факты получения пластин до 20 мм толщиной, вы­полненных при конденсации многокомпонентного состава с уникальными прочностными характеристиками. Получение защитного слоя аналогичной вы­соты с помощью электроннолучевой наплавки в вакууме возможно с использо­ванием электронного луча, мощность которого, по крайней мере, на два поряд­ка меньше.