В рамках новых представлений в сравнении с классическими рассматриваются процессы безводородного азотирования металлических поверхностей в тлеющем разряде (БАТР). Новый подход, разрабатываемый профессором И.М. Пастухом, основан на анализе наиболее весомых субпроцессов протекающих в тлеющем разряде при безводородном азотировании металлических поверхностей.
В общем случае при реализации БАТР возможны следующие субпроцессы:
— адсорбция частиц газа на поверхности и десорбция их в результате, как теплового влияния, так и бомбардировки частицами падающего потока, который в общем случае состоит из диффузантов — веществ, которые могут вступать в химическое и физическое взаимодействие с атомами поверхности, диффундировать в глубину слоя, изменяя при этом свойства собственно поверхности, а также корректоров — элементов газовой среды, не влияющих непосредственно на конечные свойства поверхности, прежде всего потому, что они химически нейтральны по отношению к атомам поверхности, но изменяют (корректируют) ход основного процесса обработки деталей, причем обе из названных разновидностей частиц могут нести заряд или быть электрически нейтральными.
— передача энергии от частиц падающего потока частицам поверхности с нагреванием ее до рабочей температуры процесса, влияющей помимо всего прочего на термоэлектронную эмиссию,
— стимулирование ионно-электронной и ударно-электронной (от нейтральных частиц падающего потока) эмиссий, — распыление атомов и фрагментов поверхности с последующим осаждением их под воздействием направленного движения частиц падающего потока на поверхностях обрабатываемых деталей, оборудования или удаление из разрядной камеры,
— столкновение атомарных ионов диффузантов с атомами поверхности или атомами, входящими в распыленные фрагменты поверхности, и последующее образование диффундидов (соединений диффузанта с элементами поверхности, для БАТР-нитридов),
— столкновение молекулярных ионов с поверхностью и в зависимости от энергетического уровня — возможными их рекомбинацией или диссоциативной рекомбинацией, образованием атомарных диффузантов и на их основе созданием диффундидов,
— ударная диссоциация или ионизация молекулярных частиц, адсорбируемых поверхностью, с последующей диссоциативной рекомбинацией, образованием атомарных диффузантов и на их основе созданием диффундидов,
— химическое превращение диффундидов с высвобождением атомарных компонентов диффузанта,
— диффузия атомарных частиц и диффундидов в глубину поверхности,
— упругие столкновения заряженных частиц падающего потока с поверхностью и отражение их в газовую среду, вторичная бомбардировка поверхности с возможностью перечисленных выше процессов, характерных для частиц определенного вида,
— ударная имплантация частиц газовой среды и проникновение их и частиц компонентов поверхности под действием падающего потока в глубину слоя,
— резонансная перезарядка на металле с диссоциативной рекомбинацией молекулярного иона диффузанта и созданием диффундидов. Термины ”диффузант“, ”диффундид“ введены для удобства, так как в общем случае модификация поверхности металлов в тлеющем разряде может быть не только азотированием, но и цементацией, борированием, комбинированными процессами.
Таким образом развернутая схема субпроцессов представляется основой возможной разработки аналитических критериев модификации поверхности металлов с применением БАТР. В рамках разработанной энергетической модели БАТР возможно не только качественно прогнозировать результаты модификации поверхности, а соответственно проектировать и оптимизировать технологические режимы, включая совершенствование технологических процессов. Поэтому источники инноваций в разработке новых установок безводородного азотирования в тлеющем разряде связаны с большой вариативностью способа при выборе параметров процесса. Консультации предоставляются бесплатно на основе официального запроса руководителя предприятия.
.
