Чертежи и проекты

Разделы АС, АР, КЖ, КМ, КМД и т.д.
Разделы ЭМ, ЭС, ЭО, ЭОМ и т.д.
Разделы ОВ, ОВиК, ТМ, ТС и т.д.
Разделы ПС, ПТ, АПС, ОС, АУПТ и т.д.
Разделы ТХ и т.д.
Разделы ВК, НВК и т.д.
Разделы СС, ВОЛС, СКС и т.д.
Разделы АВТ, АВК, АОВ, КИПиА, АТХ, т.д.
Разделы АД, ГП, ОДД т.д.
Чертежи станков, механизмов, узлов
Базы чертежей, блоки

Подразделы

для студентов всех специальностей

Котлы и котельное оборудование

Главная  Лучшие    Популярные   Список  
Статьи » Металлообработка
Анализ процессов очистки деталей в тлеющем разряде

Анализ процессов очистки деталей в тлеющем разрядеВ последние годы интенсивно разрабатываются «сухие» плазменные методы очистки поверхностей твердых тел. Эти методы позволяют исключить в условиях массового производства применение больших количеств дорогостоящих жидких очищающих средств, существенно сократить технологический цикл и улучшить условия труда. К сожалению, в настоящее время отсутствует строгая теория механизма очистки поверхностей твердых тел под действием газоразрядной плазмы.



К наиболее существенным процессам, происходящим на поверхности твердого тела при воздействии на него газоразрядной плазмы, можно отнести (рис. 1):

- испарение поверхностных примесей;

- удаление адсорбированных слоев;

- физическое травление поверхности;

- химическую реакцию на поверхности.

Плазменные методы очистки возможно применять для обработки металлов, диэлектриков, полупроводников, отдельных деталей, а также узлов из этих материалов. Наиболее широкое применение получила плазменная финишная очистка изделий перед выполнением ответственных технологических операций (окончательная сборка деталей, напыление покрытий и др.).

В периодической литературе, посвященной обработке изделий, более широко представлены материалы по плазменной очистке диэлектриков и полупроводников и, в меньшей степени, по очистке металлов. Однако методы  плазменной обработки являются перспективными также для очистки металлических изделий.

Особые требования к чистоте поверхностей элементов многих других устройств могут быть в достаточной степени удовлетворены за счет применения явления катодного распыления.

По мнению автора [1], катодное распыление дает наилучшие результаты из всех способов очистки, так как ионная бомбардировка весьма эффективно удаляет все виды загрязнений (жиры, адсорбированную воду, газы, окислы, карбиды, нитриды) и при этом сам процесс не загрязняет очищаемую поверхность.

Однако в работе отмечается, что метод очистки ионной бомбардировкой эффективен для удаления остатков органических загрязнений, пыли, ворсинок; соленые же загрязнения удаляются лишь частично. В то же время в работе [3] отмечается, что обработка поверхностей деталей катодным распылением может использоваться лишь как одна из конечных (финишных) операций очистки деталей после удаления основного количества загрязнений химическими методами, так как толстые пленки загрязнений будут лишь частично разрушаться под действием ионной бомбардировки с образованием не только газообразных продуктов, но и углеродосодержащих осколков органических молекул или продуктов их полимеризации, при использовании же очень жестких режимов обработки деталей произойдет сильная эрозия материала детали и нарушение ее геометрических размеров.

Режимы очистки могут колебаться в широких пределах. Напряжение на электродах от 0,8 до 2 кВ, плотность тока от 0,5 до 5 мА/см2 , давление разреженного воздуха 10-104 Па. Авторами [2] установлено влияние на качество очистки в тлеющем разряде материала детали, ее конфигурации и режимов обработки.

В работе [9] рассматривается способ очистки путем возбуждения высокочастотного разряда (50 кГц-100 МГц) с одновременным воздействием ультразвуковой энергии. Нашел промышленное применение метод очистки поверхностей металлов в сильноточном тлеющем разряде с плотностью тока 5-100 мА/см3 при давлении инертного газа 133-1333 Па. Метод основан на разрушении молекул загрязнений под действием ударов положительных ионов, образующихся в тлеющем разряде, при этом одновременно происходит катодное распыление, частичная эрозия материала детали (ионное травление). Газообразные продукты разложения загрязнений удаляются при откачке системы.

Плазмохимическая очистка происходит вследствие химического взаимодействия  загрязнений с ионами и радикалами активных газов с образованием летучих соединений. Образуя летучие соединения, атомы этих веществ удаляются с поверхности подложки, при этом снимается тонкий слой материала 2∙10-3 мкм.

 

Для увеличения нажмите на картинку

технологическая схема активации поверхности твёрдого тела плазменной обработкой

Рис. 1. Информационно-справочная модель: технологическая схема активации поверхности твёрдого тела плазменной обработкой

 

Химические процессы, происходящие в неизотермической низкотемпературной плазме, обычно очень сложны и включают большое количество элементарных реакций и взаимодействий: между электронами и молекулами, электронами и радикалами, электронами и ионами, ионами и молекулами, ионами и ионами.

Поэтому, даже если применяется однокомпонентный рабочий газ, нельзя полностью рассмотреть и количественно описать происходящие элементарные процессы, не говоря уже об использовании сложных молекулярных газов, участвующих в плазмохимических процессах.

Принципиально любая из возбужденных частиц – молекула, ион, свободный атом или радикал – может являться химически активной частицей, участвующей в первичной элементарной реакции.

За первичной реакцией могут последовать в зависимости от условий вторичные реакции, которые могут происходить не только в плазме, но и в газовой фазе вне плазмы, а также на стенках реакционных камер. Концентрация химически активных частиц в неизотермической низкотемпературной  плазме определяется не термодинамическим равновесием, а стационарным состоянием, возникающим вследствие конкуренции различных процессов образования (генерации) и гибели (рекомбинации) этих частиц.

В основе процессов плазмохимического травления лежат гетерогенные химические реакции, происходящие на границе двух фаз (твердой и газообразной), между химически активными частицами, образующимися в плазме, и активными центрами обрабатываемого материала, представляющими собой поверхностные атомы со свободными валентностями. В результате реакций образуются стабильные, летучие при температуре процесса, продукты реакции, которые десорбируются с обрабатываемой поверхности, переходят в газовую фазу и откачиваются вакуумным насосом.

При плазменном травлении происходит также физическое распыление, которое в некоторых случаях может стать основным механизмом удаления материала.

Все высказанные в литературе соображения о механизме плазмохимических  процессов в неизотермической низкотемпературной плазме имеют характер гипотез, так или иначе подкрепленных экспериментальными данными [4-9]

 

Литература:

1. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. – Л.: Химия, 1981. – 248 с.

2. Очистка поверхностей изделий перед напылением газовыми разрядами / В.М.Таран, Б.С. Митин, Г.В. Бобров и др. // Теория и практика газотермического нанесения покрытий: тез. докл. – Дмитров, 1983. –С.52-56.

3. Котельников Д.И. Сварка давлением в тлеющем разряде. – М.: Металлургия, 1981. – 116 с.

4. Лясников В.Н., Украинский В.С., Богатырев Г.Ф. Плазменное напыление покрытий в производстве изделий электронной техники. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1985. – 200 с.

5. Lyasnikov V.N. Properties of  Plasma-sprayed Powder Coatings // Journal of Advanced Materials. – 1994. – Vol.4. – P. 381-387.       

6. Применение ультразвука в промышленности / под ред. А.И. Маркова. – М.: Машиностроение, 1975. – 240 с.

7. Бекренев Н.В. Обеспечение качества деталей высокоточных изделий на основе формирования однородных структур покрытий при их плазменном напылении и абразивно-алмазной обработке с воздействием ультразвука: дис…д-ра техн.наук.  – Саратов, 1999. – 563 с.

8. Серянов Ю.В., Фоменко Л.А. Уравнение кинетики ультразвуковой очистки поверхности // Теоретические основы химической технологии. – 2000. – Т.34. – №6. – С.575-578.

9. Lyasnikova A.V., Protasova N.V. The application of plasma sprayed coatings in the manufacture of dental implants // 22nd European Conference on Surface Science «ECOSS 22» September 7-12, 2003 Praha, Czech Republic. – P. 123-126.

Дополнительно по данной категории

29.01.2021 - Анализ термических условий очистки и нагрева деталей в тлеющем разряде
29.01.2021 - Основные способы управления свойствами плазмонапыленных покрытий
29.01.2021 - Биокомпозиционные пористые покрытия
26.08.2017 - Изготовление композитных панелей
24.06.2017 - Объемные буквы в наружной рекламе.
28.05.2017 - Проволока для автоматической сварки под слоем флюса
24.03.2017 - Общая характеристика обработки поверхности металлов газовыми разрядами
24.03.2017 - Покрытия на деталях электровакуумных приборов. Газопоглощающие покрытия
20.02.2017 - Резка пролетных строений при демонтаже мостов
29.01.2017 - Ковка и модерн
Если у вас есть вопросы или критика на материал пишите в комментариях или на форуме
Ваше сообщение будет опубликовано только после проверки и разрешения администратора.
Ваше имя:
Комментарий:
Секретный код:
Секретный код
Повторить:

Добро пожаловать,
Гость

Регистрация или входРегистрация или вход
Потеряли пароль?Потеряли пароль?

Ник:
Пароль:
Код:Секретный код
Повторить:

Последние файлы


Электроснабжение модульной котельной Дл… ...

Автоматизация АЗС. Автоматизация техноло… ...

Указания к монтажу   1. Извещател… ...

Экспликация помещений телятника (от 3 до… ...

Содержание технологической карты на монт… ...

Документы

Каталог нормативной документации
Скачать типовые техкарты
Типовые проекты и типовые серии
Типовые проекты и типовые серии