等離子體表面處理ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 07:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下增加 ， 這實(shí)質(zhì)上是輝光覆蓋面積的擴(kuò)展的結(jié)果 。因?yàn)樵跉鈮汉蜏囟纫欢ǖ臈l件下 ， 陰極單位面積上發(fā)射的二次電子數(shù)目是一定的 ， 即電流密度不變 。 2022/2/12 23 4）異常輝光放電 當(dāng)整個(gè)陰極都被輝光覆蓋后，如果還希望進(jìn)一步提高電流，則必須提高極間電壓，這種放電特性稱為異常輝光放電，相當(dāng)于曲線 EF段。 異常輝光放電區(qū) ， 具有比較高的電流強(qiáng)度 ， 是離子轟擊滲擴(kuò)的實(shí)際采用區(qū) 。 2022/2/12 24 5）弧光放電區(qū) 隨極間電壓的升高 ， 輝光電流會(huì)不斷增強(qiáng) ， 當(dāng)達(dá)到或超過(guò) VF時(shí) ， 電流會(huì)突然增大 ，極間電壓也突然降低 ， 相當(dāng)于短路 。 此時(shí)輝光熄滅 ， 而在陰極很小的面積上產(chǎn)生了強(qiáng)烈的弧光 ， 稱為弧光放電 。 弧光放電的電流要遠(yuǎn)比輝光放電大 。 弧光放電會(huì)將工件局部熔化 ， 對(duì)離子轟擊滲擴(kuò)不利 ， 必須注意避免 ， 一旦出現(xiàn)要盡快滅弧 。 2022/2/12 25 4. 輝光放電的光區(qū)和有關(guān)特性曲線 2022/2/12 26 5. 陰極濺射 在輝光放電的陰極位降區(qū) ， 正離子會(huì)被加速 ， 加速粒子與該區(qū)內(nèi)的中性粒子發(fā)生彈性碰撞 ， 因而使中性粒子也具有和離子相近的能量沖向陰極 。 兩種高能粒子對(duì)陰極表面進(jìn)行轟擊的結(jié)果 ， 使得陰極表面的某些局部被劇烈地加熱 ， 同時(shí)高能粒子的部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)槟承┰拥囊莩龉鸵莩龊蟮膭?dòng)能 ， 引起陰極材料的微粒向外飛散的現(xiàn)象 ， 稱為陰極濺射 。 被濺射的粒子離開(kāi)表面后 ， 呈中性原子狀態(tài)而不是離子 。 2022/2/12 27 陰極濺射的主要特點(diǎn) （ 1） 一個(gè)粒子轟擊陰極表面可濺射出的原子數(shù) ， 稱為濺射系數(shù) 。 濺射系數(shù)隨加速電壓的增大而增大 ， 但是當(dāng)加速電壓過(guò)高時(shí) ， 由于轟擊的正離子撞入陰極材料內(nèi)部的幾率增大 ， 一旦撞入內(nèi)部 ， 能量將平均散逸給大量的周?chē)?， 不能使個(gè)別原子獲得逸出的能量 。 2022/2/12 28 （ 2）陰極電位降和轟擊粒子的質(zhì)量越大，陰極濺射越激烈。 當(dāng)氣體和陰極的種類(lèi)一定時(shí)，陰極位降將隨電流密度增加而增加，濺射量近似地與電流密度平方成正比，與氣壓和極間距離的乘積成反比。 2022/2/12 29 （ 3） 在其它條件一定時(shí) ， 氣壓越小濺射越嚴(yán)重 ， 當(dāng)氣壓大時(shí) ， 由于濺出的粒子易與周?chē)呙芏鹊臍怏w碰撞而返回表面 ，因而濺出量減少 。 （ 4） 陰極金屬的化學(xué)特性對(duì)濺射率有顯著的影響 。 2022/2/12 30 （ 5） 用濺射效應(yīng)可除去陰極金屬的污物 、氧化物或鈍化膜 ， 使表面凈化和活化 ，因而有利于粒子的吸附和滲入 。 （ 6） 濺射出的活性原子易于吸收氣體或與氣體反應(yīng)生成某種化合物如 TixN，CrxN， TIC， CrxCy等 ， 這些化合物沉積到某種表面上也可用于表面改性 。 2022/2/12 31 離子滲氮 輝光離子滲氮簡(jiǎn)稱離子氮化 是一項(xiàng)可以顯著提高鋼鐵零件表面抗磨 、 耐疲勞和耐腐蝕性的表面處理工藝 。 離子滲氮是在1932年由德國(guó)的 B． Benghaus發(fā)明的 ， 1967年左右在德國(guó)和瑞士開(kāi)始被實(shí)用化 ， 70年代在我國(guó)迅速得到發(fā)展 ， 至今全國(guó)已經(jīng)有上千臺(tái)設(shè)備 。離子滲氮已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的氣體氮化工藝 。 2022/2/12 32 離子滲氮是把被處理的工件放在真空室，抽真空至 ～ ，然后充以稀薄的含氮?dú)怏w如氨、熱分解氨或氮?dú)浠旌蠚怏w，在陰陽(yáng)極間加上直流高壓后，氣體被電離而發(fā)生輝光放電，放電過(guò)程中氮和氫離子在高壓電場(chǎng)的作用下，沖向陰極表面，產(chǎn)生大量的熱把工件加熱到所需的溫度，同時(shí)氮的離子或原子為工件表面所吸附，并迅速擴(kuò)散，形成了一定厚度的氮化層。氫離子在工件表面可以起清除氧化膜的作用。 2022/2/12 33 離子滲氮機(jī)理 離子滲氮機(jī)理有幾種模型，但只有陰極濺射模型被較廣泛地接受。 在輝光放電中 ， 具有高能量的氮 、 氫離子轟擊作為陰極的工件 ， 一部分離子直接為表面所吸附 ， 滲入工件 。 另一部分通過(guò)陰極濺射轟擊出電子及鐵 、氧等原子 。 濺射出的鐵原子與附近的活性氮原子結(jié)合 ， 形成
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