Катодного распыления

в первую очередь тонкие покрытия, содержащие включения электрохимически нейтральных веществ, обеспечивающих на последующем, завершающем хромовом покрытии образование множества мельчайших пор. Эти поры способствуют равномерному распределению очагов коррозии на поверхности и предупреждают проникновение коррозии в глубь покрытия. Крупных очагов кор.ро-зии, проникающих до основы (сталь) и дающих ржавые пятна, в этом случае не наблюдается [9, 39, 69]. Другим видом покрытий с повышенной химической стойкостью «являются покрытия никель — палладий [22]. В нем частицы палладия с содержанием менее 1% (масс.) играют роль катодного протектора. При анодной поляризации это покрытие пассивируется по известному принципу анодной защиты [130]. Покрытия, легко пассивирующиеся в окислительных средах, могут быть созданы внедрением и других, более дешевых, чем палладий, катодных присадок (Си, Ag, графит, элект-

При анодно-протекторной защите важное значение имеет подбор материала катодного протектора. В качестве таких протекторов используют благородные металлы — платину, палладий, нержавеющие стали для титана в серной и соляной кислотах, специальный воздушный кислородный электрод. Применяют также оксидные и уг-леграфитные протекторы.

Для смещения потенциала защищаемого металла (анода) в пассивную область можно использовать катодный протектор — более положительный электрод. Необходимая для пассивации и поддержания пассивного состояния сила тока определяется соотношением поверхности анода и протектора, а также скоростью протекания катодной реакции. В качестве катодного протектора можно использовать вещества, которые соответствуют следующим условиям: хотя бы частичная электропроводность, коррозионно-устойчивость в выбранной среде, потенциал (без тока) должен находиться в области устойчивой пассивности того металла, который защищают; на протекторе при потенциале более отрицательном, чем потенциал без тока, должна происходить электрохимическая реакция, при которой часть необходимого количества электричества расходуется на поддержание металла в устойчивом пассивном состоянии.

Исследован никель в качестве материала катодного протектора для защиты сталей в концентрированных щелочах [22]. Для создания гальванической пары Fe — Ni никель наносили в виде круга на стальную поверхность. Дальность действия никелевого катода возрастала по мере увеличения радиуса круга и уменьшалась с ростом концентрации щелочи.

Достаточно положительные стационарные потенциалы всех исследованных графитовых материалов, лежащие в области устойчивого пассивного состояния углеродистой стали в NH4N03 (0,520—0,600В) и нержавеющих сталей bH2S04 (0,610—0,700В), определяют принципиальную пригодность их для работы в качестве катодных протектороз. Количество электричества, отданное графитовым материалом с единицы поверхности (плотность заряда) при разряде в установленном интервале потенциалов (0,55—1,15 В), может служить одной из основных характеристик работы катодного протектора.

По этой зависимости следует определять либо время защиты накопленным зарядом при заранее выбранном соотношении S/Sa, либо находить необходимую площадь катодного протектора при заданном времени сохранения пассивности и известной площади защищаемого аппарата *.

Для расчета продолжительности защиты протектором необходимо знать накопленный заряд, плотность защитного тока и соотношение площадей защищаемой поверхности и катодного протектора. Если титановый электрод опускать в раствор при 20°С под током, то минимальная плотность тока, необходимая для пассивации в 15%- и 25%-ных растворах соляной кислоты, равна 1 и 3 А/м2, соответственно. Плотность анодного тока, устанавливающаяся после полной пассивации поверхности, в 15 и 25%-ной соляной кислоте при 20 °С составляет, соответственно 0,5 • Ю-2 и 1,0 • 10~2 А/м2 [42]. При соотношении поверхностей протектора и образца титана 1:30 (QHaK = 4,8 • 104 Кл/м2, Тобр = 80 ч) расчетное время защиты протектором может изменяться от десятков минут до нескольких суток в зависимости от степени запассивированности поверхности титана (табл. 7.3). При более высокой концентрации и температуре плотность тока полной пассивации увеличивается и время защиты протектором будет, соответственно, меньше.

Таким образом, предварительно окисленный в серной кислоте графитовый электрод можно эффективно использовать в качестве катодного протектора при анодной защите титана в соляной кислоте в широком интервале концентраций и температур.

В мерник 50%-ной серной кислоты [6], где была осуществлена анодная защита, был установлен катодный протектор. В качестве катодного протектора использована полоса из гра-фитопласта АТМ-1 шириной 4 см и толщиной 1 см, установленная по оси мерника. При максимальном уровне кислоты в мернике соотношение площади протектора к площади защищаемой поверхности составляет S/Sa = 1/30. При минимальном уровне кислоты это соотношение равно S/Sa = 1/55. В процессе окисления протектора в 5%-ной серной кислоте при потенциале 1,95 В получена поверхность с удельной плотностью заряда а = 2,1 -104 Кл/(м2-В). Коэффициент полезного действия ц графитопласта АТМ-1 в производственной серной кислоте не ниже, чем в чистой 50% -ной серной кислоте и составляет 0,8. Плотность тока заряда протектора принята равной ia — 5 А/м2. При полной рабочей площади протектора (S —

При пуске и выходе защиты на стационарный режим вели непрерывный контроль потенциала, силы тока протектора, времени поляризации и времени защиты протектором. Измеряли также распределение силы поляризующего тока между протектором и защищаемой поверхностью. При эксплуатации правильность работы и измерение основных параметров защиты проводили периодически. На рис. 8.25 показана диаграмма выхода защиты на стационарный режим с момента подключения катодного протектора. Диаграмма изменения потенциала поверхности записана автоматическим потенциометром. Из

Для пассивации корродирующего металла и поддержания его в пассивном состоянии, помимо анодной поляризации от внешнего источника напряжения, может быть использовано контактирование его с более электроположительным электродом (катодом), который в данном случае называют катодным протектором. Основная роль катодного протектора также состоит в смешении потенциала защищаемого металла (анода) в пассивную область — положительнее потенциала его пассивации в данной среде. Это условие выполнимо в том случае, если стационарный потенциал протектора (или устанавливающийся на нем окислительно-восстановительный потенциал среды) положительнее потенциала пас-ивации металла, если катодная поляризуемость материала протек-хора мала и нет заметного омического падения потенциала в цепи протектор — защищаемый анод. Большую роль в работе пары протектор — анод, а следовательно, в успешности защиты играет соотношение площадей протектора и анода, которое будет определять общую поляризуемость протектора, а также плотность тока и потенциал, устанавливающиеся на аноде в процессе пассивации.

Дуговую сварку алюминия и его сплавов наиболее часто выполняют вольфрамовым электродом в среде защитных газов. Основное затруднение при сварке вызывает наличие на поверхности металла тугоплавкой окисной пленки. При дуговой сварке в среде защитных газов на обратной полярности эта пленка разрушается без применения флюсов вследствие катодного распыления. При сварке вольфрамовым электродом возможно питание дуги как постоянным током, так и переменным от сварочного трансформатора. Однако в последнем случае в связи с различием тешгофизических свойств электрода и изделия условия существования дугового разряда при смене полярности меняются.

1. Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500° С) затрудняет процесс сварки. Для ее разрушения необходимо применять флюс либо использовать эффект катодного распыления при сварке вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (ток переменный).

Длину дуги поддерживают минимальной (1,0—1,5 мм), так как в этом случае обеспечивается энергичное разрушение окисной пленки за счет катодного распыления и улучшается защита зоны сварки инертным газом. Основной и присадочный металлы перед сваркой должны быть тщательно очищены от окисной пленки и загрязнений механическим или химическим способом. При: аргоно-дуговой сварке прочность сварного соединения по сравнению

электродом. При аргоно-дуговой сварке разрушение окисной пленки происходит за счет катодного распыления.

Катодное распыление проводят в течение 50—60 мин при напряжении 1100—1400 В и давлении 0,13-10а-0,26-10- Па В процессе катодного распыления температура поверхности детали не превышает 250°С. Температура азотирования 470—580°С, давление 1,3-К)2 —13-102 Па, рабочее напряжение 400—1100 В, продолжительность процесса составляет от I до 24 ч.

На рис. 3 представлена зависимость скорости осаждения покрытия от температуры испарителя карбонила, т. е. от давления его паров в аппарате. Как видно, с увеличением давления скорость осаждения металла растет. При очень низких давлениях скорость катодного распыления преобладает над скоростью осаждения.

В статье изложены результаты исследования осаждения молибдена, вольфрама и железа в электростатическом поле путем высокочастотной ионизации паров карбонилов молибдена и вольфрама и паров ферроцена. Установлено, что выход продукта на катоде существенно зависит от взаимного расположения индуктора и электродов, а также направления потока паров металлсодержащего соединения. С увеличением потенциала, приложенного к катоду, скорость осаждения металла растет, достигая максимума, что связано с уменьшением диффузионного рассеивания ионов металла. С увеличением давления паров металлсодержащего соединения скорость осаждения металла также растет. При очень низких давлениях скорость катодного распыления преобладает над скоростью осаждения металла. Пары ферроцена, обладающие относительно высокой термической прочностью, ионизируются с осаждением железа на катоде. Библ. — 2 назв., рис. — 4.

Травление путем катодного распыления

Об удовлетворительном выявлении структуры путем катодного распыления сообщено в работе [31]. Шлифованный образец устанавливают в качестве катода в электронной лампе (разрежение от 0,05 до 0,005 мм рт. ст.), анод лампы сделан из алюминия. При продолжительности эксперимента от 15 с до 10 мин в лампе создается напряжение от 2000 до 7500 В постоянного или переменного тока. В результате различной способности к распылению структурных составляющих выявляется структура образца. Структура медносеребряных сплавов хорошо проявляется после 15 с обработки, при этом первичный твердый раствор (особенно в литых образцах) и твердый раствор, богатый медью, в эвтектике окрашиваются в темно-коричневый цвет. Для успешного травления необходимо, чтобы образец содержал более одной, минимум две фазы, которые обладают различной склонностью к распылению. Так, медноцинковые сплавы с 28% Си хорошо протравли-

При физической вакуумной конденсации покрывающий металл переводится в паровую фазу путем испарения или катодного распыления з вакууме. Пары металла переносятся затем к покрываемому металлу

ГОСТ 12.3.008—75 содержит следующий перечень технологических процессов, при которых обязательно устройство вентиляции и местных отсосов: шлифование и полирование; гидропескоструйная обработка; дробеструйная обработка; галтовка; виброабразивная обработка; обезжиривание органическими растворителями, химическое, венской известью, электрохимическое; активация; травление химическое, катодное; химическое полирование; электрополирование; ультразвуковое удаление окисных пленок и загрязнений; приготовление растворов кислот и щелочей; нанесение покрытий способом электрохимическим, химическим, анодного окисления металла, горячим, контактным, катодного распыления; фосфатирование; хроматиро-вание; оксидирование; оплавление покрытия; наполнение в растворе красителя.