Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнология

Диссертационная работа:

Веселкова Ольга Ивановна. Повышение качества порошковых покрытий в производстве электровакуумных приборов за счет совершенствования технологической схемы электроплазменного напыления и автоматизации оборудования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.10, 05.13.06.- Саратов, 2003.- 210 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3098-4

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Анализ процессов, влияющих на качество

электроплазменных порошковых покрытий 11

1.1.Особенности напыления электроплазменных покрытий

на детали электровакуумных приборов 11

  1. Влияние пространственных факторов технологии электроплазменного напыления на качество покрытия 13

  2. Сцепление частиц порошка с поверхностью подложки 21

  3. Методы активации напыляемой поверхности 25

  4. Автоматизированное оборудование для плазменного

напыления порошковых покрытий 27

1.6. Постановка задачи 30

Глава 2. Исследование влияния технологических факторов на
качественные показатели электроплазменных порошковых
покрытий
32

2.1. Анализ процесса формирования электроплазменного

покрытия при случайном перемещении пятна напыления 32

  1. Выбор технологической структуры электроплазменного напыления, обеспечивающей повышение качества покрытия 38

  2. Анализ процесса термической активации подложки дополнительным дуговым разрядом 45

  3. Экспериментальная установка и методика исследований 54

  1. Исследование адгезии покрытий 65

  2. Исследование пористости плазменных покрытий 78

2.5. Результаты экспериментов, обсуждение 88

Глава 3. Разработка технологии электроплазменного напыления

порошковых покрытий на детали электровакуумных проборов 119

3.1 .Исследование кинематических закономерностей

формирования равномерных по толщине покрытий 120

3.2.Разработка кинематической схемы напыления покрытий

на сетки генераторных ламп 134.

3.3. Разработка технологии электроплазменного напыления

покрытий на детали электровакуумных приборов 144

  1. Исследование газовыделения плазменных покрытий 151

  2. Исследование плазменных покрытий с помощью рентгеновской

дифрактометрии 164

Глава 4. Разработка автоматизированного оборудования для
электроплазменного напыления порошковых покрытий на детали
электровакуумных приборов
169

  1. Структура и состав системы управления установкой для электроплазменного напыления порошковых покрытий 169

  2. Исследование статистических и динамических характеристик локальных САР 182

  3. Алгоритм управления установкой для электроплазменного

напыления покрытий 187

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ : 197

ЛИТЕРАТУРА 199

Введение к работе:

В производстве электровакуумных приборов электроплазменный метод используется для нанесения эмиссионных, электроизоляционных, антиэмиссионных и других покрытий, которые выполняют сложные функции в вакууме. Электроплазменное нанесение покрытий имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами, такими как электрофорез, катафорез, пульверизация, намазка, окунание. Для этих методов характерны высокая трудоемкость и плохие санитарно-гигиенические условия труда. Они с большим трудом поддаются механизации и автоматизации.

При электроплазменном напылении отпадает необходимость в использовании химических реактивов и отжига покрытий в специальных вакуумных или водородных печах. Разным аспектам решения задач исследования и разработки электроплазменных методов напыления покрытий посвящены работы Н.Н. Рыкалина, В.Н. Лясникова, В.В. Кудинова, А.А. Кур-дюмова, Ю.А. Харламова и других отечественных и зарубежных ученых.

Однако такие покрытия в ряде случаев не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к деталям электровакуумных приборов в части их показателей таких как адгезия, равномерность , пористость, газовыделение и др. Обусловлено это тем, что при изготовлении электровакуумных приборов покрытия наносятся, в основном , не на отдельные детали , а на узлы, выполненные из материалов малой толщины, имеющих сложную конфигурацию и низкую механическую прочность. При напылении покрытий на изделия электровакуумных приборов необходимо исключить изменение химического состава и структуры материалов, а также насыщение их газами. Покрытия должны легко обезгаживаться при откачке приборов и поэтому важное значение име-

^

ет пористость покрытия и структура пор. Желательно, чтобы эти параметры были управляемыми.

При традиционных методах электроплазменного напыления на изделия электровакуумных приборов адгезия и равномерность покрытия бывают невысокими, а пористость неуправляемой. В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании технологии и оборудования электроплазменного напыления, направленном на повышение качественных показателей покрытий, что и обуславливает актуальность исследований по данной работе.

Цель и задачи работы

Целью работы является повышение качества порошковых покрытий в производстве электровакуумных приборов за счет совершенствования технологической схемы напыления и автоматизации оборудования, а так же внедрение технологий и оборудования в производство изделий электронной техники. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :

  1. Исследовать взаимосвязь случайных технологических факторов и показателей качества покрытий, на основании которых установить степень влияния элементов технологической структуры электроплазменного напыления на стабильность технологических параметров и качество;

  2. Разработать усовершенствованную технологическую структуру электроплазменного напыления и экспериментальными исследованиями определить степень влияния ввода новых технологических элементов на стабилизацию технологических параметров и повышение качества;

  1. Исследовать и разработать алгоритмы управления технологическим процессом электроплазменного напыления, направленные на автоматическую стабилизацию параметров процесса;

  2. Разработать технологию и автоматизированное оборудование для электроплазменного напыления покрытий на изделия электровакуумных приборов.

Методы и средства исследования

Методы исследований включали теоретический анализ тепловых условий взаимодействия напыляемой частицы порошка с поверхностью подложки. Экспериментальные исследования проводились на специальной установке для электроплазменного напыления в защитной газовой среде с совмещенной обработкой подложки дополнительным источником энергии. Основные методы экспериментальных исследований следующие. Адгезию измеряли специально модернизированным методом нормального одновременного отрыва с использованием клея и разрывной машины МР-05-1 и 2055Р-0,5 , а также бесклеевым штифтовым методом и методом конической маски. Для определения параметров пористости использовался растровый электронный микроскоп JSM-50A( фирмы JEOL), Stereoscan S-4-10 , микроскоп - микроанализатор "Camebax " фирмы " Cameka" и оптический микроскоп МИМ- 8М. Газовыделение исследовали в специально сконструированном многоцелевом комплексе, объединяющим в себе масс- спектрометрический вариант метода термодесорбции и проницаемости. Состав поверхности покрытий контролировали с помощью ОЖЕ- спектроскопии, рентгенофазо-вые исследования выполнены на установке ДРОН -ЗМ.

6'

Научная новизна работы

1.Предложена математическая модель для оценки зависимости взаимодействия напыляемой частицы порошка с поверхностью подложки от случайного смещения пятна напыления, на основании которой прогнозируется адгезия покрытия.

2.На основе теплового расчета условий на поверхности подложки при взаимодействии дополнительного дугового разряда, возбуждаемого в разряженной среде, установлено, что катодное микропятно дугового разряда активирует 12-27 мкм зоны взаимодействия частица-поверхность подложки.

Активация подложки импульсным дуговым разрядом при избыточным давлении газовой среды активирует полосу напыления шириной до 10 мм, что повышает адгезию покрытия и обеспечивает возможность регулирования средней температуры нагрева обрабатываемого изделия.

  1. Обнаружены специфические закономерности газовыделения плаз-монапыленных титановых покрытий.

  2. Получены экспериментальные зависимости показателей качества покрытия (адгезия, равномерность, пористость) от технологических факторов (тока плазмотрона, дистанции напыления, тока дополнительного источника питания, частоты импульсов тока и качания плазмотрона), позволяющие выбрать оптимальные режимы электроплазменного напыления порошковых покрытий на детали электровакуумных приборов.

  3. Установлены закономерности получения равномерных по толщине покрытий применительно к условиям напыления в производстве изделий электронной техники при напылении на атмосфере, в контролируемой среде и в динамическом вакууме.

6.Теоретически и экспериментально обоснованы схемы и режимы технологических процессов плазменной очистки и активации поверхности подложки,

плазменного напыления порошковых покрытий с повышенной равномерностью характеристик.

Практическая ценность работы в:

разработке усовершенствованной технологической схемы напыления на основе установления взаимосвязи случайных технологических факторов и показателей качества покрытий;

разработке алгоритмов управления технологическим процессом электроплазменного напыления;

разработке технологии электроплазменного напыления на детали электровакуумных приборов;

разработке автоматизированного оборудования для электроплазменного напыления и внедрение его в производство.

Реализация результатов работы Технологические процессы и оборудование внедрены в производство ГНШ1 «Контакт», ОАО «Тантал», НПА «Плазма Поволжья». Испытания показали, что уменьшается неравномерность толщины на 15-30%, повышается адгезия на 15-30% и увеличивается вероятность получения заданной пористости на 15-30% при высокой адгезии. Результаты работы вошли в отчеты по ряду НИР и ОКР, выполненных по планам электронной промышленности и по планам Министерства общего и профессионального

образования.

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты:

1. Разработанные вероятностная и тепловая модели взаимодействия частиц порошка с поверхностью подложки, позволяющие расчетным путем прогнозировать качество электроплазменного порошкового покрытия;

/

  1. Предложенная усовершенствованная технологическая схема электроплазменного нанесения порошковых покрытий в камере с защитной газовой средой, позволяющая повысить качество покрытий;

  2. Результаты экспериментальных исследований зависимостей показателей качества от технологических факторов, позволяющие выбрать оптимальные режимы напыления покрытий на детали электроплазменных приборов;

  3. Предложенная структура автоматической системы управления установкой электроплазменного напыления и алгоритм управления технологическим процессом, обеспечивающих повышение качества порошковых покрытий;

  4. Результаты разработки технологии и автоматизированного оборудования для электроплазменного напыления порошковых покрытий на детали электровакуумных приборов.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 27 конференциях и семинарах; в том числе на 10 -м Всесоюзном совещании "Теория и практика газотермического нанесения покрытий" /Дмитров, 1985г/, " Газотермическое напыление в промышленности СССР и за рубежом" (Ленинград, 1991г.), "Вакуумная наука и техника "(Гурзуф, 1994 г.), " Технологические процессы и материалы приборостроения и микроэлектроники"( Москва, 1994г: МГАТУ.М.),"Напыления и покрытия -95" (Санкт-Петербург, 1995 год), Вакуумная наука и техника " (Гурзуф, 1995 год), " Современные электротехнологии в машиностроении", Тула, 1997 г.," Вакуумная наука и техника ", Гурзуф, 1998 г., "Thermal Plasma Processes", S - Peterburg, 1998г, "Пленки и

-го

покрытия - 98", 1998г, 1-й,2-й,3-й,4-й,5-й,6-й Международных конференциях «Современные проблемы имплантологии » (Саратов 1993-2002 гг.)

Публикации

Материалы, отражающие основное содержание работы, изложены в 17 публикациях центральной печати, обсуждались на 27 международных научно-технических конференциях и симпозиумах. Результаты работы отражены в отчетах по НИР и ОКР , имеющих номера государственной регистрации , в которых автор является ответственным исполнителем.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы, включающего 118 наименований, 4 приложения и содержит 191 страницу основного текста, включая 16 таблиц и 80 рисунков.

у/

Подобные работы
Наконечных Андрей Сергеевич
Повышение качества покрытий путем электроплазмотермических воздействий, обеспечивающих эвтектическое плавление, развитую морфологию и пористость
Дударева Олеся Александровна
Повышение качества биоактивных фторапатитовых покрытий при электроплазменном напылении и финишной обработке в ультразвуковом поле
Филимонов Сергей Александрович
Повышение эксплуатационных характеристик электроплазменных геттерных и эмиссионных покрытий, применяемых в производстве электровакуумных приборов
Борин Дмитрий Юрьевич
Повышение качества юстировки сверхточного оборудования за счет улучшения параметров управления магнитореологическими модулями линейных перемещений
Махов Александр Александрович
Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы
Богатый Василий Васильевич
Повышение качества систем автоматического управления приводами гидрофицированного технологического оборудования на основе совершенствования электромагнитных управляющих элементов
Агафонова Наталия Михайловна
Повышение качества льноволокна путем использования энергосберегающих электротехнологий и оборудования с использованием СВЧ, УЗ и тепловой обработки льносоломы
Раменская Елена Владимировна
Повышение качества изготовления корпусных деталей оболочкового типа на основе управления вибрацией технологического оборудования
Бекаев Андрей Анатольевич
Повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик привода оборудования
Бекаев Андрей Анатольевич
Повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик привода оборудования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net