Електронно-променеве напилювання 72

Принцип електронно-променевого способу нагрівання полягає в тому, що кінетична енергія потоку прискорених електронів при бомбардуванні ними поверхні речовини перетворюється на теплову енергію, в результаті чого вона нагрівається до температури випару. На зразок металу направляють потік електронів від катода та прискорених електричним полем до енергії 5-25кеВ. Потік електронів (електронний промінь) отримують за допомогою електронно-променевих гармат.

Середня енергія часток у потоці, утвореному випаровуванням, невисока, тому необхідно збільшити енергію часток, що прибувають на підкладку. Простим способом прискорення заряджених часток є використання електричного поля, але так як для утворення потоків в основному використовують нейтральні частки, їх активацію можна здійснювати впливом на атоми потоком електронів, іонів, атомів або фотонів.

У результаті утворення активованого корпускулярного потоку в контакт з металом підкладки чи деталлю входять нейтральні частки (збудженні або не збудженні) з високою енергією та іони. Процес взаємодії такого складного за складом потоку з поверхнею металу зводиться до протікання взаємно пов’язаних фізичних явищ: конденсації, впровадження та розпилення. Електронно-променеве напилювання здійснюється у вакуумній камері із залишковим тиском 10^-5 – 10^–6 мм рт. ст. Для поліпшення показників вакууму іноді перед відкачуванням камеру заповнюють арґоном для зниження парціального тиску кисню.

1- вольфрамова корзинка; 2- циліндр Венельта; 3- спіраль, що нагрівається; 4- графітовий тигель; 5- екран, що фокусує; 6- підкладка

За допомогою електродного катода й анода в камері одержують потік електронів високої енергії (до 10÷15 еВ). За допомогою циліндра Венельта, що перебуває під негативним потенціалом щодо електронного катода, здійснюється фокусування електронів на речовині, що розпилюється, яка розташована в тиглі, що має позитивний потенціал. Внаслідок взаємодії електронів високої енергії з тиглем виділяється велика кількість тепла, яка викликає швидкий випар вихідної речовини.

Важливою вимогою метода є те, щоб тигель та, бажано, речовина, що розпилюється, були електропровідними. В якості матеріалу для тигля використовують вуглець або вольфрам.

Переваги: На відміну від термічного способу в цьому випадку розпилення речовини відбувається з більшою ефективністю. Крім того, наведений метод не має обмежень стосовно температури нагрівання вихідної речовини. Однак, максимальна температура напилювання не може перевищувати температуру плавлення вольфраму або вуглецю, тому що це матеріали тиглю.

Недоліки: 1) метод є обмеженим щодо використання для напилювання не електропровідних речовин;

2) необхідний досить глибокий вакуум.

Область використання. Метод можна використовувати для отримання: оксидів металів та чистих металів, окрім нікелю (Ni) та молібдену (Mo).Разом з тим електронно-променеве напилювання застосовується для одержання тонких плівок тугоплавких металів, керамік на основі граничних оксидів та інших матеріалів з високою температурою плавлення. Можливе також отримання магнітних матеріалів для запису інформації (див. вакуум-термічний метод).