Нанесенным покрытием

Магниторезисторы изготовляют из материалов с высокой чувствительностью к эффекту Гаусса. Поскольку эффект магаитосопротивления максимален в полупроводнике, не ограниченном в направлении, перпендикулярном току, то в реальных магаиторезисторах стремятся максимально приблизиться к этому условию. Наилучшим моделированием неограниченного образца является диск Корбино. При отсутствии магнитного поля ток в таком образце направлен по радиусу. Отклонение носителей заряда под действием магнитного поля происходит в направлении, перпендикулярном радиусу, поэтому разделение носителей заряда и образования электрического поля Холла не происходит. Другой структурой, хотя и с меньшим магнитосопротивлением, чем в диске Корбино, является пластина, ширина которой много больше ее длины. Эти две структуры обладают наибольшим относительным изменением сопротивления в магнитном поле. Однако их существенным недостатком является малое абсолютное значение исходного сопротивления RO (при В = 0), что обусловлено их конфигурацией. Этого недостатка лишена структура, где используется одна длинная пластина полупроводника, на поверхность которой нанесены металлические полоски, делящие пластину на области, длина которых меньше их ширины. Таким образом, каждая область между полосками представляет отдельный магниторезистор. Можно также считать, что металлические полоски выступают в роли шунтов, уменьшающих ЭДС Холла, что приводит к увеличению магнитосопротивления. Вместо пластины с металлическими полосками для создания магниторезисторов можно использовать материал, в котором области с высокой электропроводностью созданы в процессе роста кристалла. В этом случае отпадает необходимость в нанесении металлических полос. Магниторезисторы такого типа созданы на основе кристаллов InSb с добавкой 1,8 % NiSh. Включения NiSb образуют в кристалле InSb иглы с удельным сопротивлением почти на два порядка меньшим, чем удельное сопротивление самого кристалла. Магнитосопро-тивление такого материала не зависит от формы образца, необходимо лишь, чтобы направление игл было перпендикулярно направлениям оси и магнитного поля. Для создания магниторезисторов следует использовать

жения понижают, а напряжения сжатия повышают сопротивление материала коррозии, в том числе в условиях различных видов нагружения. На остаточные напряжения, возникающие при нанесении металлических покрытий, существенное влияние оказывают природа металлов основы и покрытия,' состояние поверхности, метод предварительной обработки и нанесения покрытия и режимы осаждения, а также наличие посторонних примесей в осадке, в том числе водорода. В качестве предварительной подготовки поверхности обычно используют шлифовку, полировку, пескоструйную и дробеструйную обработку. При механической обработке могут происходить неравномерная пластическая деформация, местный нагрев и связанные с этим фазовые превращения, приводящие к возникновению остаточных напряжений различного знака в поверхностном слое металла, что сказывается на общем напряженном состоянии металла с покрытием и на его коррозионном поведении.

Магниторезисторы изготовляют из материалов с высокой чувствительностью к эффекту Гаусса. Поскольку эффект магнитосопротивления максимален в полупроводнике, не ограниченном в направлении, перпендикулярном току, то в реальных магниторезисторах стремятся максимально приблизиться к этому условию. Наилучшим моделированием неограниченного образца является диск Корбино. При отсутствии магнитного поля ток в таком образце направлен по радиусу. Отклонение носителей заряда под действием магнитного поля происходит в направлении, перпендикулярном радиусу, поэтому разделение носителей заряда и образования электрического поля Холла не происходит. Другой структурой, хотя и с меньшим магнитосопротивлением, чем в диске Корбино, является пластина, ширина которой много больше ее длины. Эти две структуры обладают наибольшим относительным изменением сопротивления в магнитном поле. Однако их существенным недосгатком является малое абсолютное значение исходного сопротивления R() (при В ^ 0), что обусловлено их конфигурацией. Этого недостатка лишена структура, где используется одна длинная пластина полупроводника, на поверхность которой нанесены металлические полоски, делящие пластину на области, длина которых меньше их ширины. Таким образом, каждая область между полосками представляет отдельный магниторезистор. Можно также считать, что металлические полоски выступают в роли шунтов, уменьшающих ЭДС Холла, что приводит к увеличению магнитосопротивления. Вместо пластины с металлическими полосками для создания магниторезисторов можно использовать материал, в котором области с высокой электропроводностью созданы в процессе роста кристалла. В этом случае отпадаег необходимость в нанесении металлических полос. Магниторезисторы такого типа созданы на основе кристаллов InSb с добавкой 1,8 % NiSb. Включения NiSb образуют в кристалле InSb иглы с удельным сопротивлением почти на два порядка меньшим, чем удельное сопротивление самого кристалла. Магнитосопро-тивление такого материала не зависит от формы образца, необходимо лишь, чтобы направление игл было перпендикулярно направлениям оси и магнитного поля. Для создания магниторезисторов следует использовать

Универсальная ван-дер-ваальсова связь обусловливает наиболее слабую адгезию с энергией связи порядка единиц килоджоулей на моль (0,01—0,1 эВ/атом). Адгезию, обусловленную этой связью, называют обычно физической. Она формируется во всех случаях контакта двух тел, сближенных до расстояния межмолекулярного взаимодействия. В частности, она может возникать при нанесении металлических и других слоев на загрязненные подложки, на плохо подготовленные поверхности окисленных металлов, керамики, стекла и др., при нанесении полимерных и других защитных и диэлектрических покрытий, если не созданы условия для формирования иных, более мощных сил связи.

поверхности, так как любое ее / _ воздуходувка, или загрязнение неблагоприятно скажется на качестве покрытия. В инструкциях по напылению покрытия установлены максимально допустимые интервалы между обработкой поверхности и напылением покрытия: например, при нанесении металлических покрытий методом металлизации на алюминиевые сплавы в нормальных цеховых условиях — 4 ч, а в естественных условиях — не более нескольких минут.

При очистке верхний слой металла с поверхности снимают с помощью абразивных материалов определенной зернистости или вращающихся проволочных щеток. Зерна абразива, прикрепляемые к полосе бумаги, материи или металла, к ленте или диску, обычно изготовляют из карбида вольфрама, окиси алюминия, алмаза или силикатного материала при условии тщательного контроля за степенью зернистости. Шлифование можно проводить вручную или механически, методом сухой обработки или при смачивании (например, водой). При этом достигается некоторое макровыравнивание поверхности или микрошлифовка, направление которой может быть целенаправленным или случайным в зависимости от применяемого способа. Давление при шлифовании абразивом, а также вид и степень смазки следует тщательно контролировать во избежание налипания частиц металлических осадков на поверхность, присутствие которых могло бы вызвать дефекты при нанесении металлических покрытий.

Связь между тщательно нанесенным металлическим покрытием и основным материалом, носящая химический и металлографический характер, как правило, обладает такой высокой прочностью, что практически вряд ли возможна потеря адгезии. Исключения наблюдаются в случае напыляемых металлических покрытий, где связь имеет чисто физическую природу и вызвана механическим сцеплением между шероховатой поверхностью основного материала и напыленным металлом, при нанесении металлических покрытий на пластмассы, когда обеспечивается недостаточная физико-химическая связь с металлом, а также в некоторых химически осаждаемых металлических покрытиях и в большинстве покрытий, получаемых химической пассивацией, где создается только слабая химическая связь.

При нанесении металлических покрытий на стальные тонкостенные детали или детали с резьбой возможно снижение механической прочности основного металла за счет наводороживания последнего, которое нередко наблюдается при некачественном проведении подготовительных операций — травления, электрохимического обезжиривания и декапирования — или процессов осаждения металлических покрытий, а также при фосфатировании деталей.

При нанесении металлических покрытий появляется возможность исключить доводку деталей с помощью обработки резанием. К таким покрытиям относятся размерные покрытия; при их нанесении образуется точный по размерам поверхностный слой и уменьшается время его наращивания. Например, можно получить равномерный и точный по размеру слой электролитического хрома на цилиндрических деталях при толщине покрытия до 0,2 мм. Отклонения толщины слоя при этом не превышают 0,01—0,02 мм. «Точные» покрытия получают и химическими способами наращивания.

При нанесении металлических покрытий в материале основы сохраняется исходный фазовый сослав. При легировании соединениями (металлопо-добными) происходит, как правило, химическое взаимодействие с материалом основы с образованием химических соединений элементов, входящих в наносимый материал, с элементами основы. Нанесение электроискровых покрытий существенно повышает износостойкость и антифрикционность поверхностей. В табл. 27 и 28 приведены значения относительной износостойкости электроискровых покрытий [100], установленные при испытаниях по методике М. М. Хрущева и М. А. Бабичева [91 ] (изнашивание по электрокорундовой шкурке).

При нанесении металлических покрытий в материале основы сохраняется исходный фазовый состав. При легировании соединениями (металлопо-добными) происходит, как правило, химическое взаимодействие с материалом основы с образованием химических соединений элементов, входящих в наносимый материал, с элементами основы. Нанесение электроискровых покрытий существенно повышает износостойкость и антифрикционность поверхностей. В табл. 27 и 28 приведены значения относительной износостойкости электроискровых покрытий [100], установленные при испытаниях по методике М. М. Хрущева и М. А. Бн-бичева [91 ] (изнашивание по электрокорундовой шкурке).

В целях обеспечения взаимозаменяемости резьбы скользящей посадки профиль резьбы с нанесенным покрытием не должен выходить за номинальный.

е) выдержка резервуара с нанесенным покрытием в течение 7... 10 суток (при температуре 15...20 °С) перед сдачей в эксплуатацию.

В целях обеспечения взаимозаменяемости резьбы скользящей посадки профиль резьбы с нанесенным покрытием не должен выходить за номинальный.

установка, описанная в главе 8. На ней проведены многочисленные эксперименты, целью которых было определение усталостной прочности основного металла после различных видов объемного упрочнения и оценка роли различных покрытий в этой характеристике. В частности, нами определялась усталостная прочность образцов из стали У8 с напыленным на ионно-плазменной установке нитридом титана. Время напыления 30—60 мин. Механические свойства контрольных образцов и образцов с нанесенным покрытием даны в табл. 3.1. Контрольные образцы находились в камере вместе с напыляемыми. Перед усталостными испытаниями покрытие TiN с них сошлифовывалось. Испытания проводились на установке, представленной на фото 3. Результаты испытания приведены в табл.. 3.2. Установлено положительное влияние покрытий из TIN на малоцикловую выносливость.

1 — штифт; 2 — оправка; з — стопорный винт; 4 — образец в сборе с нанесенным покрытием; 5 — шаровая опора; 6 •— стакан; 7 — крышка стакана.

Кривизна образца — пластины с нанесенным покрытием — может быть измерена на прецизионной оптико-механической установке, предназначенной для испытаний на микропластичность (см. рис. 3.10).

ГДе f/i , У& • • • , Уъ — результаты измерений толщины образца с нанесенным покрытием; у\, у'2, . . . , у'5- — результаты измерений образца без покрытий.

5 Электроды с частично нанесенным покрытием

На результаты испытаний оказывает влияние не только такой параметр, как прочность сцепления, но и адгезия, внутренние напряжения и пластичность. Во многих отношениях испытания на нагрев можно считать более важными, чем испытание на отслаивание, несмотря на то, что они дают только качественную оценку адгезии. Испытанию на отслаивание подвергается образец со специально нанесенным покрытием, имеющим незначительное сходство с покрытиями, применяемыми на практике, либо полностью отличающийся от них. Кроме того, нет гарантии, что покрытие наносится на опытный образец в условиях, аналогичных производственным. Установлено, что цикл испытаний методом нагрева является более жестким по сравнению с эксплуатационными условиями. Например, у изделия, которое не выдержало испытаний, в процессе эксплуатации может не произойти потери адгезии при колебании температуры. Успешное проведение испытания свидетельствует о 100%-ной гарантии того, что при эксплуатации потери адгезии не произойдет.

3 Просушить детали с нанесенным покрытием

при среднем солесодержании (150