• Главная
/
• Технологии компании «Плазмацентр»
/
• Реактивное осаждение с активацией атмосферной плазмой (APARD)
/
• Физическая модель и параметры процесса

Физическая модель и параметры процесса

APARD (Atmospheric Plasma Activated Reactive Deposition) - это технология реактивного осаждения покрытий с активацией холодной атмосферной плазмой, объединяющая преимущества процессов физического и химического осаждения из газовой фазы (PVD/CVD) и холодной атмосферной плазмы CAP (cold atmospheric plasma). Технология APARD позволяет наносить керамические, металлокерамические, алмазоподобные и полимерные покрытия толщиной до 2–3 мкм при температуре нагрева деталей от 60 °C, сохраняя исходные размеры и шероховатость поверхности.

Процесс APARD является разновидностью плазмохимического осаждения, основанного на использовании высококонцентрированной сжатой плазмы дугового разряда. Локальное воздействие с поверхностью материала энергетического и реакционно-активного потока плазмы активирует её и обеспечивает формирование покрытия. Применение различных прекурсоров, газовой среды и параметров многодуговой плазмы обеспечивает получение покрытий с индивидуальными функциональными свойствами.

Ключевой особенностью процесса является использование алгоритмически управляемого сверхнеравновесного плазменного потока, который обеспечивает получение покрытий с заданной структурой: аморфной, стеклокерамической, алмазоподобной, нанокристаллической, мультифазной, многослойной или градиентной.

Проще говоря, APARD позволяет управлять составом, структурой и толщиной покрытия в реальном времени, как «плазменной 3D-печатью» на микроуровне, благодаря высокой пространственной локализации и управляемой энергонасыщенности потока.

Преимущества APARD

• интеллектуальное управление ростом и структурой многослойных покрытий;
• формирование направленных и самоорганизующихся фазовых структур (мультислойных, нанокомпозитных);
• интеграция с роботизированными и CNC-системами для точного позиционирования и повторяемости процесса;
• использование «плазменной кисти» для микрообработки и активации поверхности;
• возможность нанолокального осаждения на микрообъекты, MEMS и эндоскопические инструменты;
• создание гибридных «живых» покрытий, чувствительных к pH, белкам и клеткам;
• синтез нанокомпозитных биосовместимых покрытий на металлических и полимерных материалах;
• спектральный анализ свечения плазмы и автоматическая коррекция параметров разряда.

Место APARD среди известных процессов

APARD занимает особое положение среди известных вакуумных и атмосферных методов нанесения покрытий в зависимости от температуры нагрева деталей в процессе осаждения и толщины наносимых покрытий (табл. 1).

Таблица 1. Толщина покрытий и температура нагрева деталей в процессах осаждения

За счет низких температур нагрева в технологии APARD покрытия могут быть нанесены практически на любые материалы, как при атмосферном давлении на воздухе, так и в защитных камерах, в том числе, в динамическом вакууме.

Отдельные свойства покрытий APARD

Покрытия APARD имеют элементные и фазовые составы, адаптированные к конкретным функциональным и эксплуатационным требованиям износостойкости, термической стабильности и химической стойкости, заданных трибологических и физико-механических свойств:

• твердость: 8–30 ГПа;
• модуль упругости: 100–220 ГПа;
• адгезионные свойства (нагрузка разрушения при Scratch Test): 40–80 Н;
• коэффициент трения без смазки по стали: 0,2–0,6;
• коэффициент трения без смазки по фторопласту: 0,2–0,3;
• коэффициент трения со смазкой по стали: 0,05–0,1;
• максимальная температура эксплуатации: 1200–1400 °С;
• удельное электрическое сопротивление: 10⁶ Ом·м.