Вакуумная плазменная технология высоких энергий (метод ВПТВЭ) для нанесения покрытий и ионной обработки поверхности

ФГУП «ВИАМ» является главным разработчиком технологии, промышленного оборудования и материалов, которые широко используются в серийном производстве ионно-плазменных защитных и упрочняющих покрытий на лопатки и других деталей авиационных ГТД.

ФГУП «ВИАМ» начал интенсивно заниматься ионно-плазменными процессами с 1975г. Новая технология разрабатывалась с целью получения многокомпонентных покрытий из сплавов системы Me - Cr - Al - Y , как альтернатива известному процессу электронно-лучевого напыления. При этом подразумевалось, что в отличие от процесса осаждения в вакууме из паровой фазы, где энергия частиц определяется температурой испарения и составляет доли эВ, ионное осаждение из плазменного потока обеспечит полностью управляемый процесс конденсации, благодаря возможности управления энергиями частиц, взаимодействующих с подложкой.

Конденсационно-диффузионное покрытие типа Ni-Cо-Cr-Al-Y + NiAlB

Эта технология получила название - Вакуумная плазменная технология высоких энергий. Термин «высокие энергии» при этом означал, что конденсация имеет место при энергиях частиц на 1-2 порядка больших, чем при термическом испарении. Именно высокие энергии частиц, взаимодействующие с подложкой, являются определяющим в новой технологии, так, как обеспечивают очистку подложки на атомарном уровне, максимально возможную адгезию покрытия к подложке, позволяют получить субмелкозернистую и плотную структуру конденсата, его высокую пластичность. Возможность генерации металлической плазмы при помощи испарения материала катода вакуумной дугой, предопределила простоту и надежность технологического оборудования для нового технологического процесса.

Установка МАП-2 для нанесения ионно-плазменных многокомпонентных защитных и упрочняющих покрытий

Для управления процессом необходимо контролировать всего 3 или 4 параметра: ток вакуумной дуги, напряжение на подложке, время процесса, а для плазмохимических процессов получения керметных покрытий - давление реактивного газа.

Сменные катоды из испаряемых материалов, используемые для нанесения многокомпонентных ионно-плазменных покрытий

По сравнению с существующими традиционными технологиями получения защитных покрытий на лопатках ГТД (шликерное и порошковое алитирование, электронно-лучевое осаждение и др.), ионно-плазменный процесс характеризуется простотой, более широкими возможностями получения защитных покрытий, обеспечивает высокое качество «толстых» защитных и упрочняющих покрытий при одновременном снижении более чем в два раза стоимости покрытий в сравнении с электронно-лучевым методом нанесения.