Вакуумная плазменная технология высоких энергий
Введение
В настоящее время вакуумная плазменная технология высоких энергий (ВПТВЭ) модифицирования поверхности изделий и получения специальных покрытий из высокоионизированных потоков "металлической" плазмы в атмосфере реакционных газов нашла достаточно широкое применение во всех экономически развитых странах мира благодаря пионерским работам ученых СССР, выполненных в середине 70-х годов в области создания электродуговых генераторов и ускорителей таких потоков [1].
Работа этих устройств основана на использовании так называемой "вакуумной" дуги катодной формы, горящей в продуктах эрозии интегрально холодного катода и формирующей плазменные потоки, состоящие из атомов, ионов и микрокапель материала катода [2]. При этом принципиально новым было то, что в компактном низковольтном вакуумном устройстве удалось получить интенсивные плазменные потоки металла с расходом массы dm/dt=/iJ ((/х=0,4 ... 1,5)-10"7 кг/К - коэффициент электроэрозии катода, J -ток дуги), содержащие (30 ... 80)% ионов различной кратности ионизации со средней кинетической энергией (30 ... 150) эВ. Поэтому технические характеристики первых же образцов электродуговых ускорителей, получивших название "Пуск" по первым буквам словосочетания "плазменный ускоритель" (разработчик МВТУ им. Баумана), и электродуговых генераторов, получивших название "Булат" (разработчик Харьковский физико-технический институт), были принципиально не достижимы на разрабатываемых в тот период на западе устройствах, работающих на газовых разрядах.
Разработка плазменных генераторов и плазменных ускорителей для технологии обработки поверхности изделий машиностроения базировалось на использовании результатов, полученных при создании электрореактивных ускорителей двигателей космических аппаратов, электродуговых аппаратов разделения изотопов и получения особо чистых материалов для атомной промышленности, электродуговых гетерных вакуумных насосов и вакуумных электродуговых переключателей электрических токов большой величины [1-3].
Достигнутые к концу 70-х годов технические показатели оборудования для вакуумной плазменной технологии высоких энергий, а также высокая адгезионная прочность покрытий и открытый эффект получения покрытия из нитрида титана при температурах существенно более низких (300 ... 400 °С), чем температуры, вытекающие из законов равновесной химической термодинамики (800 ... 1000 °С) и предопределили интенсивное развитие этой технологии.
