Покрытия путем восстановления в газовой среде

На фиг. 1 показана схема процесса покрытия восстановлением в газовой среде. Летучие соединения металла, используемого для покрытия, смешиваются с газообразным восстановителем и вводятся в определенных количествах в вакуумную камеру [6]. Для поддержания требуемого состава смеси все используемые материалы и контактные поверхности подогреваются до определенных температур. Температура подогрева выбирается с учетом давлений паров реагентов, причем она должна быть минимальной. Температура в реакционной камере поддерживается по возможности высокой, но не превышающей температуры, при которой может возникнуть преждевременное восстановление на некотором расстоянии от покрываемой поверхности. Эта поверхность нагревается до максимальной температуры, обеспечивающей ход процесса восстановления при контакте поверхности со смесью газов или паров. Давление .внутри системы должно способствовать быстрому протеканию необходимых реакций. В то же время оно должно быть достаточно низким, чтобы обеспечить полноту восстановления. Давление и температуру в реакционном пространстве рекомендуется поддерживать такими, чтобы предотвратить преждевременное начало восстановления на непокрываемой поверхности, учитывая при этом нагрев газовой смеси за счет теплопроводности газа. Если давление и температура превышают допустимые пределы, то реакция начинается далеко от покрываемой поверхности, вследствие чего образуется восстановленный порошок металла, падающий на поверхность. Сцепление порошка с покрываемым материалом в этом случае будет незначительным. Только при точном выборе условий процесса получается покрытие с высоким сцеплением и правильной равноосной структурой.

В работе [7] подробно разобран способ покрытия молибденом внутренней поверхности трубок путем восстановления водородом пентахлорида молибдена. Нагретый до 250° пентахлорид молибдена смешивается с водородом при давлении в 17 мм рт. ст. Газовая смесь пропускается внутри трубки, нагретой до 950°. При этом происходит восстановление пентахлорида с отложением молибдена на стенках трубки и с образованием хлористого водорода, откачиваемого в качестве побочного продукта. Процесс покрытия происходит быстрее, чем при металлизации. Он обеспечивает нанесение слоя покрытия со скоростью от 0,127 до 0,254 мм/час.

При непрерывном проведении покрытия нанесенный слой плотно сцепляется с металлом. Если же процесс прерывается, покрытие получается неровным, образуются слои металла, сцепление между которыми очень слабое. Все рельефы поверхности сохраняются при нанесении покрытий путем восстановления в газовой среде. Даже при толщине покрытия в сотые доли миллиметра поверхностные неровности не сглаживаются. Это явление отличается от эффекта, наблюдаемого при электролитическом покрытии, когда толщина осаждаемого, слоя изменяется в зависимости от плотности тока на выступах и неровностях поверхности, что приводит к их сглаживанию, так как на выступающих поверхностях осаждается больше металла.