Корреляция радиуса катодного пятна вакуумной дуги металлов и размера генерируемых микрокапель

Получено простое соотношение для оценки радиуса катодного пятна вакуумной дуги чистых металлов, и на его основе установлена корреляционная связь между радиусом катодного пятна и размерами микрокапель, генерируемых катодным пятном, что позволяет находить пути их уменьшения в плазменном потоке, который формирует покрытия вакуумным электродуговым методом. Представлены результаты экспериментального исследования размеров микрокапель, генерируемых катодным пятном вакуумной дуги, для сплава состава, в ат.%: 68Al–8Cr–4Nb–20Si, в зависимости от силы тока вакуумной дуги iд. Размер и количество капельной фазы на площади в 1 мм² поверхности покрытия определены с помощью программы ImageSP. В качестве исходных данных использовали микроструктуры покрытий с увеличением: ç100, ç200, ç500, ç1000, ç1500. Установлено, что больше всего генерируется микрокапель диаметром < 2 мкм, а меньше всего – диаметром > 10 мкм. Количество генерируемых микрокапель диаметром от 2 до 10 мкм незначительно зависит от i_д. Отмечено, что диаметр микрокапель сплава меньше, чем диаметр микрокапель, генерируемых катодным пятном на его компонентах, за счет того, что радиус катодного пятна на сплаве меньше, чем радиус катодного пятна на его чистых компонентах.

1. Мрочек, Ж.Л. Основы формирования многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий / Ж.Л. Мрочек, Б. А. Эйзнер, Г.В. Марков. – Минск: Навука i тэхнiка. 1991. – 152 с.

2. Вакуумные дуги. Теория и приложения / Дж. Кобайн [и др.]; под ред. Дж. Лафферти. – М.: Мир, 1982. – 432 с.

3. Любимов, Г.А. Катодное пятно вакуумной дуги / Г.А. Любимов, В.И. Раховский // Успехи физ. наук. – 1978. – T. 125, № 4. – С. 665–706. https://doi.org/10.3367/ufnr.0125.197808c.0665

4. Раховский, В.И. Физические основы коммуникации электрического тока в вакууме / В. И. Раховский. – М.: Наука, 1971. – 369 с.

5. Handbook of Vacuum Arc Science and Technology: Fundamentals and Applications / ed. by R. L. Boxman, D.M. Sanders, Ph. J. Martin. – New Jersey: Noyes Publications, 1995. – 773 p.

6. Вакуумная дуга / под ред. И.И. Аксёнова. – Киев: Наук. думка, 2012. – 727 с.

7. Кессаев, И.Г. Катодные процессы электрической дуги / И. Г. Кессаев. – М.: Наука, 1968. – 253 с.

8. Месяц, Г.Л. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга / Г.Л. Месяц. – М.: Наука, 2000. – 424 с.

9. Аксёнов, И.И. Вакуумная дуга в эрозионных источниках плазмы / И.И. Аксёнов. – Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. – 212 с.

10. Anders, A. Cathodic Arcs. From Fractal Spots to Energetic Condensation / A. Anders. – Springer, 2008. – 540 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-79108-1

11. Трантер, К.Д. Интегральные преобразования в математической физике / К.Д. Трантер. – М.: Наука, 1983. – 750 с.

12. Ивановский, М.Н. Испарение и конденсация металлов / М.Н. Ивановский, В.П. Сорокин, В. И. Субботин. – М.: Наука, 1976. – 287 с.

13. Процессы ионизации в катодном пятне вакуумной дуги металлов / А. П. Ласковнёв [и др.] // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. / редкол.: С.А. Астапчик (гл. ред.) [и др.]. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2013. – Кн. 2: Обработка металлов давлением. – С. 364–370.