Зат атомдары үздіксіз қозғалыста болады, сондықтан сұйықтықтар мен газдар араласа алады. Қатты денелерде жылжымалы элементар бөлшектер де болады, бірақ оларда қаттырақ кристалдық тор болады. Және де, егер екі қатты денені атомдық күштердің өзара әрекеттесу қашықтығына жақындатса, онда жанасу нүктесінде бір заттың бөлшектері екіншісіне және керісінше енеді. Заттардың мұндай өзара енуі диффузия деп аталды, ал әсер металдарды біріктіру әдістерінің бірінің негізі болды. Бұл металдарды диффузиялық дәнекерлеу деп аталады.
Диффузиялық дәнекерлеу арқылы нені қосуға болады
Вакуумда диффузиялық дәнекерлеудің үлкен технологиялық мүмкіндіктері бар. Онымен қосыла аласыз:
- Біртекті және біртекті емес құрылымдағы металдар, сондай-ақ олардың қорытпалары. Тантал, ниобий және вольфрам сияқты отқа төзімді металдар.
- Металдары бар бейметалл заттар: болатпен графит, шынымен мыс.
- Металл, керамика, кварц, ферриттер, шыны, жартылай өткізгіш құрылымдар (біртекті және біртекті емес), графит және сапфир негізіндегі құрылыс материалдары.
- Қасиеттері мен текстурасы сақталған кеуекті композициялық материалдар.
- Полимерлі заттар.
Бланкілердің конфигурациясы мен өлшеміне қатысты - олар әртүрлі болуы мүмкін. Жұмыс камерасының көлеміне байланысты бірнеше микроннан (жартылай өткізгіш элементтерден) бірнеше метрге дейін (күрделі қабатты құрылымдар) бөлшектермен жұмыс істеуге болады.
Диффузиялық қондырғы қалай жұмыс істейді
Диффузиялық дәнекерлеуге арналған кешен келесі негізгі элементтерді қамтиды:
- Жұмыс камерасы. Ол металдан жасалған және шаңсорғыш пайда болатын жұмыс ортасын шектеуге арналған.
- Стенд - жылтыратылған тірек. Жұмыс камерасы оған тіреледі, ол сол арқылы қозғала алады.
- Вакуумды тығыздағыш. Бұл камера мен тірек арасындағы аралық.
- Шығыршықты механизм және қысқыш бұранда. Олардың көмегімен камера рельстер бойымен қозғалады және тірекке бекітіледі.
- Вакуумдық сорғы. Жұмыс аймағында вакуум жасайды.
- Индукторы бар генератор. Олар дәнекерленген бөлшектерді жылыту жүйесі ретінде әрекет етеді.
- Ыстыққа төзімді штамптар, гидравликалық цилиндрлер және май сорғы берілген қысыммен бөлшектерді қысу механизмін білдіреді.
Модификацияға байланысты диффузиялық дәнекерлеу қондырғылары камералардың пішіні мен әдісі бойынша әр түрлі болуы мүмкінолардың тығыздалуы. Бөлшектерді жылыту әдістері де әртүрлі. Радиациялық жылытқыштарды, жоғары ток генераторларын, жарқырауды разрядтау қондырғыларын, электронды сәулелік қыздырғыштарды пайдалануға болады.
Дәнекерлеу кезіндегі диффузиялық процестер
Егер сіз жылтыратылған металл пластиналарды алып, оларды біріктіріп, жүкке салсаңыз, онда бірнеше онжылдықтарда металдардың бір-біріне енуінің әсері байқалады. Оның үстіне ену тереңдігі миллиметрде болады. Мәселе мынада, диффузия жылдамдығы қосылатын материалдардың температурасына, заттардың элементар бөлшектері арасындағы қашықтыққа, сондай-ақ жанасу беттерінің күйіне (ластану мен тотығудың болмауы) байланысты. Сондықтан оның табиғи процесі өте баяу.
Өнеркәсіпте қосылысты тез алу үшін осы жағдайлардың барлығын ескере отырып, диффузия процесі жеделдетіледі. Жұмыс камерасында:
- Қалдық қысым деңгейі 10-5 мм сын. бағ. дейінгі вакуумды жасаңыз немесе ортаны инертті газбен толтырыңыз. Осылайша, бөлшектер кез келген метал үшін тотықтырғыш болып табылатын оттегінің әсеріне ұшырамайды.
- Материалдар дайындамаларды балқу температурасының 50-70% температурасында қыздырылады. Бұл бөлшектердің қарапайым бөлшектерінің мобильді күйіне байланысты олардың пластикасын арттыру үшін жасалады.
- Бланкілер 0,30-10,00 кг/мм2 диапазонында механикалық қысымға ұшырайды, бұл атомаралық қашықтықтарды ортақ байланыстарды орнатуға мүмкіндік беретін өлшемдерге жақындатады жәнежақын қабаттарға өзара еніп кетеді.
Материалдарды дайындауға қойылатын талаптар
Дәнекерленетін элементтердің дайындамаларын диффузиялық қондырғыға қоймас бұрын, олар алдын ала өңдеуден өтеді. Дайындамалардың жанасатын бөліктерін өңдеудің негізгі мақсаты тегіс, біркелкі және біркелкі беттерді алуға, сондай-ақ түйісу аймағындағы көрінбейтін майлы түзілімдер мен кірді кетіруге бағытталған. Дайындамаларды өңдеу орындалады:
- химиялық;
- механикалық;
- электролиттік.
Оксидті қабықшалар, әдетте, диффузия процесіне әсер етпейді, өйткені олар вакуумдық ортада қыздыру кезінде өздігінен жойылады.
Термиялық кеңею коэффициенті тең емес заттар арасында диффузиялық дәнекерлеу жеткілікті тиімді болмағанда немесе сынғыш тігіс пайда болған кезде буферлік төсемдер деп аталатындар қолданылады. Олар әртүрлі металдардың фольгасы ретінде қызмет ете алады. Сонымен, мыс фольга кварц дайындамаларын диффузиялық дәнекерлеуде қолданылады.
Алынған қосылыстардың сипаттамалары
Тігістегі негізгі металға қосымша металл қосылатын балқыту дәнекерлеудің дәстүрлі әдістерінен айырмашылығы, диффузиялық дәнекерлеу қосылыстың физикалық-механикалық құрамында үлкен өзгерістерсіз біркелкі тігіс алуға мүмкіндік береді. Аяқталған қосылыс келесі сипаттамаларға ие:
- кеуектерсіз және қабықшалар түзілмейтін үздіксіз тігістің болуы;
- қоспада оксид қосындылары жоқ;
- механикалық тұрақтылыққасиеттер.
Диффузия бір заттың екінші затқа енуінің табиғи процесі болғандықтан материалдардың кристалдық торы жанасу аймағында бұзылмайды, сондықтан тігістің сынғыштығы болмайды.
Титан бөлшектерін қосу
Титан мен оның қорытпаларын диффузиялық дәнекерлеу экономикалық тиімділігі жоғары сапалы қосылыс алумен сипатталады. Ол медицинада протез бөлшектерін жасау үшін, сондай-ақ басқа салаларда кеңінен қолданылады.
Бөлшектер полиморфты түрлендіру орын алатын температурадан 50º - 100º төмен температураға дейін қызады. Бұл кезде материалдарға 0,05–0,15 кгс/мм² шамалы қысым түседі.
Титан қорытпасының химиялық құрамы дәнекерлеудің осы әдісімен элементтердің қосылу беріктігіне әсер етпейді.
Әдістің артықшылықтары
Диффузиялық дәнекерлеу мүмкін болған кезде:
- біртекті және гетерогенді қатты заттарды біріктіру;
- бөлшектердің деформациясын болдырмаңыз;
- дәнекер және флюс түріндегі шығын материалдарын қолданбаңыз;
- қалдықсыз өнім алу;
- жеткізу және сору желдетудің күрделі жүйелерін пайдаланбаңыз, себебі бұл процесте зиянды түтіндер түзілмейді;
- байланыс байланыс аймағының кез келген аймағын алу, тек жабдық мүмкіндігімен шектелген;
- сенімді электр байланысын қамтамасыз етіңіз.
Бұған дайын бөліктің тамаша эстетикалық көрінісі қосылды,ол, мысалы, дәнекерлеу шкаласын жою сияқты қосымша өңдеу операцияларын қолдануды қажет етпейді.
Технологияның кемшіліктері
Диффузиялық дәнекерлеу күрделі технологиялық процесс, оның негізгі кемшіліктеріне мыналар жатады:
- арнайы қымбат жабдықты пайдалану қажет;
- өндірістік кеңістікке қойылатын талап, орнатудың айтарлықтай өлшемдері бар;
- арнайы білімнің, дағдылардың және жұмыс процесін түсінудің болуы талап;
- дайындамаларды мұқият алдын ала өңдеуге кеткен уақыт;
- шаңсорғышты мүмкіндігінше таза ұстаңыз, әйтпесе көзге көрінбейтін шаң дәнекерленген бөліктерге түсіп, буын ақауларына әкелуі мүмкін;
- тігістің сапасын бұзбай тексеру қиын.
Осының барлығын, сондай-ақ вакуумдық қондырғыларды пайдалану ерекшеліктерін ескере отырып, диффузиялық дәнекерлеу жеке пайдалану үшін емес, кәсіпорындар жағдайында ғана сұранысқа ие.
Өнеркәсіптік диффузиялық дәнекерлеу жабдығы
Диффузиялық дәнекерлеуге арналған өндірістік жабдықтың бірнеше түрі бар. Олар бір-бірінен негізінен дәнекерленетін материалдардың ерекшеліктерінде және бөлшектерді жылытуға арналған әртүрлі жүйелерді пайдалануында ерекшеленеді.
Орнату түрі MDVS иілгіш мыс шиналарын, мыс пен керриттен жасалған жоғары вольтты ажыратқыштардың контакті топтарын, тот баспайтын болаттан және қатты металл қорытпаларынан жасалған ұңғыма сорғыларының газ көтергіш клапандарының бөліктерін өндіруге арналған. Жүйе электр контактілі қыздыру әсерін қолданады.
Дәнекерлеу кешені UDVM-201 түрі. Әртүрлі маркалы шыныдан материалдарды диффузиялық дәнекерлеу арқылы қосуды орындайды. Жұмыс бетін жылыту радиациялық сәулелену әдісімен жүзеге асырылады.
Дәнекерлеу жабдығы USDV-630. Титан мен мыс негізіндегі композициялық материалдарды дәнекерлеуге арналған индукциялық қыздыруды орнату. Мұндай жүйелер үлкен бөліктерді жылытуға мүмкіндік береді.
Бөлшектерді жоғары жиілікті қыздыру арқылы диффузиялық дәнекерлеуге арналған MDVS-302 машинасы. Ол транзисторлық тізбекте шағын өлшемді генератордың болуымен сипатталады.
