Методы генерации многокомпонентной плазмы

При вакуумно-дуговом и магнетронном синтезе ионно-плазменных покрытий сложного элементного состава плазма, как правило, генерируется распылением нескольких катодов, каждый из которых имеет свой химический состав, отличный от остальных. Необходимый элементный состав плазмы достигается сложным и трудоемким подбором технологических режимов распыления каждого из катодов. Поэтому замена нескольких катодов одним (композиционным), содержащим все необходимые металлические и неметаллические компоненты в нужном соотношении, позволит существенно упростить конструкцию оборудования для нанесения покрытий и повысить надежность его работы, стабильность процесса распыления, однородность генерируемой плазмы и, в конечном счете, качество осаждаемых покрытий.

К сожалению, технологии традиционной металлургии, включающие литье, ковку или прокатку и заключительную обработку резанием, не пригодны для подавляющего большинства составов, представляющих интерес для использования в качестве распыляемых катодов при вакуумно-дуговом и магнетронном синтезе наноструктурных покрытий. Наиболее высокие показатели твердости и жаростойкости имеют сложные нитриды систем титан-алюминий, титан-кремний, титан-алюминий-кремний, титан-медь. Равновесные диаграммы вышеперечисленных двойных систем однотипные и включают несколько промежуточных соединений - интерметаллидов или силицидов. Сильная ликвация при выплавке и высокая хрупкость полученных сплавов практически исключают возможность получения многокомпонентного материала с однородной структурой и пластичностью, достаточной для его механической обработки.

Для получения готового катода из однородного материала заданного состава идеально подходят методы, использующие смеси дисперсных порошков: холодное прессование и спекание порошков, изостатической горячее прессование и самораспространяющийся высокотемпературный синтез - СВС (SHS).