Влияние индукции магнитного поля в области подложки и расстояния до плазмогенератора на структуру и механические свойства плёнок a–C:H:SiOx

Объектом исследования являются a–C:H:SiOx плёнки, полученные плазмохимическим методом при использовании импульсного биполярного напряжения смещения.
Целью работы было изучение влияния индукции магнитного поля в области подложки и расстояния плазмогенератор/подложка на механические свойства a–C:H:SiOx плёнок, наносимых плазмохимическим методом с использованием импульсного биполярного напряжения смещения в парах полифенилметилсилоксана.
В процессе работы проводилась оптимизация условий осаждения и исследование механических свойств полученных плёнок.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 12
1. Объект исследований и методы его получения ……………………………………… 14
1.1. Углерод и плёнки на его основе ……………………………………………………. 14
1.2. Свойства и структура углеродных плёнок …………………………………….. 15
1.3. Способы получения алмазоподобных углеродных покрытий ………… 17
1.3.1. Способы получения a–C:H:SiOx покрытий ……………………………… 18
2. Экспериментальное и аналитическое оборудование ……………………………… 23
2.1. Экспериментальная вакуумная установка для нанесения a–C:H:SiOx
покрытий …………………………………………………………………………………………………. 23
2.2. Аналитическое оборудования исследования структуры и свойств
a–C:H:SiOx плёнок ……………………………………………………………………………………. 24
3. Результаты исследования структуры и свойств a–C:H:SiOx плёнок ……….. 26
3.1. Влияние условий осаждения на механические свойства a–C:H:SiOx
плёнок ……………………………………………………………………………………………………… 26
3.2. Влияние условий осаждения на структуру полученных плёнок …….. 29
3.3. Повышение механических и трибологических свойств стали марки
12Х18Н10Т ………………………………………………………………………………………………. 31
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 33
4.1.Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………… 33
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ……….. 33
4.1.2. Анализ конкурентных технических решений ………………………… 33
4.1.3. SWOT–анализ ………………………………………………………………………. 35
4.2. Планирование научно-исследовательских работ …………………………… 37
4.2.1. Структура работ в рамках научного исследования ………………….. 37
4.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ ……………………….. 38
4.2.3. Разработка графика проведения научного исследования …………. 39
4.3. Бюджет научно–технического исследования (НТИ)………………………. 42
4.3.1. Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………. 42
4.3.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………… 43
4.3.3. Основная заработная плата исполнителей темы ……………………. 44
4.3.4. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 46
4.3.5. Накладные расходы ……………………………………………………………… 47
4.3.6. Формирование бюджета затрат НИП …………………………………….. 47
4.4.Определение финансовой, бюджетной и экономической
эффективности исследования …………………………………………………………………… 47
5. Социальная ответственность ………………………………………………………………… 51
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 51
5.1.1. Специальные правовые нормы трудового законодательства ……. 51
5.1.2. Эргономические требования к рабочей зоне …………………………… 52
5.2. Производственная безопасность …………………………………………………… 54
5.3. Анализ опасных и вредных производственных факторов ………………. 55
5.3.1. Микроклимат производственных помещений …………………………. 55
5.3.2. Шум на рабочем месте …………………………………………………………… 56
5.3.3. Освещенность рабочей зоны…………………………………………………… 57
5.3.4. Электромагнитное излучение …………………………………………………. 58
5.3.6. Электробезопасность ……………………………………………………………. 59
5.3.7. Пожарная и взрывная безопасность ………………………………………. 61
5.4. Организационные мероприятия по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов ……………………………………………………………………. 63
5.5. Экологическая безопасность…………………………………………………………. 64
5.6. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………… 66
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 69
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 70
Приложение А (справочное) …………………………………………………………………….. 74

В результате исследований, проведенных в рамках выполнения ВКР,
были исследованы зависимости твёрдости и модуля упругости, индекса
эластичности и сопротивления пластической деформации, а также структуры
a–C:H:SiOx плёнок от параметров осаждения, в частности расстояния
плазмогенератор/подложка, индукции магнитного поля и амплитуды
отрицательного биполярного напряжения смещения.
1) Установлено, что при уменьшении Lпг/подл происходит увеличение
плотности ионного тока на подложку, что приводит к более плотной и
более алмазоподобной структуре плёнки.

2) При повышении Uсм и В твёрдость и модуль упругости снижаются, то есть
механические характеристики ухудшаются. Это является следствием
перегрева подложки из–за высокоинтенсивной ионной бомбардировки и
графитизации плёнок.

3) Осаждение a–C:H:SiOx плёнки обеспечивает снижение коэффициента
трения стали марки 12Х18Н10Т с 0,5 до 0,1 и скорости износа с
7∙10-5 мм3/Н∙м до 8∙10-7 мм3/Н∙м при толщине покрытия 2±0,2 мкм и
параметрах осаждения Uсм=500 В, Lпг/подл = 100 мм, В = 3 Гс

Таким образом, получены a–C:H:SiOx плёнки с высокими
механическими и трибологическими параметрами, которые могут
использоваться в качестве защитных покрытий для трущихся деталей.