Felületmódosítás Korszerű anyagok és technológiák, MSc 2015.

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Mintacím szerkesztése •Mintaszöveg szerkesztése •Második szint •Harmadik szint •Negyedik szint •Ötödik szint D modelling in the terrestrial.
Advertisements

A PGAA ALKALMAZHATÓSÁGA ÜVEGEK ARCHEOMETRIAI VIZSGÁLATÁRA Kasztovszky Zs. 1, J. Kunicki-Goldfinger 2, P. Dzierżanowski 3, G. Nawrolska 4, P. Wawrzyniak.
Klaszterek gazdasági környezete
Vékonyrétegek jelentősége, alkalmazásai
Akvapónia üzemeltetés Aquaponics operation and maintenance
Köszöntjük a konferencia résztvevőit! Welcome to the participants of the conference!
Elosztott energiatárolás Distributed Energy Storage
Grafika. 2 Mértékek és koordináta rendszer Használjuk a RGB és QBColor függvényeket a színekhez Grafika létrehozása Load/change picture futási időben.
Bevezetés a tárgyakhoz Tárgyak  Objects are the containers for values of a specified type  Objects are either signals, variables or constants  Once.
Napelemgyárral kapcsolatos kérdések Készült az Elektronikus Eszközök Tanszékén, június 8.
Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium
Széchenyi István Egyetem Győr Távközlési Tanszék Wavelet-analízis, kvantum-információelmélet és strukturális entrópia Nagy Szilvia Ph.D.
Ellenőrző kérdések a)Auto-indexing enabled b)Auto-indexing disabled c)Nem eldönthető 1.
V. A vanádium-csoport Nb régen columbium Előfordulásuk, ásványaik
Elektroanalitikához segédábrák Az ábrák több, részben szerzői jogokkal védett műből, oktatási célra lettek kivéve. Csak az intranetre tehetők, továbbmásolásuk,
Ismétlő kérdések 1. Mennyi helyzeti energiát veszít a húgod, ha leejted őt valahonnan? Hegedül-e közben? 2. Számold ki az Einstein tétel segítségével a.
Kémiai leválasztás gőzfázisból (CVD) Mizsei János 2013.
Félvezető napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása (Bevezetés) Habilitációs előadás dr. Mizsei János, 2003.
CSÚSZÁSGÁTLÓ DEKORÁCIÓ Egy kopásálló, a legkülönbözőbb üveg, kerámia, porcelán, tűzzománc tárgyakra, burkoló lapokra, és szaniter árukra magas hőmérsékleten.
Készült az ERFP – DD2002 – HU – B – 01 szerzősésszámú projekt támogatásával Chapter 8 / 1 C h a p t e r 8 Stability and Ductility of Steel Frames.
Entropy Lawrence Sklar: Up and Down, Left and Right, Past and Future.
1. Keménységvizsgálatok Vickers: prizma (gyémánt) Brinell: golyó (acél) Rockwell: kúp (gyémánt) Melyik mit mér? Előnyök-hátrányok Mikrovickers.
- steady state modelling -
Topological phase transitions in equilibrium network ensembles Collegium Budapest, June 2004 Networks and Risks Thematic Institute How do the properties.
Charon Institute - Technologies
Basic PCB design guideline NYÁK tervezés alapjai
UniSim Design Stacioner modellezés Bemutató előadás
From eco-efficiency to sustainable production Maria Csutora Pietro Bertazzi The workshop is based on research done in the HU-0056 “Sustainable consumption,
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2008 tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék
Egykristályok előállítása
1 From building roads to building society Federation for the Development of Community Participation 2012.
Mikro- és nanotechnológia Vékonyréteg technológia és szerepe a CRT gyártásban Balogh Bálint szeptember 21.
Alapítva: 1870 ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLAT Hungarian Meteorological Service Györgyi Baranka Training Workshop for National Meteorological and Hydrological.
BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY Optikai kapcsolók Fotonikai eszközök Előadó: Jakab László.
VÁKUUMTECHNIKA GYAKORLATI ALAPJAI
„Tisztább kép” – együttműködési program Az új szintetikus drogok feltérképezéséért 2 nd European Workshop – ’Breaking the Drug Cycle’ project Budapest,
Pure Storage all-flash adattárolók - A jövőálló tárolási megoldás a jelen adatközpontjában - Pap Gábor műszaki igazgató Invigor Informatika Kft. E-Banking.
SZÉN NANOSZERKEZETEK SZÉN NANOCSÖVEK I. előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2015. tavaszi félév – május 4.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék.
„Tisztább kép” – együttműködési program Az új szintetikus drogok feltérképezéséért „Tisztább kép” — együttműködési program az új szintetikus drogok feltérképezéséért.
Maven és Ant Build eszközök bemutatása
AGILE COCKTAIL – Shaken or stirred HWSW free!
“Tudásmegosztás és szervezeti problémamegoldás a mesterséges intelligencia korában” Levente Szabados Technológiai Igazgató.
Irányítás Menedzsment funkciók.
Szupermasszív fekete lyukak keletkezése
Név TERPLÁN Zénó Program 2016/2017 Dr. Gáspár Marcell adjunktus
Kutatási célú szakmai ösztöndíj beszámoló
Indicators for climate sensitivity studies
Miklós Kóbor Department of Geophysics & Space Sciences,
Műszaki Anyagtudományi Kar, Kerámia és Polimermérnöki Intézet
Agyi elektródák felületmódosítása
University of Dunaújváros
Inverter applications
ENEREA - Észak –Alföld Regional Energy Agency
FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD c. egyetemi docens
FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD c. egyetemi docens
Ruletták a Minkowski síkon
FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD c. egyetemi docens
Guidance activity at the Hungarian National Employment Service
Multiplikációs rendezvény – Békéscsaba
Polymer Theory Why are we looking at polymer theory?
Többplatformos appfejlesztés Xamarinnal és Visual Studióval
Túlfeszültség védelem a hálózaton
Posibilities of strength-enhancing
Andrea Karpati, Eotvos University, Budapest
Mikrofonok Principles, constructions, characteristics and applications
Csurgalékvíz tisztítás
Basic nositons of hearing and psychoacousics
Kerámia és Polimermérnöki Intézet
O5 AgroTeach 4.0 further training program for VET teachers
Holográfia Gábor Dénes (Dennis Gabor): a Hungarian electrical engineer and physicist, he invented the holography. He received the 1971 Nobel Prize in Physics.
Előadás másolata:

Felületmódosítás Korszerű anyagok és technológiák, MSc 2015

A felületi tulajdonságok tudománya: átfogó (interdiszciplináris) terület A felület a tiszta fizikai és kémiai tulajdonságok szemszögéből. Topográfiával kapcsolatos tulajdonságok (felületi érdesség). Tágabb értelemben: „surface engineering”: komplex nézőpont Kapcsolat a felületi tulajdonságok, az alkalmazás és az alkalmazott technológiák között. (Tiszta fizikai és kémiai tulajdonságok: alapkutatás szemszöge.) A felületek tulajdonsága a felhasználók szempontjából: „surface engineering”.

Kondenzált anyagok nagy fajlagos felülettel: a „komplexitás” alapja a felület Felületi tulajdonságok kialakulása ← klaszterek tulajdonsága (mérethatás): „Méretfüggő” tulajdonságok: átmenet az önálló atomtulajdonságok és a termodinamikailag stabil makroszkópos tulajdonságok között; A redukált ionizációs energia különböző szabadfelületű fémklaszterek esetében a klaszterátmérő reciprokának függvényében

Aim: the local modification of surface properties changing either the local composition or the structure or both of them. The desired surface properties are often contradict to those in the bulk! (i.e. local hardness, local corrosion resistance) examples: development of peculiar compositional relations on the surface of semiconductors The development of hard, wear- or corrosion-resistant surfaces on cutting, drilling tools Development of optical or decorative layers Two alternatives: Covering the surface with protective layer (corrosion resistant layers) Structural or compositional changes in the surface layer

Traditional methods Increase of non-metallic element concentration in the surface layer, using heterogeneous reaction. i.e. iron/steel heating in appropriate gas-mixture (carbonization, decarbonization, nitridation) CH 4  [C]Fe + 2H 2 CH 4 /H 2 2NH 3  [N]Fe + 3H 2 NH 3 /H 2 Layer deposition using electrochemical or chemical methods Hard chromium-layer (3-500 μm, HV ) Ni-P amorphous layer (3-30 μm, HV 1300) Surface hardening using inductive heating and subsequent rapid cooling Inductor Cog wheel Inductor Cog wheel

forrás: Szurdán Szabolcs

x Példa: Al-Si bevonat „press hardening” technológiához ausztenitesítés: °C - ~ 10 % Si

Deposition of thin layers by physical methods (Physical Vapour Deposition, PVD) favour: High melting point metals can be deposited to low substrat temperature because T substrat can be low The electrical conductivity of substrate not necessary Complex multilayers can be deposited Alloy deposition is also possible „clean technology” (without the formation of products causing environmental pollution) limits: Expensive (vacuum circumstances)

PVD (physical vapor deposition) T he original, traditional technologies: chemical reactions are not included ( i.e. mirror production) Schematic illustration of the principle The technical arrangement Crucial in every deposition is the layer duration, which is influenced mainly by the surface preparation (cleaning) Heating Substrate Source Vacuum system Source Chamber Window Layer thickness measure Substrate holder Evaporate source Cover plate Freezer Diffusion pump Pre-vacuum pumps Valve Mask

Physical Vapour Deposition Source: Platit

The real structure of the deposited layer versus the substrat to melting point temperature Deposition of TiN layer on the surface of tools for the purpose of surface hardenening

The dimensions Source: Platit

Some another exmples Source: Platit

The machined length versus the main machining parameters: cutting speed (a) and feed (b) ( TiN coated, o TiN coated and newly grinded, □nitride coating ■ without coating Machined length [m] Cutting speed [m/min] Feed [mm/rev]

Chemical Vapour Deposition, (CVD) basic principles In the original form, the procedure consist of two isothermal reactions: a.)at T1 temperature M +nX  MX n (M layer forming metal, X halogen) At T1 a volatile compound is formed b.) at T2 (T2 > T1 ) MX n  M + nX Thermal decomposition of MXn occur on the substrate surface Subsequently the decomposition process, the halogen molecule is circuated (in order to form new volatile molecules) Typical chemical reactions in the CVD procedure: Metal-halogenides are often used as precursor materials in these techniques. The reason: volatile compounds (high tension even at low temperatures!) (see tables) Besides the metal-layer depositions, the method also used for compound depositions (refractory carbides, silicides, borides)

Typical CVD reactions CrI 2 (g) ºC  Cr(s) + 2I(g) WF 6 (g) + 3H 2 (g) ºC  W(s) + 6HF(g) WCl 6 (g) + 3H 2 (g) ºC  W(s) + 6HCl(g) TaCl 5 (g) + 5 / 2 H 2 (g) ºC  Ta(s) + 5HCl(g) (C 8 H 10 ) 2 Cr(g) ºC a  Cr(s) + 2C 8 H 10 (g) Ni(CO) ºC b  Ni(s) + 4CO (g) Al 2 Cl 6 (g) + 3H 2 O (g) ºC  Al 2 O 3 (s) + 6HCl(g) BCl 3 (g) + NH 3 (g) ºC  BN(s) + 3HCl(g) TiCl 4 (g) + CH 4 (g) ºC  TiC(s)+ 4HCl(g) Ga(g) + AsCl 3 (g) + 3 / 2 H 2 (g) ºC  GaAs(s) + 3HCl(g) Typical reactants, processing parameters for a few depositions

layer reactant Add. reactant T (  C) pressure (kPa) Deposition velocity (nm/min) WWF 6 WCl 6 W(CO) 6 H , ,133-2,67 0,013- 0,133 0,127-50,8 0,254-38,1 2,54-50,8 0,127-1,27 MoMoF 6 MoCl 5 Mo(CO) 6 H ,67-46,7 0,133-2,67 1, ,013- 0,133 1,27-30,5 1,27-20,3 2,54-17,8 0,127-1,27 ReReF 6 ReCl 5 NbCl 5 NbBr 5 H H H ,133-13,3 0,133-26,7 0, ,133-2,67 0, ,27-15,2 0,076-25,4 2,54 0,076-25,4 NbNbCl 5 NbBr 5 H H , ,133-2,67 0, ,076-25,4 2,54 0,076-25,4 TaTaCl 5 H , ,133-2,67 0,076-25,4 2,54 ZrZrI ,133-2,671,27-2,54 HfHfI ,133-2,671,27-2,54 NiNi(CO) ,3-1002,54-38,1 FeFe(CO) ,3-1002,54-50,8 VVI ,133-2,671,27-2,54 CrCrI ,133-2,671,27-2,54 TiTiI ,133-2,671,27-2,54

The important metals and ceramics produced by the CVD method MetalsCu, Be, Al, Ti, Zr, Hf, Th, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, As, Sb, Bi, Cr, Mo, W, U, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Os, Ir, Pt Graphite carbides karbonC, B 4 C, SiC, TiC, ZrC, HfC, ThC, ThC 2,VC, NbC, Nb 2 C, TaC, Ta 2 C, CrC, Cr 4 C, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2, MoC, Mo 2 C, WC, W 2 C, VC 2, V 2 C 3 NitridesBN, TiN, ZrN, VN, NbN, TaN, Si 3 N 4 Boron and boridesB, AlB 2, TiB 2, ZrB 2, ThB 4, ThB, NbB, TaB, MoB, Mo 3 B 2, WB, Fr 2 B, FeB, NiB, Ni 3 B 2, Ni 2 B Silicon and silicidesSi és Ti, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Fe, Ni, Co and varies silicides OxidesAl 2 O 3, BeO, SiO 2, ZrO 2, Cr 2 O 3, SnO 2

Examples for the compound-layer deposition The TiN layer deposition: 2 TiCl 4 +4 H 2 +N 2  2 TiN +8HCl Al 2 O 3 layer deposition: 2AlCl 3 +3CO 2 +H2  Al 2 O 3 +3CO +6HCl

The scheme of complete unit for CVD technology Gases Halide preparatory Gas mixer Programming unit Deposition chambers Outgoing gas cleaner and neutralizer Heating bell Vacuum pump Heating controller Heating bell Gas supply

The properties of deposits produced by CVD, layer-substrate: the compatibility

Favour: -high temperature: deposit accomodat even the complicated, irregular surfaces (inner surfaces can be covered)

Another example Tantállal bevont gégecső

The limits: The high substrat temperature (for example for structural or carbon steels is not recommended! o C!) Expensive reactants

The properties of CVD-produced policrystalline diamond layers: high chemical resistance, high hardness, high wear resistance, low frictional resistance Polymer Diamond DLC Graphite Gyémánt és gyémántszerű amorf rétegek DLC: Diamond-Like Carbon

Hardness and young moduli of carbon- based coated layers Me: fém az elektromos vezetőképesség növeléséhez, fém- karbidok H: hidrogéntartalom a C 2 H 2 elbomlásából a: amorf fázis tartalmú réteg Si: szilíciumtartalom i-C: mátrix sp 3 -as kötésekkel, de amorf

The techniques of plasma spraying Helium Hővezetési tényező Plazmagáz energiatartalma

Shematic drawing of plasma spraying and the SEM photograph of the sprayed coating

Characteristics of plasma-sprayed layers Improvement of Succesfully applied for Abrasive properties Hardness Corrosion resistance (Especially in those cases, when the base material is low-cost improvement of bio-compatibility (implanted parts) the surface improvement of carbon- steels surface hardness increase corrosion resistance increase

The modes of plasma welding: inner, outher wire supply, powder supply

The laser surface treatments

The effectivity highly depends on the absorption degree The absorption degree of various laser beams as a function of wavelengths Excimer laser Iron Wavelength (  m) Absorption degree [%] Nd::YaG laser Diode laser Excimer laser CO 2 laser

The thickness of hardened layer as a function scanning rate on steels with various surface roughness The absorption degree also depends on the surface roughness Milled surface Grinded surface Polished surface Material: CMo4 Feed [mm/min] Hardened layer thicjness [mm]

Laser marking on steel surfaces

The local structural change as the basis of code formation Depending on the applied energy density various structural changes can be induced (phase transformation, recrystallisation etc)