СПОСОБ ВАКУУМНОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИТОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЛОЖНЫЕ КАРБИДЫ Российский патент 2006 года по МПК C23C14/24 

Описание патента на изобретение RU2272088C1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для напыления вакуумно-плазменных покрытий в электронной, оптической и других отраслях промышленности.

Известен способ создания пленки алмазоподобного углерода на подложке (Патент РФ №2205894, С 23 С 16/26, 11.06.1998), включающий воздействие на подложку среды газообразного углеводорода и генерирование плазмы в упомянутой среде, по которому используют плазму с плотностью электронов, превышающей 5×1010 на 1 см3 и толщиной оболочки меньшей 2 мм при условии высокой плотности тока ионов и бомбардировки ионами управляемой низкой энергии, при этом выбирают значение плотности ионного тока более 20 А/м2 и напряжения смещения на подложке - в диапазоне от 100 до 1000 В.

Известен способ ионно-плазменного нанесения покрытий на подложку в вакуумированной среде инертного газа (Заявка №2000109697/02, С 23 С 14/02, 14/46 20.04.2000), включающий очистку поверхности подложки ионным потоком за счет создания разности электрических потенциалов между подложкой и катодом, нанесения покрытия при заданной выдержке после снижения разности потенциалов между ними с последующим повышением разности потенциалов с целью отжига покрытия, по которой при очистке поверхности подложки ионный поток и поток испаряющегося материала от катода к подложке экранируют, очищают поверхность подложки ионами инертного газа, а нанесение покрытия с последующим отжигом осуществляют неоднократно до получения слоя требуемой толщины.

Общим недостатком аналогов является сложность оборудования, сложность проведения технологического процесса, низкая адгезионная прочность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ вакуумного ионно-плазменного получения многослойных композитов, содержащих сложные карбиды, (US 5700551 А, МПК 7 С 22 С 14/06, 23.12.1997), включающий осаждение слоев толщиной менее 100 нм из плазмы, генерируемой электродуговым испарителями.

Недостатками прототипа являются сложность реализации технологического процесса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационных свойств деталей за счет образования в поверхностном слое карбидов и карбосилицидов титана по предлагаемой вакуумной ионно-плазменной технологии осаждения многослойных покрытий системы Ti-C-Si в условиях дополнительной бомбардировки ионами инертного газа.

Задача решается тем, что в предлагаемом способе вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных покрытий в отличие от прототипа осаждение покрытий осуществляют из плазмы, генерируемой электродуговыми испарителями, с катодами из титана и графита, легированного кремнием в условиях дополнительной бомбардировки ионами инертного газа, при толщине чередующихся слоев менее 100 нм, вследствие чего создают условия для формирования многослойного композита, содержащего карбиды и карбосилициды титана.

Осаждение многослойного композита по предлагаемой технологии осуществлялось на модернизированной установке ННВ 6,6-И1, предусматривающей совмещение дугового разряда с плазменным источником «ПИНК» и позволяющей в одном вакуумном цикле проводить предварительную ионную очистку поверхности подложек и нанесение многослойных покрытий.

Сущность способа поясняется чертежом.

На чертеже изображена схема установки для реализации способа вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных покрытий системы Ti-C-Si. Установка содержит вакуумную камеру 1, в которой расположены стол 2, охлаждаемые катоды, выполненные из титана и графита, легированного кремнием, соответственно 3, анод 4, электродуговые испарители 5 с катодами из напыляемого материала, приспособление для крепления образцов 6 и плазменный источник «ПИНК» 7.

Пример конкретной реализации способа.

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных композитов включал следующие этапы: предварительную подготовку поверхности, предварительную очистку поверхности источником «ПИНК»; активацию; нанесение многослойного покрытия на основе композиции Ti-C-Si в условиях дополнительной бомбардировки ионами аргона.

Травление поверхности образцов с целью ее очистки проводилось бомбардировкой ионами аргона при давлении 10-1 Па при отрицательном смещении (1100В) на образцах. Такой режим аргонного травления позволил избежать внедрения ионов металлической плазмы на стадии предварительной очистки, исключить привязывание микродуг к поверхности, снизить температуру предварительного нагрева.

Нанесение многослойных покрытий происходило в процессе последовательного осаждения слоев из плазмы, генерируемой электродуговыми испарителями, с катодами из титана и графита, легированного кремнием, расположенными на боковой поверхности цилиндрической камеры под углом 120°С друг к другу. Осаждение покрытий осуществлялось при одновременном воздействии плазменного источника «ПИНК». В процессе осаждения покрытий приспособление с закрепленными на нем обрабатываемыми деталями равномерно вращается вокруг своей оси, одновременно осуществляя вращение вокруг оси стола, благодаря чему обеспечивалась равномерность распределения толщины формируемых покрытий.

Осаждение многослойного вакуумного ионно-плазменного композита системы Ti-C-Si проводилось по следующим режимам: давление в камере 0,266 Па, потенциал на подложке 200 В, токе дуги для графитового катода 50 А, для титанового - 120 А. Время осаждения покрытия составляло 60 минут.

Нанесение покрытий производилось с одновременной бомбардировкой ионами аргона. Полученное покрытие состояло из фаз Ti, С, Si, SiC, TiC, TiC2, Ti2C, Ti66С Ti3SiC2, Ti5Si3C и обеспечивало повышение коррозионной стойкости на 15-20%. и микротвердости поверхности на 60-65%.

Таким образом, заявляемое изобретение позволило впервые осуществить синтез многослойного композита с толщиной слоев менее 100 нм, содержащего в своем составе карбид кремния до 20%, карбосилицид титана до 7% и обеспечивающего высокие эксплуатационные свойства поверхностей деталей.

Похожие патенты RU2272088C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ОСАЖДЕНИЕМ МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ti - Al 2019
  • Хуснимарданов Рушан Наилевич
  • Варданян Эдуард Леонидович
  • Назаров Алмаз Юнирович
  • Рамазанов Камиль Нуруллаевич
  • Брюханов Евгений Александрович
RU2700344C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ СВЕРХТВЕРДЫХ ПОКРЫТИЙ 2007
  • Беляев Виталий Степанович
  • Давлетшин Андрей Эрнстович
  • Плотников Сергей Александрович
  • Трахтенберг Илья Шмулевич
  • Владимиров Александр Борисович
RU2360032C1
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента из многокомпонентного состава Al-Nb-Ti-V-Zr 2022
  • Григорьев Сергей Николаевич
  • Волосова Марина Александровна
  • Мигранов Марс Шарифуллович
  • Шехтман Семен Романович
  • Сухова Надежда Александровна
  • Гусев Андрей Сергеевич
RU2792833C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЕ ИЗ МЕТАЛЛА ИЛИ СПЛАВА 2008
  • Савостиков Виктор Михайлович
  • Табаченко Анатолий Никитович
  • Сергеев Сергей Михайлович
  • Кудрявцев Василий Алексеевич
  • Потекаев Александр Иванович
  • Кузьмиченко Владимир Михайлович
  • Ивченко Николай Николаевич
RU2392351C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ 2012
  • Савостиков Виктор Михайлович
  • Табаченко Анатолий Никитович
  • Потекаев Александр Иванович
  • Дударев Евгений Федорович
RU2502828C1
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2018
  • Рамазанов Камиль Нуруллаевич
  • Варданян Эдуард Леонидович
  • Назаров Алмаз Юнирович
  • Брюханов Евгений Александрович
  • Насыров Вадим Файзерахманович
  • Галимова Ирина Рифхатовна
  • Хуснимарданов Рушан Наилевич
  • Уткина Екатерина Алексеевна
RU2697749C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДЫХ ПОКРЫТИЙ 2005
  • Кожевников Андрей Робертович
  • Васильев Виктор Юрьевич
  • Плотников Сергей Александрович
RU2310013C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ 2016
  • Еленкин Валерий Аверкиевич
  • Кочаков Валерий Данилович
  • Сироткин Вадим Леонидович
RU2617189C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ УСТОЙЧИВОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ 2010
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Каменева Анна Львовна
RU2433209C1
Способ получения многослойных износостойких алмазоподобных покрытий 2020
  • Колесников Владимир Иванович
  • Сычев Александр Павлович
  • Колесников Игорь Владимирович
  • Сычев Алексей Александрович
  • Мотренко Петр Данилович
  • Ковалев Петр Павлович
  • Воропаев Александр Иванович
RU2740591C1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ВАКУУМНОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИТОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЛОЖНЫЕ КАРБИДЫ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для напыления вакуумно-плазменных покрытий в электронной, оптической и других отраслях промышленности. Способ включает нанесение многослойных композитов, содержащих сложные карбиды. Осаждение слоев толщиной менее 100 нм осуществляют из плазмы, генерируемой электродуговыми испарителями, расположенными в вакуумной камере. Нанесение слоев осуществляют в условиях дополнительной ионной бомбардировки ионами аргона с использованием электродуговых испарителей, содержащих катоды из титана и графита, легированного кремнием. Катоды располагают на боковой поверхности вакуумной камеры под углом 120°С друг к другу. В процессе осаждения слоев приспособление с закрепленными на нем обрабатываемыми деталями равномерно вращают вокруг своей оси с одновременным вращением вокруг оси стола. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных свойств деталей, таких как коррозионная стойкость и микротвердость поверхности. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 272 088 C1

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных композитов, содержащих сложные карбиды, включающий осаждение слоев толщиной менее 100 нм из плазмы, генерируемой электродуговыми испарителями, расположенными в вакуумной камере, отличающийся тем, что нанесение слоев осуществляют в условиях дополнительной ионной бомбардировки ионами аргона с использованием электродуговых испарителей, содержащих катоды из титана и графита, легированного кремнием, при этом катоды располагают на боковой поверхности вакуумной камеры под углом 120°С друг к другу, а в процессе осаждения слоев приспособление с закрепленными на нем обрабатываемыми деталями равномерно вращают вокруг своей оси с одновременным вращением вокруг оси стола.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2272088C1

US 5700551 А, 23.12.1997
Режущий инструмент с износостойким покрытием 1984
  • Гаврилов Алексей Георгиевич
  • Галицкая Галина Константиновна
  • Синельщиков Андрей Карлович
  • Курбатова Елена Ивановна
  • Жедь Виктор Павлович
  • Полоцкий Игорь Львович
  • Юркша Эрвинас Ионович
SU1701428A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ 2001
  • Ремнев Г.Е.
  • Исаков И.Ф.
  • Тарбоков В.А.
  • Макеев В.А.
RU2205893C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ 2001
  • Воробьева М.В.
  • Елютин А.В.
  • Иванов Л.С.
  • Митин В.В.
  • Петрусевич И.В.
RU2199608C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО АЛМАЗОПОДОБНОГО ПОКРЫТИЯ В ВАКУУМЕ 1997
  • Гончаренко Валерий Павлович
  • Колпаков Александр Яковлевич
  • Маслов Анатолий Иванович
RU2114210C1
JP 60194067 A, 02.10.1985.

RU 2 272 088 C1

Авторы

Будилов Владимир Васильевич

Шехтман Семен Романович

Сухова Надежда Александровна

Даты

2006-03-20Публикация

2004-07-12Подача