Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на изделиях из металла, стекла, керамики

Номер патента: 215

Опубликовано: 30.12.1994

Автор: Кремко Е. В.

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

зд.гтггьастггде-седла В РЕСПУБЛИНг БЕЛАРУСЬЕНТ не 4715СОЮЗ СОВЕТСКИХ СЮЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННЫЙ комитет . по ИЗОБРЕТЕНИЯМ И откРытИям при гкнт СССР(56) 1.б 3 аявка Японии Мг 63-57395. кл. С 04 541/89, 1988.2. Заявка Японии Мг б 3-72866. кл. 023 С 14/34. 1988.нитрида ТИТАНА НА изделиях из МЕ-ч(57) Использование в машиностроении. строительстве и для производства товаров народного. потребления. Сущность изобретения увеличение прочности сцепления покрытия с основой из металла. стекла.ЧЮРЭМИКИ. расширение цветовой гаммы нит- а.ридтитан-овых покрытий) И ПОВЫШЕНИЕ качества БЫПУСКЗВМЫХ ИЗДЕЛИЙ ДОСТИГЗЕТСЯ 38ИЗЛУЧЗНИЗМ ПОСЛЕ НЭПЫЛВНИЯ покрытия ТОЛя щиной не более 5 мкм. 4 з.п. ф-лы.Изобретение относится к области нанесения тонкопленочных покрытий вакууме.кв частности к способам электродугового напыления нитридтитанового покрытия на из-ДЕЛИЯ ИЗ различных МЗТВРИЗЛОЕ И может быть использовано в машиностроении строительстве и для производства товаров народного потребления. кИэвестныспособы нанесения нитрида титана в вакууме злектродуговым напылением на изделия из металла это режущий инструмент. деталимашин. зубные протезы и т.д. Такие покрытия широко применяютсяизносостойкости. коррозионной стойкости изделий, придания им декоративных свойств или замены золота - на зубных про тезах. я. Известен также способ получения деко ративной керамики. при котором на кера мическую эмальнаносят композицию. содержащую 10-8096 нитрида титана. 10 ВОЗ. стекла и остальное пигмент дляокрашивания керамических материалов ипроводят обжиг при температуре более 1000 С до получения декоративного материала. ИМВЮЪЦЕГО ЗОЛОТИСТУЮ окраскуи металлический блеск, .Недостаткамиданного способа являются необходимость использования специальных добавок. вводимых в керамический материал для восстановления декоративных характеристик. и ниакая- прочность СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ. .у Наиболее близким решением к изобретению является способ нанесения декоративного покразтияк из нитрида титана на изделия из металла. стекла и керамики. включающий нагрев изделий, электродуговое напыление пленки в азотсодержащей среде и охлаждение. В данном способе путем регулирования парциальных давлений аргона и азота можно изменять оттенок полученной пленки от красного до золотистого цвета.Недостатком данного способа является низкое КЗЧВСТВО ИЗДЕЛИЯ 38 СЧЕТ НИЗКОЙ прочностисцепленмя покрытия с основой.Целью настоящего изобретения является увеличение прочности сцепления покрытия с основой из металла. стекла. керамики. достижение декоративности за счет расширения ЦВЕТОВОЙ ГЗММЫ НИТРИДТИТВНОВЫХ покрытий. что приводит к повышению качеСТБЗ ВЫПУСКВЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО назначения и товаров народного потребления. Поставленная цель достигается за счетнитридтитановых покрытий на изделия из металла. стекла и керамики по оптимальным режимам. б А Нанесение нитридтитановых покрытий осуществляется на выпускаемых промышленностью установках типа Булат (г. Сморгонь), Пуск (Москва). Мир (Харьков). УВНДу(г. Калининград. ННВ (г. Новосибирск). Основные недостатки получаемых покрытийна зтих установках т НЕВЫСОКЭЯ ПРФЧНОСТЬСЦЭПЛЗНИЯ ПОКПЫТИЯ С основой из стекла или керамики (покрытие ОТСЛЭИВЭВТСЯ) И НВТ ДБКОВЭТИЕНЫХ СВОЙСТВ(только один цвет - золотистый). Это объясняется наличием капельной фазы в струкМодернизация установок заключается в том. чтобы обеспечить исчезновение капельной фазы в покрытии. Мехщу катодом и напыляемыми изделиями устанавливается экран. улавливающий эту капельную фазу. Для обеспечения качественного нанесения покрытия необходимо обеспечить вращение изделий относительно катода. Оптимальный режим нанесения покрытий не является предметом изобретения и приво дится в конкретных примерах осуществления изобретения. сМеталлические изделия в установках данного типа нагреваются перед напылением покрытий за счет пропускания электрического тока. Стекло и керамику таким образом нагреть нельзя. онигне являютсятому в установках необходимо дополнительно разместить нагреватель, который будет изделия из керамики нагревать излу чением. ТО же ОТНОСИТСЯ И К ИЗДЕЛИЯМ ИЗстекла. Температуры нагрева рассчитываются приблизительно и выбираются экспериментально из интервала температур(0,5 О.8-Тд.). Тонкая пленка на горячую основупожится с высокой прочностью сцепления только в том случае. если коэффициЕНТЫ термического расширения нитрида титана и материала основы согласуются. но ОНИ чаще ВСЕГО ОЧЕНЬ СИЛЬНО различаются. Эта проблема разрешается применением последующей термообработки. в процессе которой за счет протекания диффузионныхпроцессов происходит изменение химического состава и микроструктуры нитридтитановой пленки и материала основы.Происходит диффузионный процесс закрепления нитридтитановой пленки на основа и снятие температурных напряжений. БОЗНИКЭЮЩИХ В процессе нанесения покрытий. Если покрытие изделия ттодвергнуть отжигу сразу после .напыления. то есть выдержать при температурах от 100 до 7 О 0 С в течение от 1 до 10 ч. то образуется диффузионная зона между покрытием и ос новой, а покрытие приобретает разные цве- та в зависимости от режима нагрева и охлаждения. то есть меняет свою структуру и свойства.Существует ряд изделий. которые необходимо защитить от износа или коррозионного воздействия в определенном месте. Тогда можно произвести напыление нитридтитанового покрытия с применением масок из металлической фольги. а для обеспечения высокой прочности сцепления обработку лазерным излучением с плотностью энергии впятне фокусировки от 1 до 2 дж/мм 2 и длительностью импульса от 1 до 2-103 с. Для этих целей используются установки типа Квант-ТОЛБДВ. ЛТУ-2 М и другие импульсного действия. Этим способом можно получить эффект декорирования изделий ОТ ЭОЛОТИСТОГО ЦВЕТЕ ДО ЖВЛТОГО. КО ричневого. красновато-фиолетового и синего. Время обработки одного изделия сокращается существенно от нескольких чаСОВ ДО НЗСКОЛЬКИК МИНУТ. ТО есть ЗНЭЧИТЭЛЬ но вырастает производительность труда и качество изделий.Автор считает. что защитно-декоретивные покрытия наиболее целесообразно применять на изделиях - товарах народного потребления, качество которых зависит от уровня технологии. используемой при их производстве. Поэтому применение данного изобретения показано. главным образом. на товарах народного потребления. Изделия из металла - это ложки, вилки. ножи. турки и др. посуда. Изделия из стекла - это линзы. вазы. витражные стекла стаканы. фужеры. сервизы и др. посуда. Изделия из керамики это облицовочная плитка. серви зы из керамики и фарфора. вазы и др. посу-потребления, особенно важен фактор проч ности сцепления покрытия с основой. а затем цвет изделий как декоративная характеристика. данное изобретение решает эту проблему. достигается высокое каче ство продукции. большое разнообразие цветовой гаммы золотистый. сиреневый.синий. коричневый. зеленый. голубой. радужнотперламутровый и все цвета с харак терным для нитрида титана блеском наП р и м е р 1. Покрытие наносят на изделия из металла (нержавеющая сталь). Установка УВНД. Изделия отполированы. ПрОМЫТЫ. ЙООСУШЕНЫ И протираются спиртом, помещаются в приспособление и устанавливаются в вакуумную камеру. ПРОИСХОДИТ ППОЦЭСС НЭПЫЛЗНИЯ ПОКРЫТИЯ. Согласно разработанному техпроцессу приспособление помещается в поворотное уст 51 О 1 поглощаются в приспособление и устанав ройство. затем камера закрывается ипроисходит откачка воздуха до давления 1.3340 Па. включается привод вращения и подается на держатель высокое напряжение. включается электродуговой испарик тель и устанавливается ток дуги 80-9 ОА.1500 В. производится ионная очистка и нагрев изделий бомбардировкой ионами титана в непрерывном режиме. напыление ПОКрЫТИЯ В среде ЗЗОТЗ. ОТКЛЮЧЭВТСЯ ИСПЗ ритель. прекращается подача газа. снимается напряжение 120-150 В и ток 80-90 А. прикоторых происходило напыление нитридти танового покрытия. Изделия охлаждаютсядо температуры 15 О-2 О 0 С в камере. а затем переносятся в камерную печь для проведения операции отжига. Визуальноконтролируется цвет покрытий. Если необходимо оставить цвет золотисто-желтый. тоПр и м е р 2. Покрытие наносят на изделия из стекла (стекло может быть закаленным. прочным. светлым. прозрачным. цветным. обычным или хруст-альным. тонким и толстым. после огранки или пескоструйной обработки). Установка УВНД. Изделия промыты. просушены и протираются спиртом. помещаются в приспособление и устанавливаются в вакуумную камеру. происходит процесс напыления покрытия,который описан выше (пример 1). После напыления покрытия изделие. в зависимости от требований заказчика, может иметь золо ТИСТЫЙ ЦВЕТ ИЛИ ПЮбОЙ ИЗ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХсиреневый. синий. зеленый. голубой. радужно-перламутровый с блеском. Температура отжига обычного стекла 25030 ОС. для за каленного стекла 35 О 400 С. для хрусталь ного стекла 4 О 045 ОС. выдержка приводит к тому, что меняется цвет стекла последовательно и достигается эффект просветления. После термообработки за счет протекающих процессов диффузии между покрытием и основой образуется диффузионная зона.которая обеспечивает высокую прочность сцепления покрытия с основой. Охлаждение После отжига происходит в печи медленно. в этом случае происходит релаксация напряжений.П р и м е р 3. Покрытие наносят на изделия из керамики (керамическая облицоВОЧНЗЯ ПЛИТКЭ. ВЭЗЫ. сервизы И посуда ИЗ фарфора). Установка УВНД. Изделия промытьт. прокалены и протираются спиртом.УПРОЦЗСС ННПЫПВНИЯ ПОКПЫТИЯ который СПИ сан выше (пример 1) После напыления покрытия изделия в зависимости от требований заказчика могут иметь золотистый цвет. поверхность может быть матовой или блестящей в зависимости от состояния исходного материала (эмали. которой по крыта керамика). Температура отжига длякерамики 50 О 70 ОС. вьщержка от 1 до 10 ч. Определяется оптимальный режим экспериментально. а контролируется визуально. Цвет изменяется последовательно золотистыгпкоричневый, красный. сиреневый. синий. зеленый. желтый. перламутрово-радужньпй. кверную обработку. П р и м е р 4. Покрытие наносят на керамическую плитку пръамер 3). Вместо операции отжига. которая длится от 1 до Е 0 ч. в течение нескольких минут на установ ке ЛТУ-2 М можно обработать изделие с разд ной плотностью излучения от 1 до 2 Дж/мм 2 и длительностью импульса от 1 до 2-10 с. Качество обработки контролируется визуально. прочность сцепления покрытия с основой и цвет изменяются в зависимости от режима обработки. Основное преимущество лазерной обработки это локальность обработки. Можно нарисовать любой рисунок, заложенный в программу компьютера.П р и мг е р 5. Покрытие наносят на металлическое изделие (пример 1). Вместо отжига производят лазерную обработку(пример 4). но не всего изделия, а. только определенной его части. которую необходимо уп рочнить (режущая кромка инструмента или ножа). За счет локальной лазерной обработки обеспечивается высокая прочность сцепления покрытия с основой. Как правило когда покрытие надо нанести частично.ИСПОПЪЗУЕОТ МЭСКИ ИЗ МВТЗЛЛИЧЗСКОЙ фОЛЬГИ. Покрытие в нужном месте на ИЗДЕЛИИ ВЫполняет защитную функцию отианоса или коррозии. Маскииз фольги можно испольсовать и с другой целью - декорироватьИспользование предлагаемого способа нанесения защитно-декоративных покрытий на основе нитрида титана.обеспечит по сравнению с существующими технологиями ВЫСОКОЕ КЗЧЕСТЕО ИЗДЕЛИЙ, КОТОРОЕ ООВСПЗ чивается высокой прочностью сцепления покрытия с основой из металла. стекла. ке рамики и достаточнобольшой гаммой цве товьполучаемых после термообработки оту золотистого до перламутрового. Кроме того, вследствие ШПримененийу специальных пигментов (как в заявке-прототипе) и стек использование по другому на-значениъоД Низкотемпературный отжиг позволит существенно сократить расход электроэнергииЭкологическая чистота реализации заявляемс.го способа является гарантией безвредного применения покрытий для здоровья людей. которые будут испольаоватьлосуду с такими покрытиями. о Формула изобретениятивных покрытий в вакууме из нитрида ти Составитель Е Крамко Техред мморгенталла.- обеспечит зкономиюрэтих материалов и у, 15тана на изделиях из металла. стекла. керамики. включающий нагре-в изделий. электродуговое напыление пленки вааотсодержащей среде и охлаждение. о т л и ч а ющ и й с я тем. что после напыления пленки проводят термообработку изделия до получения требуемого цветового оттенкам высокой прочности. причем пленку нитрида титана напыляют толщиной. не превышающей 5 мкм. - и О2. способно п.1 отл ичающийся тем. что напыление пленки осуществляют из3. Способ по п 1. о тл ич а ющ и йс я тем, что термообработку проводят в камерной печи при 100-7 П 0 С с последующей выдержкой 1-40 ч. - ятем. что термообработку проводят с по- ямощью лазерного излучения с плотностью энергии в пятне фокусировки 1-2 Дж/мм и длительности импульса 1-2-10-3 с.5. Способ по п.1. о т л и ч аю щ и я ся темучто напыление пленки осуществляют через маскуВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-35. Раушская наб 4/5

МПК / Метки

МПК: C23C 14/34

Метки: вакууме, получения, стекла, титана, покрытий, металла, способ, керамики, нитрида, изделиях, защитно-декоративных

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-215-sposob-polucheniya-zashhitno-dekorativnyh-pokrytijj-v-vakuume-iz-nitrida-titana-na-izdeliyah-iz-metalla-stekla-keramiki.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на изделиях из металла, стекла, керамики</a>

Похожие патенты