Спосіб іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню

Номер патенту: 119755

Опубліковано: 10.10.2017

Автори: Коцюба Олександр Анатолійович, Бичков Андрій Сергійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі попередньо очищують, який відрізняється тим, що після очищення металеву деталь розміщують в пристрої для вакуумного нанесення, заповненому робочим газом, у вигляді азоту, з тиском в межах 10-2 … 10-1 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі та піддають іонному травленню протягом 6,0…18,0 хв шляхом обробки поверхні високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uз³l, 0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uз, до 50…250 В у процесі нанесення покриття, що здійснюють у чотири стадії, а саме: на першій стадії - наносять шар титану (Ті) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на другій - наносять Ti2N товщиною 10,0…15,0 мкм протягом 10,0…15,0 хв. при вмісті азоту 30,0…35,0 %; на третій - наносять шар титану (Tі) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на четвертому - наносять нітрид титану (TiN) товщиною 2,0…6,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту 15,0…20,0 %.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для очищення поверхні використовують ультразвукову очистку.

Текст

Реферат: Спосіб іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі попередньо очищують. Після очищення металеву деталь розміщують в пристрої для вакуумного нанесення, заповненому робочим -2 -1 газом, у вигляді азоту, з тиском в межах 10 …10 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі та піддають іонному травленню протягом 6,0…18,0 хв. шляхом обробки поверхні високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uзl, 0 кВ, з наступним плавним переходом. За рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uз, до 50…250 В у процесі нанесення покриття, що здійснюють у чотири стадії. На першій стадії - наносять шар титану (Ті) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %. На другій - наносять Ti2N товщиною 10,0…15,0 мкм протягом 10,0…15,0 хв. при вмісті азоту 30,0…35,0 %. На третій - наносять шар титану (Tі) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %. На четвертому наносять нітрид титану (TiN) товщиною 2,0…6,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту 15,0…20,0 %. UA 119755 U (12) UA 119755 U UA 119755 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до нанесення захисних покриттів від корозії деталей машин. Як відомо корозія металів визначається як руйнування металів внаслідок хімічної і електрохімічної взаємодії їх з корозійним середовищем, в результаті якого змінюються властивості поверхневих шарів металу, і часто відбувається погіршення функціональних характеристик металу або охоплюють технічної системи, де вони використовуються. Для ослаблення корозійного процесу потрібно вплинути або на сам метал, або на корозійне середовище. Основним напрямком для боротьби з корозією є захисні покриття (металеві та неметалеві) органічного або неорганічного походження. До цих напрямків, як найпоширенішим, можна віднести як гальванічне покриття, так і плазмове нанесення. Відомим аналогом є спосіб отримання антикорозійного покриття на сталі, який включає очищення деталі з подальшим її плазмово-електролітичним оксидуванням в біполярному режимі в лужному електроліті, що містить рідке скло. При цьому оксидування здійснюють при анодній складовій напрузі, що зростає в ході оксидування від 20 до 310 В, і при катодній напрузі 25-30 В. Співвідношення тривалості анодного і катодного періодів поляризації 2: 1 і частоті їх проходження 150 Гц протягом 10-20 хв в електроліті, що містить, г/л: Na2CO3 - 15…20; Na2SiO3H2O - 25 … 30 і воду / 1 /. Недоліком аналога є недостатньо висока корозійна стійкість покриття, яка обумовлена дірчастістю, пористістю і дефектами поверхневого шару покриття. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню шляхом підбору параметрів процесу багатошарового нанесення і тим самим забезпечити підвищення корозійної стійкості покриття. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб іонно-вакуумного нанесення антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі попередньо очищають, згідно з корисною моделлю, після очищення металеву деталь розміщують в пристрої для -2 -1 вакуумного нанесення, заповненому робочим газом, у вигляді азоту, з тиском в межах 10 …10 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі та піддають іонному травленню, протягом 6,0…18,0 хв шляхом обробки поверхні високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uз1,0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uз, до 50…250 В у процесі нанесення покриття, що здійснюють у чотири стадії, а саме: на першій стадії - наносять шар титану (Ti) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на другій - наносять Ti2N товщиною 10,0…15,0 мкм протягом 10,0…15,0 хв. при вмісті азоту 30,0…35,0 %; на третій - наносять шар титану (Ti) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на четвертому - наносять нітрид титану (TiN) товщиною 2,0…6,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту 15,0…20,0 %. Для очищення поверхні використовують ультразвукову очистку. Титан та нітрид титану мають високу корозійну стійкість, а стійкість покриття на основі нітриду титану залежить від багатьох факторів. Захисні і декоративні властивості цих покриттів визначаються структурою утвореного багатошарового покриття, яке в свою чергу залежить від кінетичних параметрів процесу і взаємопов'язана з хімічним складом і структурою самих шарів. Найважливішою характеристикою захисних властивостей покриття є адгезія з металом, яка визначається, в основному, хімічними і дифузійними силами іонно-вакуумного покриття металом, що має високу адгезію, тому покриття титану є ефективним засобом захисту від корозії. Крім того, захисна здатність покриття значною мірою залежить від рівномірності нанесення по площі і товщині покриття, а також від його пористості. Тільки при виконанні цих умов, покриття буде ефективним захисним засобом від корозії. До того ж значно підвищує цей ефект і здійснення багатошарового нанесення антикорозійного покриття, яке показало, що чергування шарів позитивно позначається на захисній здатності покриття, його пористості і величиною залишкових напружень (дивись таблицю 1). Таблиця 1 Властивість покриття Структура покриття Ті - Ti2N - Ті - TiN кількість пор на -2 -2 10 мм 4 швидкість корозії, мм/рік 0,6 1 залишкове напруження, МПа -5000 UA 119755 U 5 10 15 20 25 30 35 Процес нанесення антикорозійного покриття на металеву поверхню за допомогою іонновакуумного плазмового нанесення антикорозійного покриття реалізується в три етапи наступним чином. На першому етапі металеву деталь, наприклад з конструкційної сталі марки 30ХГСА, на ділянку поверхні якої необхідно провести нанесення з метою отримання антикорозійного покриття, здійснюють, наприклад, її ультразвукове очищення на, відомих з рівня техніки, відповідних ультразвукових пристроях. Підготовці поверхні металу перед нанесенням покриття приділяється дуже велика увага. Це пов'язано, перш за все, з тим, що до антикорозійного покриття пред'являються високі експлуатаційні вимоги із-за малих товщин. Після цього, дану деталь поміщають в пристрій вакуумного напилення, наприклад "Булат", "МАП-1" або використовують систему фірми "Mantis Deposition", (робочий газ-азот) і обробляють поверхню (другий етап - процес іонного травлення) протягом 6…18 хв високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення (Uз1,0 кВ або середньою енергією іонів -2 -1 Wi=1,5…3,0 кеВ, при тиску робочого газу у вигляді азоту в межах 10 …10 Па). Під впливом високоенергетичного потоку металевої плазми відбувається не тільки активація, але і інтенсивне нагрівання поверхні металевої основи. При цьому енергія падаючих частинок розподіляється на нагрівання поверхні - 95 %, розпушення і видалення оксидних плівок - 5 %. Процес іонного травлення в подальшому необхідно плавно переводити у процес нанесення покриття (третій етап). На цьому етапі власне кажучи і формують антикорозійне покриття у чотири стадії. Такий перехід від режиму травлення до режиму напилення здійснюють - поступовим зменшенням потенціалу зміщення Uc, до 50…250 В, що, в кінцевому рахунку, призводить до формування багатошарового антикорозійного покриття на майже ювенальній металевій поверхні у чотири стадії, а саме: на першій стадії - наносять шар титану (Ті) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на другій - наносять Ti2N товщиною 10,0…15,0 мкм протягом 10,0…15,0 хв. при вмісті азоту 30,0…35,0 %%; на третій - наносять шар титану (Ті) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на четвертому – наносять нітрид титану (TiN) товщиною 2,0…6,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту 15,0…20,0 %. Реалізація даного способу дає можливість отримання заданих експлуатаційних властивостей шляхом управління кінетичними параметрами процесу формування багатошарового покриття. Таким чином підбираючи матеріал для нанесення, режими процесу формування багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню за допомогою іонновакуумного плазмового нанесення можна забезпечити достатню корозійну стійкість покриття, що забезпечує заявлений технічний результат в даній корисній моделі. Джерело інформації: 1.RU № 2392360 С1 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі попередньо очищують, який відрізняється тим, що після очищення металеву деталь розміщують в пристрої для вакуумного нанесення, -2 -1 заповненому робочим газом, у вигляді азоту, з тиском в межах 10 …10 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі та піддають іонному травленню протягом 6,0…18,0 хв, шляхом обробки поверхні високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uзl, 0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uз, до 50…250 В у процесі нанесення покриття, що здійснюють у чотири стадії, а саме: на першій стадії - наносять шар титану (Ті) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на другій наносять Ti2N товщиною 10,0…15,0 мкм протягом 10,0…15,0 хв. при вмісті азоту 30,0…35,0 %; на третій - наносять шар титану (Tі) товщиною 1,0…2,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту до 1,0 %; на четвертому - наносять нітрид титану (TiN) товщиною 2,0…6,0 мкм протягом 5,0…10,0 хв. при вмісті азоту 15,0…20,0 %. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для очищення поверхні використовують ультразвукову очистку. 2 UA 119755 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C23C 14/00, B05D 1/00

Мітки: іонно-вакуумного, спосіб, антикорозійного, багатошарового, металеву, нанесення, покриття, поверхню

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-119755-sposib-ionno-vakuumnogo-nanesennya-bagatosharovogo-antikorozijjnogo-pokrittya-na-metalevu-poverkhnyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб іонно-вакуумного нанесення багатошарового антикорозійного покриття на металеву поверхню</a>

Подібні патенти