CS252707B1 - Spůsob vytvárania oteruvzdornej vrstvy nitridu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte - Google Patents

Abstract

Podstata spósobu vytvárania oteruvzdornej vrstvy nitridu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte, ktorý je katodou v iónovoplátovacom systéme na zápornom elektrickom potenciáli oproti uzemnenej vákuovej komoře spočívá v tom, že na substrát obriatý na teplotu vyššlu ako 200 °C sa působí plazmou tvořenou inertným plynom a parami sublimujúceho hexakarbonylu volfrámu pri zníženom tlaku z intervalu 10~3 Pa až 10 Pa, za čím sa bezprostředné na substrát pósobí plazmou tvořenou dusíkom a parami odpařovaného titánu, a to pri tlaku z intervalu 10~3 Pa až 10 Pa.

Description

Vynález sa týká spósobu vytvárania oteruvzdornej vrstvy nitridu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte vo vákuu v plazme.

V súčasnom období existuje celý rad metód a postupov, pomocou ktorých je možno vytvárať na pevných substrátoch vrstvy nitridu titánu. Medzi najvýznamnejšie metody patří metoda chemického povlakovania, tzv. metoda CVD, ďalej sú to metódy magnetrónového naprašovania a iónového plátovania.

Značnou nevýhodou chemického nanášania vrstiev nitridov titánu je nutnost ohřevu-substrátu na teploty 900 °C až 1100°C, pričom takto* vytvárané vrstvy sú v mnohých prípadoch málo přilnavé a ich povrch má v mnohých prípadoch nevyhovujúcu mikrogeometriu. Metodami reaktívneho iónového naprašovania a iónového plátovania je v súčasnosti možné vytvárať vrstvy nitridu titánu na rýchlorezných oceliačh, hliníkových zliatinách, titánových zliatinách, konštrukčných a nástrojových oceliach atd. pri teplotách do 550 °C, avšak vzhíadom na nehomogenity povrchových vlastností týchto- substrátov sa v mnohých prípadoch vyskytuje nevyhovujúca přilnavost povlakov nitridu titánu, čo má negativny vplyv na oteruvzdornosf. a ďalšie úžitkové vlastnosti systému podložka — vrstva.

V doposiaí používaných spósoboch přípravy vrstiev nitridu titánu neboli použité výhodné vlastnosti dané kombináciou tenkej vrstvy volfrámu a vrstvy nitridu titánu, ako povlaku na elektricky vodivom substráte.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje spósob vytvárania Oteruvzdornej vrstvy nitridu titánu na elektricky vodivom substráte, podla vynálezu, ktorého podstatou je, že na pevný elektricky vodivý substrát, ktorý je katodou v iónovoplátovacom systéme na zápornom elektrickom potenciáli oproti uzemnenej vákuovej komoře a ktorý je ohriatý na teplotu vyššiu ako 200 °C a nižšiu ako je bod topenia daného* substrátu sa pósobí plazmou tvořenou inertným plynom, zvyčajne argónom, a parami sublimujúceho hexakarbonylu volfrámu pri zníženom tlaku z intervalu 10~³ Pa až 10 Pa, za čím sa bezprostredne na pevný elektricky vodivý substrát pósobí plazmou tvořenou dusíkom a parami odpařovaného titánu za zníženého tlaku z intervalu 10~³ Pa až 10 Pa.

Podstata vynálezu je bližšie vysvětlená na následovných príkladoch.

Ocelový substrát bol umiestnený vo vákuovej komoře odčerpanej na počiatočný tlak lO³ Pa, ako elektroda tvoriaca katodu oproti uzemnenej vákuovej komoře. Po očistění a ohřeve substrátu na teplotu 200 °C v tlejivom výboji argonu při tlaiku 2.10'¹ Pa a zápornom elektrickom potenciáli —3,2 kV na substráte oproti uzemnenej vákuovej komoře, bolo započaté so sublimáciou hexakarbonylu volfrámu, a to pomocou odporového ohřevu. Za týchto podmienok boli páry hexakarbonylu volfrámu v priestore plazmy a na povrchu substrátu rozkládané na volfrám v stave zrodu a oxid uholnatý, čím bola na povrchu substrátu vytvořená vrstva volfrámu o hrúbke 0,4 μΐη. Po vzniku tejto vrstvy bol uzatvorený přívod pár hexakarbonylu volfrámu a přívod argonu a bezprostredne za tým bol odpařovaný titán metodou elektrónového lúča pri výkone lúča 3 kW a pri tlaku dusíka 3.10^_1 Pa a pri zápornom elektrickom potenciáli ma substráte —3,2 kV oproti uzemnenej vákuovej komoře. Týmto spósobom bola na ocelověj podložke vytvořená vrstva pozostávajúca z volfrámu a nitridu titánu o hrúbke 0,4 μΐη a 5 ^m.

V ďalšom případe bol použitý substrát z SK, na ktorom bola vyššie popísaným postupom připravená vrstva volfrámu a nitridu titánu o hrůbkách 0,2 ^m a 4^m, a to pri teplote podložky 600 °C, potenciáli — 3 kV, tlaku 10“² Pa pri přípravě vrstvy volfrámu a tlaku 5.10¹ Pa pri přípravě vrstvy nitridu titánu. ůwj

Povlaky připravené pri vyššie popísaných parametroch vykazovali zvýšenú přilnavost oproti povlakom, ktoré boli bez medzivrstvy volfrámu, a v závislosti na parametroch přípravy sa odlišovali róznymi štruktúrami.

Vrstvy připravené podlá vynálezu, vykazuji! zvýšenú přilnavost do hrúbok vrstiev volfrámu menších ako 1 μΐη oproti vrstvám nitridu titánu, ktoré sú připravené bez medzivrstvy volfrámu. Súčasne je u týchto vrstiev s podkladovou vrstvou volfrámu zachovaná vysoká oteruvzdornosť a dobré trecie vlastnosti, ktoré sú dané vlastnosťami nitridu titánu. Tieto vlastnosti predurčujú dané vrstvy k aplikáciám na nástroje, predovšetkým režné, a na obzvlášť namáhané tribologické uzly.

Claims (1)

1. PREDMET

   Spósob vytvárania oteruvzdornej vrstvy nitridu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte, ktorý je katodou v iónovoplátovacom systéme na zápornom elektrickom potenciáli oproti uzemnenej vákuovej komoře vyznačený tým, že na elektricky vodivý substrát ohriaty na teplotu vyššiu ako 200 sa pósobí plazmou tvořenou inertným plyYNALEZU nom, zvyčajne argónom a parami sublimujúceho hexakarbonylu volfrámu pri zníženom tlaku z intervalu 10 “³ Pa až 10 Pa, za čím sa bezprostredne na pevný elektricky vodivý substrát pósobí plazmou tvořenou dusíkom a parami odpařovaného titánu za zníženého tlaku z intervalu 10~³ Pa až 10 Pa.