CS254656B1 - Method for production of an abrasion-proof thin layer made of titanium carbide on an electric conductive solid substrate - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu přípravy tvrdej oteruvzdornej tenkej vrstvy na báze karbidu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte vo vákuu v plazme.

V súčasnom období existuje mimo klasických metod vytvárania tvrdých oteruvzdorných vrstiev, například metody galvanické, plazmové, žiarové striekanie a tak ďalej, aj celý rad modernějších metód a technologických postupov ako například metoda chemického povlakovania, magnetrónového rozprašovania a iónového plátovania. Velkou nevýhodou týchto metód je v niektorých prípadoch nižšia tvrdost připravovaných vrstiev, nedostačujúca přilnavost k povliekanému substrátu, zhoršenie kvality mikrogeometrie finálneho povrchu upravovaného substrátu, připadne nutnost ohriatia substrátu na teplotu 900 °C až 1100 °C, ďalej energetickou a materiálovou náročnosťou a v neposlednom radě aj nežiadúcim vplyvom na životné prostredie. Metodami reaktívného iónového plátovania a magnetrónového rozprašovania je možné v súčasnom období vytvárať vrstvy karbidu titánu na rychlořezné ocele, konstrukčně a nástrojové ocele, spekané karbidy, titánové a hliníkové zliatiny a podobné pri teplotách nad 300 ^C. Vzhladom na nehomogenity povrchových vlastností týchto substrátov sa v mnohých prípadoch vyskytuje nevyhovujúca přilnavost pripravovanej vrstvy k substrátu. Toto má za následok stratu, úžitkových vlastností pripravovanej vrstvy v procese jej použitia.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje nový spósob přípravy vrstvy na báze karbidu titánu na pevnom elektricky vodivom substráte pódia vynálezu, ktorého podstatou je, že na pevný elektricky vodivý substrát ohriatý na teplotu vačšiu ako 300 °C sa posobí plazmou tvořenou parami titánu a inertného plynu, zvyčajne argonu, za zníženého tlaku z intervalu 10”⁴ Pa, za čím sa následné posobí za zníženého tlaku z intervalu IO^-2 až 10 Pa plazmou tvořenou parami titánu a uhlovodíka, zvyčajne acetylénu, alebo parami titánu a zmesou uhlovodíka a inertného plynu, pričom sa koncentrácia uhlovodíka plynule zvyšuje v intervale pomerov k titánu od 0,2 do 0,7 a za tým v intervale od_0,7 do 1,0.

Dalej je podl’a vynálezu účelné, aby povrch pevného elektricky vodivého' substrátu bol bombardovaný iónmi inertného plynu, čo spósobuje odprašovanie adsorbovaných vrstiev z jeho povrchu a súčasne ohřev substrátu na požadovanú teplotu.

Vrstvy na báze karbidu titánu připravené pódia vynálezu sa vyznačujú požadovanou adhéziou k povliekanému substrátu, ktorá je daná podkladovou tenkou vrstvou titánu, ďalej vysokou tvrdosťou a oteruvzdornosfou. Na základe týchto vlastností vrstvy připravené podta vynálezu sú předurčené pre aplikácie najmá v strojárstve na režné a tvárniace nástroje, extrémně namáhané tríbologické uzly strojných zariadení a podobné. Příklady prevedenia

Příklad 1

Overovanie spósobu podlá vynálezu prebiehalo na podložke z rýchloreznej ocele ČSN 19 830, ktorá bola umiestnená ako katóda v zariadení na iónové plátovanie s odparovačom s elektronovým zdrojom. Podložky boli ohriaté na teplotu nad 400 °C, a to počas ich čistenia v tlejivom výboji argonu pri tlaku 5 Pa. Za tým nanášanie systému vrstiev podi'.a vynálezu prebiehalo následovně: do vákuovej komory bol napúštaný argon na tlak 2.10¹ Pa za súčasného odparovania titánu pomocou elektronového lúča pri jeho výkone 2,5 KW po dobu 2 minút. V ďalšom kroku bol přítok argonu postupné zastavovaný a následné plynule priptíšťaný acetylén, a to na tlak 7.10”² Pa pri súčasnom znížení výkonu odparovacieho zdroja na 2,0 KW. Proces tvorby vrstvy TiC_x pri týchto parametrocb trval ďalšie 3 minúty. Popísaným sposobom vznikla na podložke z rýchloreznej ocele vrstva TiC₀,₉₅ o hrúbke 3,0 jum, ktorá bola difúzne spojená so substrátom cez tenkú vrstvu titánu.

Příklad 2

V ďalšom případe bol spósob přípravy vrstvy TiC overený za inák rovnakých podmienok, ako v příklade 1, avšak s tým rozdielom, že do vákuovej komory v prvom kroku bol napúštaný argon na tlak 2.IQ”¹ Pa a súčasne odpařovaný titán pri výkone elektronového' zdroja 2,5 KW po dobu 1 minúty, za čím bol tlak argonu upravený na hodnotu 5 . IO”² Pa. Po dosiahnutí uvedeného tlaku bol plynule do komory napúštaný acetylén, a to až do tlaku 3.10^_1 Pa za sňčasnébO' odparovania titánu při výkone elektrónového zdroja 2,0 KW po dobu 5 minút. Po skončení procesu celková hrúbka takto pripravenej vrstvy bola 4 ,«m.

Popísaným spósobom podlá vynálezu vznikol na podložke z rýchloreznej ocele systém vrstiev tvořený podkladovou vrstvou z titánu a vrstvy Tič_x s plynulým híbkovým koncentračným profilom, kde x sa měnilo smerom od povrchu v intervale od 0,9 až do 0,2.

Claims (1)

1. PREDMET

   Spósob přípravy oteruvzdornej tenkej vrstvy karbidu titánu na elektricky vodivom pevnom substráte, ktorý tvoří katódu v iónovo plátovacom systéme s odpařováním látky elektrónovo-lúčovým zdrojom, vyznačený tým, že na pevný elektricky vodivý substrát ohriatý na teplotu vačšiu ako 300 °C sa posobí plazmou tvořenou parami titánu a inertného plynu, zvyčajne argonu, za zníženého

   VYNÁLEZU tlaku z intervalu 10⁴ až 10 Pa, za čím sa následné posobí za zníženého tlaku z intervalu 10'² až 10 Pa plazmou tvořenou parami titánu a uhlovodíka, zvyčajne acetylénu, alebo parami titánu a zmesou uhlovodíka a inertného' plynu, pričom sa koncentrácia uhlovodíka plynule zvyšuje v intervale pomerov k titánu od 0,2 do 0,7 a za tým v intervale od 0,7 do 1,0.