RO128144B1 - Metodă de acoperire în vid a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante - Google Patents
Metodă de acoperire în vid a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante Download PDFInfo
- Publication number
- RO128144B1 RO128144B1 ROA201100603A RO201100603A RO128144B1 RO 128144 B1 RO128144 B1 RO 128144B1 RO A201100603 A ROA201100603 A RO A201100603A RO 201100603 A RO201100603 A RO 201100603A RO 128144 B1 RO128144 B1 RO 128144B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- hbn
- mos
- coating
- vacuum
- powders
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 title description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 21
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-M hydrosulfide Chemical compound [SH-] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 45
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 17
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 15
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000168 high power impulse magnetron sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 abstract 1
- 238000010288 cold spraying Methods 0.000 abstract 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 abstract 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000003570 air Substances 0.000 description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 11
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- YLZKDFKNMPCZCH-UHFFFAOYSA-J [W](S)(S)(S)S Chemical compound [W](S)(S)(S)S YLZKDFKNMPCZCH-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- -1 TiN with CF = 0.4 Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000010070 molecular adhesion Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- XMUVWGSHBGHBDH-UHFFFAOYSA-J molybdenum(4+);sulfanide Chemical compound [SH-].[SH-].[SH-].[SH-].[Mo+4] XMUVWGSHBGHBDH-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229940058401 polytetrafluoroethylene Drugs 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229940098458 powder spray Drugs 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009718 spray deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Lubricants (AREA)
Description
Invenția se referă la o metodă de acoperire, în vid, a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante, conținând bisulfură de Wsau Mo și nitrură de bor.
Frecarea este problema esențială a tuturor sistemelor mecanice, ce provoacă, prin uzură, zgomote și încălzire exagerată, și distrugerea înainte de termen a acestora. Frecarea este o măsură a forței ce se opune mișcării în contact a două materiale/obiecte și este redată prin coeficientul de frecare, ce reprezintă raportul dintre forța tangențială de punere în mișcare a unui obiect și sarcina normală pe care acesta o exercită asupra obiectului în contact.
în realitate, coeficientul de frecare este un parametru dependent de sistem, ce este puternic influențat de: natura materialelor, rugozitate, aderența moleculară și de efectele de deformare a suprafețelor aflate în contact, de mediul în care se află obiectele (aerul ambiental, vacuum, mediu special) și de parametrii acestuia (compoziție, presiune, umiditate, temperatură etc.).
Practica arată că există un coeficient de frecare static, ce apare la punerea în mișcare a obiectului, și un coeficient de frecare dinamic (mult mai mic decât cel static), ce apare atunci când cel puțin unul dintre obiectele aflate în contact se găsește în mișcare. Tot practica a demonstrat că atunci când suprafața materialului obiectului de contact se durifică, coeficientul de frecare se reduce. în baza acestui fapt, în cadrul invenției, se utilizează întotdeauna, ca prim strat al acoperirilor lubrifiante, nitrura de bor (eventual cu un metal de adaos), ce acoperă o gamă foarte largă a scării de duritate (2...10 pe scara Mohs).
Spre exemplificare, conform studiilor efectuate recent, coeficientul de frecare pentru:
- fier-fier, în aer uscat, este: 1,00, static;
- fier-fier, cu lubrifiant fluid (ulei/vaselină), este: 0,15...0,2;
- oțel-oțel, în aer uscat, cu suprafețe curate, este: 0,78, static și 0,42, dinamic;
- oțel-oțel, în aer uscat, cu suprafețe oxidate, este: 0,27, static;
- oțel-oțel, cu lubrifiant fluid (ulei/vaselină) este: 0,05...0,11, static și 0,029...0,12, dinamic;
- oțel-grafit, în aer uscat, este: 0,1, static;
- oțel dur-grafit, în aer uscat, este: 0,09, static;
- oțel-grafit, cu lubrifiant fluid (ulei/vaselină), este: 0,1, static;
- oțel-bronz, cu lubrifiant fluid (ulei/vaselină), este: 0,16, static;
- oțel-carbură de wolfram, în aer uscat, este: 0,4...0,6, static;
- oțel-carbură de wolfram, cu lubrifiant fluid (ulei/vaselină) este: 0,08...0,2, dinamic;
- oțel-teflon, în aer uscat este: 0,04, static.
Soluția radicală de reducere a frecării o constituie utilizarea lubrifianților uscați, de top (cu: coeficient de frecare în aer față de oțel = CF < 0,1...0,4, rezistența chimică și termică bună), ce permit funcționarea fără lubrifiant lichid, din care fac parte:
- teflonul (poli-tetra-fluor-etilena), ca marcă comercială DuPont, cu coeficientul de frecare de 0,05...0,08 și temperatura maximă de lucru de 288°C;
- compușii metalelor tranziționale din grupa a 6-a a Tabelului periodic al elementelor (Mo/W) cu materialele din grupa a 16-a a Tabelului periodic (denumite chalcogenide) precum: sulful, S, Seleniul, Se și Telurul, Te, cu formula generală: MX2 (Me = Mo/W și X = S/Se/Te). Cele mai cunoscute și mai utilizate materiale lubrifiante, uscate, din această categorie sunt bisulfură de molibden (MoS2), cuCF = 0,06, static și 0,15, dinamic și bisulfură de wolfram (WS2), cu CF = 0,03, static și 0,07, dinamic;
- grafitul sau carbonul de tip diamant (Diamond Like Carbon-DLC), de tipul: a-C (carbon amorf); a-C:H (carbon amorf hidrogenat); ta-C (carbon amorf tetraedral) sau ta-C:H (carbon amorf hidrogenat, tetraedral), cu CF = 0,01...0,1/0,5;
- carburile și nitrurile metalelor tranziționale precum: TiN cu CF = 0,4, TiCN cu CF= 0,3, TiAIN cu CF = 0,35, CrN cu CF = 0,45.
RO 128144 Β1
Nitrura de bor hexagonală (hBN), cunoscută sub denumirea de grafit alb, are: o 1 structură cristalină similară grafitului, un un coeficient de frecare în aer de 0,15...0,7, o stabilitate ridicată la temperatură (până la 1000°C, în aer, 1400°C, în vid și 1800°C, în atmos- 3 feră inertă) și o duritate Mohs 2, cu ceva mai mare decât cea a MoS2 sau WS2. Nitrura de bor cu structură cubică (cBN) are o duritate Mohs foarte mare (9,5...10) și un coeficient de 5 frecare în aer de 0,35. Nitrura de bor hexagonală (hBN), sub formă de pulbere nanometrică, este utilizată, în prezent, pentru acoperirea, cu straturi subțiri, dure și lubrifiante, a gloanțelor 7 și a țevilor pentru armament.
în documentul JP 2002161371 A, se prezintă o metodă de formare a unei acoperiri 9 lubrifiante pe un substrat metalic, prin depunere prin spray-ere, cu un jet de amestec de particule, constând din particule de metal ușor fuzibil și particule de lubrifiant solid precum: 11
MoS2, WS2, BN, fluororășină (PTFE) sau amestec ale acestora, iar în documentul US 6423419 B1, se prezintă o metodă de acoperire, în vid, a unui substrat metalic cu un 13 compus: MoS2 +Ti, prin rotirea substratului și pulverizarea, în sistem magnetron (PVD, IPVD), a două ținte, una de Ti și una de MoS2 sau cu straturi de TiN + MoS2, cu o grosime 15 totală de la 0,1 la 10 pm, prin pulverizare în sistem magnetron, în atmosferă de azot, în diverse combinații de multistraturi: MoS2/TiN/(MoS2+ TiN). De asemenea, documentul JPS 17 58164785 A prezintă o pulbere compozită de formare a unei acoperiri lubrifiante pe un substrat metalic, prin pulverizare, compusă dintr-unul sau mai mulți dintre componenții: 19
MoS2, WS2, grafit și BN și o carbură sau/și nitrură metalică.
Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în prevederea unor elemente 21 tehnice de metodă de depunere succesivă, pe suprafața unei piese metalice, a unui strat de nitrură de bor (BN) și a unui strat de bisulfură de W sau de Mo, cu proprietăți lubrifiante, 23 astfel încât să se asigure o bună aderență a acoperirii lubrifiante la substrat.
Metoda de acoperire a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante și antiuzură, 25 uscate, din bisulfură de W sau/și Mo și nitrură de bor, conform invenției, rezolvă această problemă tehnică, prin aceea că folosește materialul de depunere atât sub formă de pulberi 27 nanometrice de nitrură de bor: hBN/cBN, cât și sub formă de ținte din bisulfură de Wsau Mo, sau și de hBN/cBN, de pulverizare simultană, realizând depunerea de straturi subțiri, în 29 concentrația dorită și la grosimi mai mari decât la utilizarea unui singur material de acoperire, în concentrații diferite, cu sau fără metal de adaos, și cu diferite puteri/rate de pulverizare, 31 depunerea componenților chimici fiind realizată repetitiv, în sensul obținerii unei acoperiri lubrifiante, tip multistraturi, din cBN/hBN + WS2, cBN/hBN + MoS2, cBN/hBN + WS2 + MoS2. 33 în particular, acoperirea lubrifiantă, menționată, de obținut este aleasă tip “superlattice”, cu straturi subțiri, lubrifiante, nanometrice, repetate periodic. 35 într-o variantă, toate straturile lubrifiante sunt depuse în vid, din stare de vapori, prin metoda PVD sau IPVD (din stare de vapori ionizați), iarîn altă variantă, primul strat lubrifiant, 37 dur, din hBN este depus în mediul ambiant, din pulberi nanometrice, printr-o metodă clasică, iar cel de-al doilea strat, din WS2 sau MoS2, fiind depus în vid, printr-o metodă tip PVD, de 39 depunere din stare de vapori, sau IPVD, de depunere din stare de vapori ionizați.
Metoda conform invenției are ca avantaj principal adăugarea, prin metode PVD sau 41 IPVD, de multistraturi lubrifiante, pe piesele metalice, acoperite cu hBN, prin metodele clasice de acoperire cu pulberi metalice, și realizarea practică, la costuri mai reduse, a 43 acoperirilor multistrat, de tipul: hBN + WS2; hBN + MoS2.
Invenția este prezentată pe larg, în continuare. 45
Conform metodei revendicate, aceasta are drept scop îmbunătățirea coeficientului de frecare a celor mai utilizate materiale lubrifiante, uscate, WS2 și MoS2, prin utilizarea 47 nitrurii de bor, cu structură hexagonală (hBN), ca pulbere nanometrică sau ca strat subțire,
RO 128144 Β1 cu duritatea Mohs 2 și CF < 0,3, sau cu structură cubică (cBN), ca strat subțire cu duritatea Mohs 9,5...10 și CF < 0,3, ca prim strat de acoperire, în acoperirile multistrat, sau ca material de adaos, în acoperirile monostrat, și care prezintă o duritate mai mare și o rezistență chimică și termică mai bună decât a materialelor de bază, WS2 sau MoS2.
în acest scop, metoda folosește materialul de depunere atât sub formă de pulberi nanometrice de nitrură de bor: hBN/cBN, cât și sub formă de ținte din bisulfură de Wsau Mo, sau și de hBN/cBN, de pulverizare simultană, realizând depunere de straturi subțiri, cu concentrația dorită și la grosimi mai mari, decât la utilizarea unui singur material de acoperire, în concentrații diferite, cu sau fără metal de adaos, și cu diferite puteri/rate de pulverizare, depunerea componenților chimici fiind realizată repetitiv, în sensul obținerii unei acoperiri lubrifiante, tip multistraturi, din cBN/hBN + WS2, cBN/hBN + MoS2, cBN/hBN + WS2 + MoS2. în particular, acoperirea lubrifiantă, menționată, de obținut este aleasă tip “superlattice”, cu straturi subțiri, lubrifiante, nanometrice, repetate periodic.
într-o variantă, toate straturile lubrifiante sunt depuse în vid, din stare de vapori, prin metoda PVD sau IPVD (din stare de vapori ionizați), iar în altă variantă, primul strat lubrifiant, dur, din hBN este depus în mediul ambiant, din pulberi nanometrice, printr-o metodă clasică, iar cel de-al doilea strat, din WS2 sau MoS2, fiind depus în vid, printr-o metodă tip PVD, de depunere din stare de vapori, sau IPVD, de depunere din stare de vapori ionizați.
Varianta 1, utilizată pentru realizarea straturilor compozite din pulberi nanometrice de hBN, WS2 și MoS2
La utilizarea materialelor de acoperire, sub formă de pulberi nanometrice, procesul de acoperire se desfășoară în mediul ambiant, folosind tehnicile clasice, recomandate de producătorii acestor pulberi nanometrice (MK Impex-Canada, Micro Surface Corporation-USA, Qinhuangdao Eno High-Tech Material Development CO-China, Hanbyul Corporation-Korea etc.), pentru realizarea de monostraturi de hBN, WS2 sau MoS2, prin metoda:
a) - spray-ere pulbere (cu aerosoli sau cu aer comprimat);
b) - presare și frecare cu pastă din alcool și pulbere;
c) - placare cu pulbere prin impact în tambur vibrator.
Față de soluțiile cunoscute de acoperire a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante și antiuzură, uscate, din pulberi nanometrice ce prezintă numai realizarea de straturi subțiri, singulare (monostraturi), din bisulfură de wolfram (WS2), bisulfură de molibden (MoS2) sau din nitrură de bor hexagonală (hBN), și cu grosimi limitate de dimensiunile nanopulberilor și de forțele de legătură van der Waals dintre constituenții materialului de acoperire (maximum 0,5 pm, pentru WS2 /MoS2), potrivit invenției, noua metodă de acoperire, din pulberi nanometrice, a pieselor metalice, cu straturi lubrifiante și antiuzură, uscate, se caracterizează prin aceea că, datorită legăturilor covalente ce apar între constituenții celor două materiale, permite acoperirea pieselor metalice, cu:
- straturi subțiri, lubrifiante, singulare (monostraturi), din amestecuri de pulberi nanometrice, de hBN și WS2 sau hBN și MoS2, cu concentrația dorită și cu grosimi mai mari decât la utilizarea unui singur material de acoperire;
- straturi subțiri, lubrifiante, multiple (multistraturi), din hBN + WS2, sau hBN + MoS2 etc., cu grosimi mai mari decât la utilizarea unui singur material de acoperire.
Avantajele esențiale ale acestei metode sunt realizarea de:
- monostraturi compozite din hBN + WS2 sau hBN + MoS2, cu concentrații diferite, multistraturi din hBN + WS2 sau hBN + MoS2.
Varianta 2, utilizată pentru realizarea monostraturilor compozite sau a multistraturilor din ținte de pulverizare de BN (care este de tipul hBN)/B, WS2 sau MoS2
La utilizarea materialelor de acoperire sub formă de ținte de pulverizare (disponibile comercial), procesul de acoperire se desfășoară în vid, folosind metode tip Physical VaporDeposition (PVD) precum: pulverizarea magnetron în curent continuu sau alternativ
RO 128144 Β1 (RF), evaporarea catodică în arc electric, ablație laser clasică etc. sau lonised Physical 1 Vapor Deposition (IPVD) precum: pulverizarea magnetron în impuls de mare putere, evaporare prin ablație laser în impuls de mare putere și durată mică (femtosecunde) etc. 3
Pulverizarea de tip magnetron este metoda cea mai potrivită pentru depunerea simultană/succesivă, în concentrațiile dorite și cu o aderență îmbunătățită, la substrat, a 5 lubrifianților uscați precum: BN, WS2, MoS2 (mai bună decât în cazul acoperirilor clasice din pulbere nanometrică). 7
Pulverizarea magnetron cu ionizare (lonised Magnetron Sputtering) este o metodă nouă de pulverizare magnetron, ce utilizează, pentru producerea materialului ionizat, un 9 magnetron clasic (catod de pulverizare Penning) și o sursă de putere în impuls (High Power Impulse Magnetron Sputtering), și datorită gradului foarte înalt de ionizare al materialului de 11 depunere (peste 90%), asigură, față de pulverizarea magnetron standard, realizarea de pelicule dense (fără porozitate) și cu aderență îmbunătățită la substrat. 13
Pentru refacerea compoziției stoichiometrice a țintelor din hBN, respectiv, din WS2 sau MoS2, se poate utiliza un proces de tip reactiv, prin adăugarea gazului reactiv N2, 15 respectiv, HS2 (gaz care ridică însă probleme mari de coroziune și de toxicitate).
în acord cu ultimele studii și cercetări publicate, din ținta de pulverizare hBN, se pot 17 obține straturi subțiri atât de tipul cBN, cât și de tipul hBN. Peliculele de tipul cBN se pot obține doar când tensiunea negativă de polarizare a substratului, în descărcarea magnetron 19 de tip reactiv (în atmosferă de Ar și N2), este suficient de scăzută. Pentru realizarea straturilor subțiri de tipul cBN sau hBN, se poate utiliza și pulverizarea magnetron de tip reactiv, 21 cu utilizarea țintei de pulverizare din Bor (B) și a amoniacului (NH3) drept gaz reactiv.
Pentru îmbunătățirea aderenței și a durității stratului depus, este recomandată 23 utilizarea unui metal dopant (de adaos) precum Ti, Al, Cr etc.
Față de soluțiile cunoscute de acoperire a pieselor metalice, numai cu straturi subțiri, 25 lubrifiante și antiuzură, uscate, singulare (monostraturi) din ținte de pulverizare, ce prezintă numai realizarea de straturi subțiri, singulare (monostraturi), realizate din bisulfură de 27 wolfram (WS2), bisulfură de molibden (MoS2) sau din nitrură de bor (BN)/Bor (B), potrivit invenției, noua metodă de acoperire a pieselor metalice, cu straturi lubrifiante și antiuzură, 29 uscate, din ținte de pulverizare din BN/B, WS2 sau MoS2, se caracterizează prin aceea că permite acoperirea pieselor metalice cu: 31
- straturi subțiri, lubrifiante, complexe/compozite din amestecuri ale materialelor prezentate anterior, în orice concentrație, sub formă de monostrat cu grosimea dorită, obținute 33 prin pulverizarea simultană a țintelor de pulverizare, cu diferite puteri/rate de pulverizare;
- straturi subțiri, lubrifiante, multiple (multistraturi), din: cBN/hBNs + WS2, cBN/hBN 35 + MoS2, cBN/hBN + WS2+ MoS2, cu sau fără metal de adaos, pentru creșterea durității și a aderenței peliculelor depuse; 37
- multistraturi cu structuri nanometrice (multistraturi cu superlatice structure). Tehnologiile tip PVD (evaporarea în arc catodic, pulverizarea magnetron standard, evaporare 39 prin ablație laser standard etc.) sau I PVD (pulverizarea magnetron în impuls de mare putere, evaporare prin ablație laser în impuls de mare putere și durată mică etc.), recomandate a fi 41 utilizate în cadrul invenției, la depunerea, în vid, a bisulfurii de wolfram sau a bisulfurii de molibden, elimină dificultățile enorme de toxicitate și coroziune, pentru depunerea, în vid, a 43 acestui compus prin sinteză, folosind pulverizare magnetron de tip reactiv (ce utilizează wolframul/molibdenul, ca țintă de pulverizare și H2S, ca gaz reactiv - extrem de toxic și de 45 corosiv).
RO 128144 Β1
Metodele tip PVD sau IPVD, recomandate în cadrul invenției, permit depunerea straturilor subțiri, combinate (de tip monostrat) din c/hBN + WS2 + MoS2, cu diverse concentrații ale constituenților, sau succesive (de tip multistrat) din c/hBN, WS2 și/sau MoS2, cu concentrații și cu grosimi variate (inclusiv cu structura superlattice).
Straturile subțiri, combinate/compozite de tip monostrat se pot realiza cu o compoziție constantă a constituenților (cBN/hBN, WS2 și MoS2) pe întreaga grosime sau cu o compoziție graduală. Straturile intermediare din structura straturilor subțiri, multiple, depuse prin metode PVD sau IPVD, pot avea:
- o concentrație graduală și uniformă a stratului dur și lubrifiant din c/hBN (de la 100% BN și până la 0% BN, ce asigură o aderență sporită la substrat și o creștere a durității peliculei depuse, precum și un coeficient de frecare foarte scăzut);
- o structură în straturi nanometrice, multiple (tip superlattice structure) și cu diverse concentrații de c/hBN, în fiecare strat;
- o porozitate foarte scăzută, în cazul utilizării metodelor de acoperire tip IPVD;
- o aderență, la substrat sau între straturi, îmbunătățită, față de materialul de bază (WS2), prin utilizarea unui metal dopant, ce îmbunătățește aderența și duritatea;
- o duritate mai mare decât a materialului de bază, permițând sarcini mai mari;
- grosimi mai mari decât grosimea practică, maximă, de realizare a straturilor lubrifiante din pulberi nanometrice de WS2/MoS2 (de 0,5\an).
Avantajele esențiale ale acestei metode sunt:
- realizarea de monostraturi compozite din: c/hBN + WS2, c/hBN + MoS2, c/hBN + WS2+ MoS2, Metal + hBN + WS2+ MoS2;
- realizarea de multistraturi din: Metal (Ti, Al etc.), hBN, cBN, WS2, MoS2, în diverse combinații/compoziții și cu diverse grosimi.
Varianta 3, utilizată pentru realizarea multistraturilor din: I1BN+WS2 sau hBN+MoS2 Potrivit invenției, straturile subțiri, lubrifiante și antiuzură, uscate, de tip multiplu se pot realiza și printr-o a treia metodă, ce combină cele două metode prezentate anterior, în sensul că primul strat cu duritate mai mare și bună aderență la substrat (de exemplu, stratul dur și lubrifiant din hBN) se poate obține din pulberi nanometrice, iar stratul sau straturile următoare se pot depune în vid, folosind metodele tip PVD sau I PVD, reducându-se în acest fel costurile procesului de acoperire.
Față de soluțiile cunoscute, de acoperire a pieselor metalice, doar cu un singur strat din pulberi nanometrice de hBN, WS2 sau MoS2, potrivit invenției, noua metodă se caracterizează prin aceea că piesele metalice, acoperite cu pulberi nanometrice ce folosesc tehnicile clasice, specificate de producătorii pulberilor, se acoperă cu un al doilea sau cu mai multe straturi din WS2 și MoS2, folosind una dintre tehnicile PVD sau IPVD.
Claims (3)
- Revendicări 11. Metodă de acoperire, în vid, a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante, 3 realizate prin pulverizarea simultană a unor ținte din amestecuri de pulberi nanometrice de hBN și WS2 sau/și MoS2, pentru depunere de straturi subțiri cu concentrație prestabilită și cu 5 grosimi mai mari decât la utilizarea unui singur material de acoperire, în concentrații diferite de la un strat la altul, cu sau fără metal de adaos și cu diferite puteri/rate de pulverizare, 7 caracterizată prin aceea că depunerea componenților chimici este realizată repetitiv, în sensul obținerii unei acoperiri lubrifiante tip multistraturi din cBN/hBN + WS2, cBN/hBN + 9MoS2, cBN/hBN + WS2 + MoS2.
- 2. Metodă de acoperire, în vid, a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante, 11 conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că acoperirea lubrifiantă, menționată, de obținut este aleasă tip “superlattice”, cu straturi subțiri, lubrifiante, nanometrice, repetate 13 periodic.
- 3. Metodă de acoperire, în vid, a pieselor metalice, cu straturi subțiri, lubrifiante, 15 incluzând o fază de formare, pe substrat metalic, a unei acoperiri conținând bisulfură de W sau Mo și BN, prin depunere, prin spray-ere, cu un jet de particule conținând bisulfură de W 17 sau Mo, caracterizată prin aceea că, pentru realizarea de multistraturi din hBN+WS2 sau hBN + MoS2, primul strat lubrifiant, dur, din hBN este depus în mediul ambiant, din pulberi 19 nanometrice, printr-o metodă clasică, iar cel de-al doilea strat din WS2 sau MoS2 este depus în vid, printr-o metodă tip PVD, de depunere din stare de vapori, sau IPVD, de depunere din 21 stare de vapori ionizați.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100603A RO128144B1 (ro) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Metodă de acoperire în vid a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100603A RO128144B1 (ro) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Metodă de acoperire în vid a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128144A2 RO128144A2 (ro) | 2013-02-28 |
| RO128144B1 true RO128144B1 (ro) | 2014-06-30 |
Family
ID=47741424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201100603A RO128144B1 (ro) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Metodă de acoperire în vid a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128144B1 (ro) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104561914A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 烟台希尔德新材料有限公司 | 一种钼靶材的制备方法 |
| CN108585868B (zh) * | 2018-06-05 | 2020-05-05 | 河北东同光电科技有限公司 | 一种硫化钨靶材的制备方法 |
| CN113264574B (zh) * | 2021-04-22 | 2023-04-25 | 东莞理工学院 | 一种Ni-Fe/MoS2电极的制备方法及其降解氟苯尼考污染物中的应用 |
-
2011
- 2011-06-27 RO ROA201100603A patent/RO128144B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO128144A2 (ro) | 2013-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104508171B (zh) | 涂层系统、涂覆的基体和用涂层系统涂覆基体表面的方法 | |
| CN104928637A (zh) | 高硬度CrAlSiN纳米复合结构保护性涂层及其制备方法 | |
| Jiménez et al. | A review of monolithic and multilayer coatings within the boron–carbon–nitrogen system by ion-beam-assisted deposition | |
| CN103255373B (zh) | 一种TaVN复合涂层及其制备方法 | |
| CN102011093B (zh) | 高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料及其制备方法 | |
| Weise et al. | Influence of magnetron sputtering process parameters on wear properties of steel/Cr3Si or Cr/MoSx | |
| Huang et al. | Wear-resistant multilayered diamond-like carbon coating prepared by pulse biased arc ion plating | |
| CN109576643A (zh) | 一种TiSiVN多组元复合梯度刀具涂层及其制备方法 | |
| Mei et al. | Effects of V and Cu codoping on the tribological properties and oxidation behavior of AlTiN coatings | |
| RO128144A2 (ro) | Metodă de acoperire a pieselor metalice cu straturi subţiri lubrifiante şi antiuzură, din materiale lubrifiante uscate, precum: nitrura de bor hexagonală/cubică (hbn/cbn), bisulfura de wolfram (ws)şi bisulfura de molibden (mos), aflate sub formă de pulberi nanometrice sau de ţinte de pulverizare | |
| CN103243303A (zh) | 一种Ta-Mo-N复合涂层及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Fabrication and characterization of high-performance Mo-doped TiN coatings | |
| JP5226060B2 (ja) | 表面被覆切削工具の製造方法 | |
| Wang et al. | Tailoring of the interface morphology of WS2/CrN bilayered thin film for enhanced tribological property | |
| CN106467959B (zh) | 一种基体表面的固体润滑复合涂层及其制备方法 | |
| RO127961B1 (ro) | Compus lubrifiant şi antiuzură pe bază de bisulfură de wolfram, de acoperire a unui substrat metalic | |
| RO129649B1 (ro) | Procedeu de realizare a unei acoperiri din material lubrifiant solid | |
| KR20050063463A (ko) | 윤활특성이 우수한 경질코팅 제조방법 및 경질코팅 구조 | |
| JP3543755B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた切粉潤滑性を有する表面被覆高速度工具鋼製歯切工具 | |
| JP2006131992A (ja) | セラミックス膜およびその製造方法、セラミックス複合膜およびその製造方法ならびに切削工具 | |
| KR101702255B1 (ko) | 내마모성이 우수한 적층 피막 | |
| RO129650B1 (ro) | Material şi procedeu de realizare a unor straturi tribologice complexe, pentru acoperirea unor obiecte metalice supuse frecării | |
| RO127962B1 (ro) | Compus lubrifiant şi antiuzură din bisulfură de wolfram şi carbon | |
| CN100424224C (zh) | 反应磁控溅射TiN/SiO2硬质纳米多层涂层的制备方法 | |
| Singh et al. | A short note on the development of thin-film using sputtering process |