RU1818357C - Способ подготовки металлических поверхностей - Google Patents

Abstract

Область использовани : относитс  к способам предварительной обработки в вакууме металлической поверхности путем ионной бомбардировки и может быть использовано в машиностроении и других област х народного хоз йства. Цель изобретени : увеличение коррозионной стойкости и повышение адгезионной прочности полимерных покрытий. Сущность изобретени : металлическую поверхность перед нанесением полимерного покрыти  обрабатывают потоком ионов из плазмы ин ертного газа дозой (t-2) 1018 с последующим осаждением сло  титана до толщины 20-100 нм в том же технологическом цикле. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к способам предварительной обрлаботки металличе- ских поверхностей перед нанесением на них лакокрасочных покрытий и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства.

Целью изобретени   вл етс  увеличение коррозионной устойчивости и улучшение адгезии покрытий за счет улучшени  качества переходного сло  подложка-покрытие .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что изделие в вакууме обрабатывают потоком ионов из плазмы инертного газа дозами (1-2) 1018 и в том же технологическом процессе нанос т покрытие из титана толщ- линой 20-100 нм. Далее на поверхность изделий нанос т лакокрасочное покрытие стандартными способами.

Исходные издели  из стали содержат в своем составе, на поверхности и в припо- верхностном слое углерод и углеводорода, а также другие вещества, вли ющие на адгёзионную прочность и другие параметры системы покрытие-подложка, Кроме того, заметную роль играет топографи  поверхности подложки или наличие на поверхности тонких пленок различных металлов и сплавов. Исход  из этого и учитыва , что воздействи  на параметры материала подложки (издели ), например, термические воздействи , ухудшают прочностне свойства металлов, предлагаемый способ подготовки поверхности содержит р д преимуществ.

Предлагаемый способ исключает химическую очистку и подготовку поверхности, замен   их экологически чистой вакуумной обработкой, Примен ема  вакуумна  ионна  обработка потоком ионов инертного газа из плазмы разр да в скрещенных Электрическом и магнитном пол х п озво- л ет без значительногонагрева обрабатываемого издели  (свыше 400 К) в течение 1-2 мин провести распыление приповерх- ностного сло  материала и модификацию состо ни  поверхности.

09

00

W

ел

XJ

Слой титана толщиной более 20 нм создает сплошное покрытие с высокой адгези- онной прочностью, что  вл етс  барьером дл  материалов подложки по отношению к наносимому лакокрасочному покрытию. Следует отметить, что нанесенный слой титана отличаетс  по параметрам от объемных титановых образцов по составу и структуре, что обеспечивает устойчивость границы полимер-титановое покрытие при i различных физико-химических i- воздейст- { ви х. В частности, структуры, получаемые таки образом,оказываютс  в 4-5 раз более устойчивыми к коррозии.

Верхн   граница сло  титана (100 нм) определ етс  производительностью процесса осаждени  покрыти , дальнейший рост толщины при этом не измен ет положительного эффекта.

Основные данные по параметрам покрытий , получаемых предлагаемым способом , приведены в табл.1.

Выбор дл  обработки поверхности потока инертного газа (неона,аргона, криптона или ксенона, но предпочтительно аргона как наиболее доступного) обусловлен максимальным коэффициентом катодного распылени  мишеней при ионной обработке пртока.ми газов, отсутствием химического взаимодействи  с мишенью и экологической чистотой процесса.

Выбор интервала доз обработки от 101 до 2-10 обусловлен необходимош- стью распылени  поверхностного сло  издели  (примесей) и активацией поверхности . При этом дозы менее 10 не позвол ют провести полную очистку поверхности. Дозы более 2-tO18 практически не измен ют состо ние поверхности, однако пропорционально дозе увеличиваетс  врем  обработки и распыление поверхности, в чем нет необходимости.

Предлагаемый способ подготовки металлических поверхностей реализован следующим образом. Образцы изделий из сталей, примен емых в автомобильной промышленности , помещают, з акрепив в оснастке , в вакуумной камере, откачивают вакуум до 10 Па или более. С помощью источника ионов образцы обрабатывают потоком ионов из плазмы инертного газа (аргона или криптона) дозой (1-2)-1018 . Затем в той же вакуумной камере, т.е. в том же технологическом процессе, провод т осаждение покрыти  из титана толщиной 20-100 нм.

Пример. Образцы изделий из сталей, примен емых в автомобильной промышленности - 10 ХНДП, 08 ММК, 08 ЮАНОР без предварительной обработки закрепл ют в оснастке и размещают в вакуумной камере установки вакуумного напылени  типа УВН-75Р-1. После достижени  степени

вакуума не хуже Па стандартными средствами откачки, образцы помещают в позицию ионной обработки и напылени . Ионную обработку осуществл ют с помощью источника ионов типа ИИ-4-0,15

(Радикал) при подаче рабочего газа - аргона или криптона давлением 10 Па. При этом ток разр да составл ет 50-120 мА, напр жение 4 0,5 кВ. Врем  обработки дл  набора дозы облучени  ионами (1-2)х

хЮ см составл ет 1-2 мин (доза определ етс  произведением плотности тока и времени обработки). Непосредственно после проведени  ионной обработки включают распылительное магнетронное

устройство на основе магнетрона типа МАГ- 5 или МАГ-5ЦМ с блоком питани , обеспечивающим ток разр да 2-3 А при н апр жении 450-600 В, давлении рабочего газа Па. На обработанную поверхность образцов, не

v члека  их из вакуумной камеры установки , т.е. в том тех технологическом процессе, прово дт осаждение покрыти  из титана (титанового сплава ОТ-4) в течение 1-5 мин. Проведение обработки поверхности образцов ионами и осаждение титана в едином технологическом процессе  вл етс  в данном способе необходимым условием дл  достижени  положительного эффекта. При этом оседает покрытие толщиной -20100 нм, нагрев поверхности изделий не превышает 350 К. После этого образцы извлекают из вакуумной камеры и помещают в межоперационную тару, после чего провод т окраску изделий стандартными методами нанесени  лакокрасочных покрытий.

Данные сравнительных испытаний устойчивости лакокрасочных покрытий дл  различных методов подготовки поверхности под окраску приведены в табл,2.

Использование предлагаемго способа подготовки металлических поверхностей под окраску обеспечивает в сравнении с используемыми в насто щее врем  способами химической подготовки, а также дуговыми

методами обработки, следующие преимущества: экологическа  чистота операций; высока  производительность процесса подготовки поверхности; возможность длительного хранени  подготовленных изделий;

высока  эффективность подготовки поверхности по отношению к адгезии и коррозионной стойкости издели ; возможность унификации и стандартизации технологического процесса и используемого оборудовани ; повышение процента выхода годных после покраски изделий.

Claims (3)

1. Формула изобретени  Способ обработки металлических поверхностей перед нанесением полимерных покрытий, включающий ионную очистку поверхности издели , отличающийс  тем,

   что, с целью повышени  коррозионной стойкости и адгезии полимерного покрыти , ионную очистку осуществл ют потоком ионов плазмы инертного газа дозой (1-2)х х1018 с последующим осаждением в том же технологическом процессе сло  титана до толщины 20-100 нм.

   Примечани : 1. Испытани  проводили в кислом растворе.
2. 2. В предлагаемом способе практически отсутствуют вздути  0,5 мм в диаметре.
3. 3. Межоперационное врем  подготовка - окраска составл ло 20 - 30 дней.

   10

   Таблица 1

   Таблица 2