RU2039844C1 - Protective ornamental coating application method - Google Patents

Protective ornamental coating application method Download PDF

Info

Publication number
RU2039844C1
RU2039844C1 SU5032398A RU2039844C1 RU 2039844 C1 RU2039844 C1 RU 2039844C1 SU 5032398 A SU5032398 A SU 5032398A RU 2039844 C1 RU2039844 C1 RU 2039844C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction
gas
oxygen
spraying
inert
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Б. Вахминцев
В.И. Березников
Л.А. Уваров
Original Assignee
Вахминцев Герман Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вахминцев Герман Борисович filed Critical Вахминцев Герман Борисович
Priority to SU5032398 priority Critical patent/RU2039844C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2039844C1 publication Critical patent/RU2039844C1/en

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: application of coatings. SUBSTANCE: method involves applying protective-ornamental coating, preferably coating based on oxides of titanium, chromium, tungsten, zirconium, hafnium or vanadium, as well as implantation phases selected in the group of carbides, nitrides and carbon nitrides of above mentioned metals, by applying coating to metal or nonmetallic surface through coat-spraying of targets from active metals, their alloys or composite materials by ionic bombardment in glow discharge; providing deposition of sprayed particles onto surface of article to be coated. Spraying is effectuated in the mixture of inert and reactive gases, which are supplied separately into reaction volume, with reaction volume being preliminarily filled with inert gas to pressure value of (3.0-3.5)·10-3 mm. of mercury column. Water vapors, carbon dioxide, air or oxygen-containing gas mixture used as reactive gas is supplied to zone adjacent to surface of article heated to 300-350 C till pressure in reaction volume reaches (6.0-10)·10-3 mm. of mercury column. Spraying time is controlled within the range necessary for obtaining ornamental effect of predetermined intensity and required range of color tints. EFFECT: increased efficiency of method by increased speed of obtaining ornamental coatings, improved safety of process by reduced fire and explosion protection in case oxygen-containing compositions and water vapors and not pure oxygen are used as reactive gas.

Description

Изобретение относится к технологии нанесения на изделия защитно-декоративных покрытий реактивным катодным распылением в вакууме расходуемых мишеней и может быть использовано в народном хозяйстве для нанесения преимущественно оксидных покрытий для современного оформления промышленной продукции, в частности товаров широкого потребления, например посуды и других изделий из различных материалов, таких как стекло, керамика и т.п. The invention relates to a technology for applying protective decorative coatings to a product by reactive cathodic spraying in vacuum of consumable targets and can be used in the national economy for applying mainly oxide coatings for the modern design of industrial products, in particular consumer goods, for example, dishes and other products from various materials such as glass, ceramics, etc.

Известный уровень техники и технологии в области нанесения защитно-декоративных покрытий, в том числе оксидных, открывает широкие возможности для современного декоративного оформления различных изделий, например чайной и столовой посуды и других товаров широкого потребления, так как оксидные покрытия в зависимости от их природы и состава обладают широким диапазоном оптических свойств, интенсивностью и гаммой цветовых оттенков. The prior art and technology in the field of protective and decorative coatings, including oxide coatings, opens up great opportunities for modern decorative decoration of various products, such as tea and tableware and other consumer goods, since oxide coatings, depending on their nature and composition possess a wide range of optical properties, intensity and color gamut.

В научно-технической литературе (Сб. "Физика тонких пленок", тт. 1-5), в частности, отмечалось использование пленок диоксида титана (коэффициент преломления 2, 3) в интерференционных светофильтрах для длин волн 0,4-12 мкм (т. 5, с. 49), а также такое необычное их свойство, как зависимость оптических характеристик этих пленок от природы подложки (т. 5, с. 101). Что касается способов нанесения оксидных пленок, то обычно их получают реактивным катодным распылением. Так, с помощью распыления в чистом кислороде при давлении около 10-2 Торр для изготовления конденсатов получали пленки оксидов титана, тантала, ниобия и других (т. 3, с. 114). Поскольку подложка поверхность изделия должна быть достаточно удалена от высокотемпературного испарителя, то при проведении процесса неприемлемы парциальные давления газа выше 5˙10-4 Торр (т. 1, с. 26). С другой стороны отмечалось, что в самостоятельном тлеющем разряде плотность ионов при понижении давления начинает резко падать (т. 3, с. 86) и это падение не компенсируется возрастанием длины свободного пробега распыленных атомов. Поэтому распыление с разумной скоростью при низких давлениях может обладать двумя преимуществами: меньшей концентрацией захваченных пленок атомов инертного газа и большей энергией распыленных частиц при ударе их о подложку. Несмотря на возрастающий интерес к реактивному катодному распылению, оксидные покрытия обычно наносят по методу конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ) с использованием электродугового испарителя, работающего в атмосфере кислорода.In the scientific and technical literature (Sat. "Physics of Thin Films", vols. 1-5), in particular, the use of titanium dioxide films (refractive index 2, 3) in interference filters for wavelengths of 0.4-12 μm (t 5, p. 49), as well as their unusual property, such as the dependence of the optical characteristics of these films on the nature of the substrate (v. 5, p. 101). As for the methods of applying oxide films, they are usually obtained by reactive cathodic sputtering. So, by spraying in pure oxygen at a pressure of about 10 -2 Torr for the production of condensates, films of titanium, tantalum, niobium and other oxides were obtained (v. 3, p. 114). Since the substrate surface of the product should be sufficiently removed from the high-temperature evaporator, partial gas pressures above 5˙10 -4 Torr are unacceptable during the process (v. 1, p. 26). On the other hand, it was noted that in an independent glow discharge, the ion density begins to drop sharply with decreasing pressure (v. 3, p. 86) and this decrease is not compensated by an increase in the mean free path of atomized atoms. Therefore, sputtering at a reasonable speed at low pressures can have two advantages: a lower concentration of trapped films of inert gas atoms and a higher energy of the sputtered particles when they hit the substrate. Despite the growing interest in reactive cathodic sputtering, oxide coatings are usually deposited using the ion bombardment condensation method (CIB) using an electric arc evaporator operating in an oxygen atmosphere.

Известен способ получения покрытий из нитрида титана и других химических соединений, включающий электродуговое испарение исходных металлов, ионизацию паров в высокочастотном разряде и осаждение покрытия в атмосфере реакционного газа на предварительно нагретую подложку (Y.Muregani, J.Vac.Sci Techn. 12, N 4, 1975, с. 818-820). A known method of producing coatings of titanium nitride and other chemical compounds, including electric arc evaporation of the starting metals, ionization of vapors in a high-frequency discharge, and deposition of the coating in the atmosphere of the reaction gas on a preheated substrate (Y. Muregani, J. Vac.Sci Techn. 12, N 4 1975, p. 818-820).

Недостатком указанного способа является низкая производительность процесса вследствие недостаточно высокой реакционной способности из-за низкой степени ионизации в высокочастотном разряде. The disadvantage of this method is the low productivity of the process due to the insufficiently high reactivity due to the low degree of ionization in the high-frequency discharge.

Известен также способ нанесения упрочняющих покрытий из нитрида титана, окислов активных металлов и других химических соединений, основанный на распылении активных металлов ионной бомбардировкой в тлеющем разряде и осаждении распыленных частиц на подложку в смеси инертного и реакционного газов [1]
Недостатком данного способа является снижение скорости распыления с увеличением процентного содержания реакционных газов (азота или кислорода) в рабочем газе (обычно аргоне), так как атомный вес этих газов меньше атомного веса аргона, а также нестабильность горения разряда из-за образования диэлектрических пленок на поверхности мишени и возникновения микродуг.
There is also a method of applying hardening coatings of titanium nitride, oxides of active metals and other chemical compounds, based on the spraying of active metals by ion bombardment in a glow discharge and the deposition of atomized particles on a substrate in a mixture of inert and reaction gases [1]
The disadvantage of this method is the decrease in the spraying rate with an increase in the percentage of reaction gases (nitrogen or oxygen) in the working gas (usually argon), since the atomic weight of these gases is less than the atomic weight of argon, as well as the instability of the discharge burning due to the formation of dielectric films on the surface targets and the occurrence of microarcs.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ нанесения покрытий [2] основанный на распылении активного металла мишени ионной бомбардировкой в тлеющем разряде и осаждении распыленных частиц на подложку в смеси инертного и реакционного газов, в котором реакционный объем заполняют инертным газом до давления (2-2,5)˙10-3 мм рт.ст. зажигают тлеющий разряд с плотностью то- ка 2500-3500 А˙м-2, после чего в область подложки подают реакционный газ и устанавливают давление по объему (3-3,5)˙10-3 мм рт.ст.Closest to the proposed method is a coating method [2] based on sputtering the active metal of a target by ion bombardment in a glow discharge and deposition of atomized particles on a substrate in a mixture of inert and reaction gases, in which the reaction volume is filled with an inert gas to a pressure (2-2, 5) ˙10 -3 mmHg A glow discharge with a current density of 2500-3500 A˙m -2 is ignited, after which reaction gas is supplied to the substrate region and a volume pressure of (3-3.5) ˙10 -3 mm Hg is set.

Указанный способ, принятый за прототип, хотя и приводит к повышению производительности и стабильности процесса за счет дифференциальной (раздельной) подачи газов, однако в случае использования кислорода в качестве реакционного газа не обеспечивает безопасности процесса при эксплуатации вакуумных установок с масляными откачными системами, а также достаточной скорости реакции образования декоративных оксидных пленок. The specified method adopted as a prototype, although it leads to an increase in the productivity and stability of the process due to the differential (separate) gas supply, however, in the case of using oxygen as a reaction gas, it does not ensure process safety during operation of vacuum plants with oil pumping systems, as well as sufficient the reaction rate of the formation of decorative oxide films.

Цель изобретения повышение эффективности процесса за счет увеличения скорости образования оксидов, а также повышение безопасности процесса за счет уменьшения его пожаро- и взрывоопасности при использовании в качестве реакционного газа кислородсодержащего газа. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the process by increasing the rate of formation of oxides, as well as increasing the safety of the process by reducing its fire and explosion hazard when using oxygen-containing gas as a reaction gas.

Цель достигается способом нанесения на изделия защитно-декоративных покрытий, преимущественно покрытий на основе оксидов титана, хрома, вольфрама, циркония, гафния или ванадия и других тугоплавких металлов на керамические, стеклянные, фарфоровые, эмалированные, глазурованные и другие поверхности изделий, путем распыления мишеней из активных металлов, их сплавов или композиционных материалов ионной бомбардировкой в тлеющем разряде и осаждения распыленных частиц на поверхность покрываемого изделия, в котором распыление проводят в смеси инертного и реакционного газов при их раздельной подаче в реакционный объем, предварительно заполненный инертным газом до давления (3,0-3,5)˙10-3 мм рт.ст. причем в приповерхностную зону изделия, подогретого до 300-350оС, в качестве реакционного газа подают пары воды, диоксида углерода, воздух или смесь кислородсодержащих газов до установления в реакцион- ном объеме давления (6,0-10)˙10-3 мм рт.ст. а время распыления контролируют в пределах, необходимых для получения декоративного эффекта заданной интенсивности и гаммы цветовых оттенков.The goal is achieved by the method of applying protective and decorative coatings to products, mainly coatings based on titanium, chromium, tungsten, zirconium, hafnium or vanadium and other refractory metal oxides on ceramic, glass, porcelain, enameled, glazed and other surfaces of products, by spraying targets from active metals, their alloys or composite materials by ion bombardment in a glow discharge and the deposition of atomized particles on the surface of the coated product, in which the spraying is carried out in a mixture and inert and reaction gases when they are separately fed into the reaction volume, previously filled with inert gas to a pressure of (3.0-3.5) ˙ 10 -3 mm Hg wherein in the near-surface area product, preheated to 300-350 ° C, as the reaction gas fed water vapor, carbon dioxide, air or a mixture of oxygen-containing gas to establish a reactionary pressure screen SG (6,0-10) ˙10 -3 mm Hg and the spraying time is controlled to the extent necessary to obtain a decorative effect of a given intensity and color gamut.

Высокая производительность и стабильность процесса нанесения покрытия распылением катода-мишени в смеси инертного (рабочего) и реакционного газов (азота или кислорода) достигается устранением диффузии реакционного газа в область распыляемой мишени, а также предотвращением образования диэлектрических пленок на поверхности мишени и возникновения микродуг. При этом процесс диффузии реакционного газа в область мишени устраняется благодаря раздельной подаче газов смеси и ионизацией реакционного газа, поступающего из газового коллектора, потоком вторичных электронов мишени. Ионы реакционного газа, образующиеся в процессе ионизации, направляются на поверхность металлизируемой подложки, находящейся под отрицательным потенциалом смещения, не попадая в область подложки, так как разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях реализуется только в среде инертного газа. High performance and stability of the process of coating by spraying the target cathode in a mixture of inert (working) and reaction gases (nitrogen or oxygen) is achieved by eliminating the diffusion of the reaction gas into the region of the sputtered target, as well as preventing the formation of dielectric films on the target surface and the occurrence of microarcs. In this case, the process of diffusion of the reaction gas into the target region is eliminated due to the separate supply of gas from the mixture and ionization of the reaction gas coming from the gas collector by the stream of secondary electrons of the target. Ions of the reaction gas generated during the ionization process are directed to the surface of the metallized substrate, which is under a negative bias potential, without falling into the substrate region, since a discharge in crossed electric and magnetic fields is realized only in an inert gas medium.

Ниже приводится пример конкретного осуществления предлагаемого способа в наилучшем варианте его реализации в магнетронном устройстве. В рабочем (реакционном) объеме, в который помещают изделие, создают вакуум 10-5-10-4 мм рт. ст. а затем с помощью нагревателя поверхность изделия прогревают до температуры 300-350оС. Далее в рабочий объем подают аргон и давление повышают до (2,0-2,5)˙10-3 мм рт.ст. Затем на катод-мишень с основного источника подают напряжение около 1,0 кВ и зажигают тлеющий разряд с наложением магнитного поля магнетрона. После этого подают потенциал на коллектор реакционного газа и на изделие, а в рабочий объем через коллектор напускают, например, азот до установления давления (3,0-3,5)˙10-3 мм рт.ст. При нанесении оксидного покрытия в камеру, точнее в приповерхностную зону изделия, дополнительно вводят пары воды или кислородсодержащий газ, например диоксид углерода, при этом давление в реакционном объеме повышают и устанавливают равным (6,0-10,0)˙10-3 мм рт. ст. Время распыления при нанесении покрытия контролируют в пределах, обеспечивающих получение заданной интенсивности и гаммы (совокупности) цветовых оттенков.The following is an example of a specific implementation of the proposed method in the best version of its implementation in a magnetron device. In the working (reaction) volume in which the product is placed, create a vacuum of 10 -5 -10 -4 mm RT. Art. and then with a heater surface of the article is heated to a temperature of 300-350 C. Next, in the displacement volume of argon is fed and the pressure was increased to (2,0-2,5) ˙10 -3 mmHg Then, a voltage of about 1.0 kV is applied to the target cathode from the main source and a glow discharge is ignited with the magnetic field of the magnetron superimposed. After this, the potential is supplied to the collector of the reaction gas and to the product, and, for example, nitrogen is introduced into the working volume through the collector until pressure is established (3.0-3.5) ˙ 10 -3 mm Hg. When applying an oxide coating, water vapor or an oxygen-containing gas, such as carbon dioxide, is additionally introduced into the chamber, more precisely, in the surface zone of the product, while the pressure in the reaction volume is increased and set equal to (6.0-10.0) ˙ 10 -3 mm RT . Art. The spraying time during coating is controlled within the limits that ensure obtaining a given intensity and gamma (combination) of color shades.

За счет ионизации атомов реактивного газа (например, азота) или смеси газов (с парами воды или диоксида углерода) вторичным электронным потоком и распыления мишени-катода из активного металла все ионы практически полностью попадают на поверхность изделия, где осуществляется синтез химических соединений в виде нитридов, оксидов, карбонитридов, оксикарбидов и других. При этом мишень-катод распыляется только атомами инертного газа (аргона), не подвергаясь воздействию молекул реакционного газа. Due to ionization of atoms of a reactive gas (for example, nitrogen) or a mixture of gases (with water vapor or carbon dioxide) by a secondary electron stream and sputtering of the cathode target from the active metal, all ions almost completely fall on the surface of the product, where chemical compounds in the form of nitrides are synthesized , oxides, carbonitrides, oxycarbides and others. In this case, the cathode target is sputtered only by inert gas (argon) atoms, without being exposed to the reaction gas molecules.

Таким образом, за счет дифференциальной подачи газов, инертного (например, аргона) в зону распыления мишени, а реакционного, например паров воды, диоксида углерода или иного кислородсодержащего газа или смеси указанных газов (например, с азотом) в зону осаждения, в приповерхностную область изделия, предотвращается доступ реакционного газа к зоне распыления. Такая раздельная подача газов инертного в зону распыления, а реакционного в зону осаждения позволяет осуществлять основной процесс (разряд-распыление) в атмосфере инертного газа, масса образующихся ионов которого выше, чем масса ионизированных молекул реакционного газа, и этим достигается высокая производительность и стабильность процесса распыления с увеличением процентного содержания реакционного газа в рабочем объеме. Thus, due to the differential supply of gases, inert (for example, argon) to the target sputtering zone, and reaction, for example water vapor, carbon dioxide or other oxygen-containing gas or a mixture of these gases (for example, with nitrogen) into the deposition zone, in the near-surface region products, access of the reaction gas to the spray zone is prevented. This separate supply of inert gases into the atomization zone and the reaction into the deposition zone allows the main process (discharge-atomization) to be carried out in an inert gas atmosphere, the mass of formed ions of which is higher than the mass of ionized reaction gas molecules, and this ensures high performance and stability of the atomization process with an increase in the percentage of reaction gas in the working volume.

Экспериментально установлено, что оптимальный диапазон давлений рабочего (инертного) газа составляет (1,0-2,5)˙10-3 мм рт.ст. так как при меньших давлениях снижается эффективность (производительность) процесса распыления, а при больших давлениях из-за высоких значений плотности тока затрудняется охлаждение мишени-катода. За счет высокой скорости распыления создается плотный поток распыленных атомов, который дополнительно препятствует доступу реакционного газа в поток распыленных атомов при общем давлении в камере (3,0-3,5)˙10-3 мм рт.ст. Дополнительная ионизация его ускоренным и развернутым магнитной линзой магнетрона потоком вторичных электронов, выходящих из центральной части мишени-катода распылительного магнетронного устройства, обеспечивает стабильный синтез соединений, образующих защитно-декоративное покрытие, без нарушения их стехиометрического состава. В то же время магнитная система (магнитная линза) с южными полюсами, обращенная в сторону газового коллектора, позволяет развернуть и замагнитить поток вторичных электронов мишени вблизи коллектора (электроны двигаются по магнитным силовым линиям в направлении южного полюса), что способствует интенсивной ионизации атомов реакционного газа.It was experimentally established that the optimal pressure range of the working (inert) gas is (1.0-2.5) ˙10 -3 mm Hg. since at lower pressures the efficiency (productivity) of the sputtering process decreases, and at high pressures, due to high current densities, cooling of the cathode target becomes difficult. Due to the high atomization rate, a dense stream of atomized atoms is created, which additionally prevents the reaction gas from entering the atomized atom stream at a total pressure in the chamber of (3.0-3.5) ˙10 -3 mm Hg. The additional ionization of it by an accelerated and unfolded magnetron lens of a magnetron stream of secondary electrons emerging from the central part of the cathode target of the spraying magnetron device ensures stable synthesis of compounds forming a protective and decorative coating without violating their stoichiometric composition. At the same time, a magnetic system (magnetic lens) with south poles facing the gas collector allows you to deploy and magnetize the stream of secondary electrons of the target near the collector (electrons move along magnetic lines of force towards the south pole), which contributes to intense ionization of the reaction gas atoms .

Кроме того, экспериментально обнаружено, что оптимальный диапазон общего давления, который целесообразно устанавливать в рабочей камере при подаче в зону осаждения паров воды, диоксида углерода или другого углеродсодержащего газа, составляет (6,0-10)˙10-3 мм рт.ст. При этом опытным путем находят время распыления, обеспечивающее получение прозрачных оксидных пленок с декоративным эффектом заданной интенсивности и желаемой гаммой цветовых оттенков.In addition, it was experimentally found that the optimal range of total pressure, which is advisable to set in the working chamber when applying water, carbon dioxide or other carbon-containing gas to the deposition zone, is (6.0-10) ˙10 -3 mm Hg. In this case, experimentally find the spraying time, providing transparent oxide films with a decorative effect of a given intensity and the desired gamut of color shades.

Нанесение покрытий предлагаемым способом позволяет получать покрытия на основе оксидов тугоплавких металлов и фаз внедрения, обладающие высокими декоративными свойствами. Так, цветовая гамма оксидов титана охватывает цвета от желтого до фиолетового, оксиды циркония придают покрытию белый оттенок, оксиды ниобия черно-синий, оксиды хрома черный, зеленый, красный. Не менее богатая гамма цветовых оттенков обнаружена у фаз внедрения нитридов: циркония и ванадия светло-желтый, гафния желто-коричневый, тантала серо-желтый, титана золотисто-желтый, ниобия желтовато-серый; у карбидов: титана, циркония, гафния, ванадия светло-серый, хрома серебристый, тантала золотисто-коричневый, у карбида ниобия от светло-коричневого до фиолетового и др. The coating of the proposed method allows to obtain coatings based on oxides of refractory metals and interstitial phases with high decorative properties. So, the color gamut of titanium oxides covers colors from yellow to violet, zirconium oxides give the coating a white tint, niobium oxides black and blue, chromium oxides black, green, red. An equally rich gamut of color shades was found in the phases of nitride incorporation: zirconium and vanadium light yellow, hafnium yellow-brown, tantalum gray-yellow, titanium golden yellow, niobium yellowish-gray; for carbides: titanium, zirconium, hafnium, vanadium, light gray, chromium silver, tantalum golden brown, for niobium carbide from light brown to purple, etc.

Приведенные данные, полученные при использовании предлагаемого способа, показывают, что покрытие изделий магнетронным распылением мишеней из активных металлов является универсальной технологией, которая может быть использована для нанесения защитно-декоративных покрытий на товары массового спроса, например чайную и столовую посуду из стекла, фарфора, керамики и др. материалов при их промышленном производстве. The data obtained using the proposed method show that coating products by magnetron sputtering of targets from active metals is a universal technology that can be used to apply protective and decorative coatings on consumer goods, such as tea and tableware made of glass, porcelain, ceramics and other materials in their industrial production.

П р и м е р. Декоративное покрытие из смеси оксидов титана по предлагаемому способу наносили на изделия (чашки, блюдца) чайного сервиза, производство Дулевского фарфорового завода. PRI me R. A decorative coating of a mixture of titanium oxides by the proposed method was applied to products (cups, saucers) of a tea service, manufactured by the Dulevo Porcelain Factory.

Использовали опытно-промышленную установку магнетронного распыления, разработанную Исследовательским институтом Манфреда фон Арденне, Дрезден, НДР, в которой реализуется тлеющий разряд в скрещенных

Figure 00000001
и
Figure 00000002
-полях.We used a pilot-scale installation of magnetron sputtering, developed by the Research Institute of Manfred von Ardenne, Dresden, NDR, which implements a glow discharge in crossed
Figure 00000001
and
Figure 00000002
fields.

Расходуемые мишени были изготовлены из титана марки ВТ-1; в магнитной линзе применялись постоянные магниты из сплава "АЛНИКО". Расстояние от газового коллектора до поверхности изделия составляло около 100 мм, а от поверхности мишени около 50 мм. Consumable targets were made of titanium grade VT-1; in a magnetic lens, permanent magnets from the ALNIKO alloy were used. The distance from the gas collector to the surface of the product was about 100 mm, and from the target surface about 50 mm.

Предварительно обезжиренную поверхность изделия после нагрева в вакууме (начальное разрежение 10-5-10-4 мм рт.ст.) подвергали ионному травлению, а после смешения газов и создания необходимого давления производили процесс распыления расходуемой мишени. Время распыления составило 5 мин.After preliminary degreasing the surface of the product after heating in vacuum (initial vacuum of 10 -5 -10 -4 mm Hg) was subjected to ion etching, and after mixing the gases and creating the necessary pressure, the process of spraying the target was performed. Spray time was 5 minutes.

Покрытие производили в следующем режиме работы: температура нагрева поверхности изделий 300-350оС; остаточное (устанавливаемое) давление при напуске инертного газа (аргона) 2,3˙10-3 мм рт.ст. при напуске реакционного газа (азота) 3,3˙10-3 мм рт.ст. а после ввода паров воды от 1,0˙10-2 до 6,0˙10-3 мм рт.ст. (в случае дополнительного напуска диоксида углерода или другого кислородсодержащего газа).The coating was performed in the following mode: the surface temperature of heating products 300-350 C; residual (set) pressure during the inert gas (argon) inlet 2.3˙10 -3 mm Hg during the inlet of the reaction gas (nitrogen) 3.3-10 -3 mm RT.article and after the introduction of water vapor from 1.0˙10 -2 to 6.0˙10 -3 mm Hg (in the case of an additional inlet of carbon dioxide or other oxygen-containing gas).

При этом режим работы (потенциалы, величину плотности тока на мишени, время нанесения оксидного покрытия на изделие) устанавливали в пределах, обеспечивающих получение декоративного эффекта заданной интенсивности и желаемой цветовой гаммы. In this case, the operating mode (potentials, current density on the target, the time of applying the oxide coating on the product) was set within the limits providing a decorative effect of a given intensity and the desired color gamut.

В указанных условиях на фарфоровых изделиях чайного сервиза было получено декоративное покрытие, не уступающее по качеству и значительно превосходящее по совокупности цветовых оттенков покрытия на фарфоровых изделиях "Барокко" (типа "Мадонна") производства фарфорового комбината Каала, ГДР. Under these conditions, a decorative coating was obtained on the porcelain of the tea service, not inferior in quality and significantly superior in terms of the combination of color shades of the coating on porcelain products "Baroque" (such as "Madonna") produced by the porcelain factory Kaala, East Germany.

Таким образом, предлагаемый способ благодаря высокой производительности процесса и повышенной безопасности (в результате замены чистого кислорода парами воды и/или кислородсодержащим газом в реакционной смеси) может быть использован в промышленности при производстве изделий массового спроса. Thus, the proposed method due to the high productivity of the process and increased safety (as a result of replacing pure oxygen with water vapor and / or oxygen-containing gas in the reaction mixture) can be used in industry in the production of consumer goods.

Claims (1)

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ, преимущественно покрытий на основе оксидов титана, хрома, вольфрама, циркония, гафния или ванадия, а также фаз внедрения, выбранных из ряда карбидов, нитридов и карбонитридов указанных металлов, включающий покрытие поверхности металлического или неметаллического материала путем распыления мишеней из активных металлов, их сплавов или композиционных материалов ионной бомбардировкой в тлеющем разряде в смеси инертного и реакционного газов при их раздельной подаче в реакционный объем, предварительно заполняемый инертным газом до давления (3,0 3,5) · 10- 3 мм рт. ст. с последующим осаждением распыленных частиц на поверхность изделия, отличающийся тем, что реакционный газ подают в приповерхностную зону изделия, подогретого до 300 360 oС до установления в реакционном объеме давления (6,0 10) · 10 - 3 мм рт. ст. время распыления контролируют в пределах, необходимых для получения декоративного эффекта заданной интенсивности и гаммы цветовых оттенков, а в качестве реакционного газа используют пары воды, диоксид углерода, воздух или смесь кислородсодержащих газов.METHOD FOR APPLICATION OF PROTECTIVE-DECORATIVE COATINGS, mainly coatings based on titanium, chromium, tungsten, zirconium, hafnium or vanadium oxides, as well as interstitial phases selected from a number of carbides, nitrides and carbonitrides of these metals, including coating the surface of a metallic or non-metallic material sputtering targets from active metals, their alloys or composite materials by ion bombardment in a glow discharge in a mixture of inert and reaction gases when they are separately fed into the reaction bemsya previously filled with an inert gas to a pressure of (3.0 3.5) x 10 - 3 mm Hg. Art. followed by the deposition of atomized particles on the surface of the product, characterized in that the reaction gas is fed into the surface zone of the product, heated to 300 360 o With until the pressure in the reaction volume (6.0 10) · 10 - 3 mm RT. Art. spraying time is controlled to the extent necessary to obtain a decorative effect of a given intensity and color gamut, and water vapor, carbon dioxide, air or a mixture of oxygen-containing gases are used as reaction gas.
SU5032398 1992-03-16 1992-03-16 Protective ornamental coating application method RU2039844C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5032398 RU2039844C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Protective ornamental coating application method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5032398 RU2039844C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Protective ornamental coating application method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2039844C1 true RU2039844C1 (en) 1995-07-20

Family

ID=21599398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5032398 RU2039844C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Protective ornamental coating application method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2039844C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2292810A3 (en) * 2009-09-04 2012-03-07 Eczacibasi Yapi Gerecleri Sanayi ve Ticaret A.S. Coating of vitrified ceramic articles by pvd method
RU2599666C2 (en) * 2013-03-08 2016-10-10 Вапор Текнолоджес Инк. Coated article with dark colour
CN113667948A (en) * 2021-07-26 2021-11-19 中信戴卡股份有限公司 Vacuum coating method for surface of aluminum alloy wheel
RU2765964C1 (en) * 2021-11-29 2022-02-07 Дмитрий Юрьевич Старцев Methods of applying titanium oxide coatings on glass articles
RU2766421C1 (en) * 2021-11-29 2022-03-15 Дмитрий Юрьевич Старцев Method of applying oxidized stainless steel on glass articles
RU2766419C1 (en) * 2021-11-29 2022-03-15 Дмитрий Юрьевич Старцев Method of applying titanium carbonitride on glass articles

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Ernke. P.J. J. Vac. Sci Tech. 14 N 1, 1977, р. 141-142. (56) *
2. Авторское свидетельство СССР N 1069447, кл. C 23C 14/00, 1981. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2292810A3 (en) * 2009-09-04 2012-03-07 Eczacibasi Yapi Gerecleri Sanayi ve Ticaret A.S. Coating of vitrified ceramic articles by pvd method
RU2599666C2 (en) * 2013-03-08 2016-10-10 Вапор Текнолоджес Инк. Coated article with dark colour
CN113667948A (en) * 2021-07-26 2021-11-19 中信戴卡股份有限公司 Vacuum coating method for surface of aluminum alloy wheel
RU2765964C1 (en) * 2021-11-29 2022-02-07 Дмитрий Юрьевич Старцев Methods of applying titanium oxide coatings on glass articles
RU2766421C1 (en) * 2021-11-29 2022-03-15 Дмитрий Юрьевич Старцев Method of applying oxidized stainless steel on glass articles
RU2766419C1 (en) * 2021-11-29 2022-03-15 Дмитрий Юрьевич Старцев Method of applying titanium carbonitride on glass articles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4544468A (en) Method of and apparatus for coating shaped parts by cathodic atomization
GB2055403A (en) Method for depositing hard wear-resistant coatings on substrates
US3503787A (en) Method of making refractory aluminum nitride coatings
RU2039844C1 (en) Protective ornamental coating application method
Vancoppenolle et al. Glow discharge mass spectrometry study of the deposition of TiO 2 thin films by direct current reactive magnetron sputtering of a Ti target
Fontana et al. Triode magnetron sputtering TiN film deposition
Yushkov et al. Different stages of electron-beam evaporation of ceramic target in medium vacuum
Georgiev et al. Titanium carbide thin films obtained by reactive magnetron sputtering
JPH0372067A (en) Arc discharge type evaporator having a plurality of evaporating crucibles
JP3004760B2 (en) Titanium oxide blue film
Mustapha et al. Reactive filtered arc evaporation
JPH04103754A (en) Ceramic-coated material and its production
RU2653399C2 (en) Method of amorphous oxide of aluminum coating by reactive evaporation of aluminum in low pressure discharge
BE1011927A3 (en) Plasma method for deposition of coatings.
RU2146724C1 (en) Method for depositing composite coatings
RU2676720C1 (en) Method of vacuum ion-plasma low-temperature deposition of noncrystalline coating from aluminum oxide
KR100250214B1 (en) The method for color stainless steel sheet
JP2716186B2 (en) Articles with a bronze color
GB2264718A (en) Vapour deposited coatings having at least three transitions in structure
RU1840832C (en) Method of making solid electrolyte thin gastight films for electrochemical devices
RU2109083C1 (en) Method of arc-plasma deposition of coatings in vacuum
RU2134732C1 (en) Method of formation of protective layer of magnesium oxide
JP2957232B2 (en) Decorative products with heat and fire resistance
RU2035441C1 (en) Method of decoring glazed ceramic articles
Willey Some comparisons in the application of End-Hall and Cold Cathode ion sources in the conversion of SiO to SiO2