RU2048607C1 - Способ нанесения защитных покрытий - Google Patents
Способ нанесения защитных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048607C1 RU2048607C1 SU4510176A RU2048607C1 RU 2048607 C1 RU2048607 C1 RU 2048607C1 SU 4510176 A SU4510176 A SU 4510176A RU 2048607 C1 RU2048607 C1 RU 2048607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- film
- carbon
- hydrocarbons
- protection coating
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение касается нанесения защитных покрытий на металлические и неметаллические поверхности. Сущность изобретения состоит в нанесении изострукционного алмазного подслоя на защищаемые элементы перед выращиванием алмазоподобной пленки и инициировании и поддержании СВЧ-разряда на частоте резонансного поглощения углеводородной смеси для получения алмазоподобной пленки равномерной толщины на всей поверхности защищаемого элемента независимо от его конфигурации.
Description
Изобретение касается нанесения защитных покрытий на металлические и неметаллические поверхности и может быть использовано при технологической обработке поверхностей деталей и узлов технических систем, работающих в условиях коррозионно-активной среды.
Традиционные способы антикоррозионной защиты поверхности твердого тела заключаются в нанесении коррозионно-стойких газо- и влагонепроницаемых защитных покрытий из металлов или диэлектриков. Такие защитные покрытия должны удовлетворять одновременно нескольким требованиям, а именно обладать высокой химической и термической стойкостью, механической прочностью.
Всем этим условиям удовлетворяют углеродные алмазоподобные поликристаллические защитные пленки [1] [2] образующиеся при осаждении ионов углерода (полученных, например, при разложении газообразных углеводородов в электрическом разряде) на защищаемую поверхность.
Недостаток этих способов невозможность нанесения алмазоподобных углеродных пленок на материалы с кристаллическими решетками некубической симметрии.
Наиболее близким к предложенному способу является способ осаждения алмазоподобных пленок, при котором подложка сначала очищается пучком ионов аргона, а затем ионизированная смесь Ar и CH4 (28 об.) при p=10-4 мм рт. ст. в виде пучка с энергией 80-100 эВ попадает на очищенную подложку, причем одновременно с пучком (Ar+CH4) происходит дополнительное травление образующейся углеродной пленки пучком Ar из второго источника [3]
Основным недостатком данного способа является то, что он пригоден не для всех типов защищаемых изделий, поскольку в ряде случаев алмазоподобная пленка не содержит микрокристаллов алмаза, что может привести к снижению механической прочности пленки и ее коррозионной стойкости. Если защищаемая поверхность имеет кристаллическую решетку некубической симметрии, то образование алмазоподобной углеродной фазы затруднено, а в ряде случаев невозможно.
Основным недостатком данного способа является то, что он пригоден не для всех типов защищаемых изделий, поскольку в ряде случаев алмазоподобная пленка не содержит микрокристаллов алмаза, что может привести к снижению механической прочности пленки и ее коррозионной стойкости. Если защищаемая поверхность имеет кристаллическую решетку некубической симметрии, то образование алмазоподобной углеродной фазы затруднено, а в ряде случаев невозможно.
Кроме того, помощью данного способа нельзя нанести покрытие равномерной толщины на детали сложной формы, так как пленка образуется лишь на тех участках поверхности, куда попадает ионный пучок Ar+CH4.
Недостатком также является использование пучковой технологии, поскольку требуется достаточно жестко выдерживать параметры потока ионов и энергии ионных пучков.
Предлагаемый способ нанесения углеродного защитного покрытия позволяет решить задачу антикоррозионной защиты поверхности, придания ей антифрикционных и гидрофобных свойств. Основной технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого способа, заключается в расширении перечня конструкционных материалов, на которые может быть нанесено углеродное алмазоподобное защитное покрытие, улучшении адгезии этого защитного покрытия, повышении его термической стойкости и механической прочности.
Сущность предлагаемого способа заключена в совокупности следующих операций: очистка защищаемой поверхности; нанесение на защищаемую поверхность изоструктурного алмазу подслоя толщиной 10-20 нм; использование несимметричных углеводородов и СВЧ-разряда на частоте резонансного поглощения углеводородов для нанесения углеродной алмазоподобной пленки до образования защитного покрытия толщиной более 100 нм.
Выполнение этих операций при реализации предлагаемого способа позволяет по сравнению с прототипом улучшить адгезию покрытия к защищаемой поверхности, повысить его термомеханические характеристики и добиться получения требуемого технического результата.
Остановимся более подробно на содержательной части операций предлагаемого способа. Очистка поверхности означает удаление поверхностных загрязнений и переходных слоев, возникающих в результате взаимодействия защищаемой поверхности с окружающей средой. Макроскопические поверхностные загрязнения могут быть удалены с помощью химических растворителей или ультразвуковой очистки. Приповерхностные слои с нарушенной кристаллической структурой могут быть удалены, например, электронно-лучевым или ионным травлением поверхности. Операция травления проводится в вакуумной камере, в этой же камере будет осуществляться нанесение изоструктурного алмазу подслоя и углеродной алмазоподобной пленки.
Верхний и нижний пределы толщины подслоя выбираются, исходя из требований минимизации влияния параметров кристаллической решетки исходного материала на соответствующие параметры промежуточного слоя, с одной стороны, и минимальности толщины промежуточного слоя, с другой стороны.
Тонкая пленка, выращиваемая на поверхности твердых тел, имеет сильно деформированную кристаллическую решетку, причем этот эффект наблюдается на толщинах 10-20 периодов решетки, т. е. ≈5-10 нм. При дальнейшем росте пленки ее структура совпадает с кристаллической структурой макрообразца из вещества этой пленки. По данным [3] соответствующие пределы лежат в диапазоне 10-20 нм. Тонкопленочные слои с переменным составом по толщине используются при изготовлении полупроводниковых лазеров на гетероструктурах, при этом наряду с основным техническим результатом, заключающимся в создании определенного пространственного распределения легирующих добавок, повышается термическая прочность гетероструктуры по сравнению с лазером, имеющим явно выраженные межслоевые границы. Следует учесть, что даже в вакууме ≈10-3-10-4 мм рт. ст. происходит достаточно быстрое ( τ≈1 с) загрязнение поверхности различными веществами, пары которых присутствуют в вакуумном объеме, что приводит к ухудшению адгезионных характеристик и снижению термомеханической прочности наносимой пленки.
Защищаемую металлическую деталь помещают в вакуумную камеру с системой электродов, откачивают воздух до p ≈10-4-10-5 мм рт. ст. напускают углекислоту CO2 (p≈10-3-10-4 мм рт. ст.) инициируют и поддерживают постоянный тлеющий разряд в течение 15-20 мин для очистки защищаемой поверхности от загрязнений, затем вновь откачивают камеру и напыляют подслой кремния термическим испарением из нескольких источников одновременно. Следует отметить, что подслой кремния толщиной 10-20 нм требуется наносить только на материалы, кристаллическая решетка которых не обладает кубической симметрией. Затем в камеру напускают 1,2-бутадиен (p≈10-3-10-4 мм рт. ст.). Это соединение имеет сильную полосу поглощения в миллиметровой области спектра ( λ=9,224 мм, μ= 0,394 D). В камере инициируют и поддерживают СВЧ-разряд до образования углеродного защитного слоя толщиной более 100 нм.
Параметры пленок, полученных в постоянном тлеющем разряде, приведены в [2] (p ≈1010-1012 Ом˙см; пленки сохраняют стабильность и целостность покрытия в вакууме до 500оС на воздухе до 400оС; устойчивы к воздействию кислот и органических растворителей; твердость по Кнупу 1200-3000 кГ/мм2).
Таким образом, нанесение изоструктурного подслоя и основного защитного слоя позволяет увеличить количество типов конструкционных материалов, на которых может быть получено углеродное защитное покрытие, обеспечивающее достижение требуемого технического результата.
Claims (1)
- СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий нанесение углеродной алмазоподобной пленки путем разложения газообразных углеводородов, отличающийся тем, что предварительно наносят подслой, изоструктурный алмазу, толщиной 10 20 нм, а в качестве углеводородов при нанесении углеродной алмазоподобной пленки берут несимметричные углеводороды и разложение проводят в поле СВЧ-разряда на частоте резонансного поглощения углеводородов до получения пленки толщиной более 100 нм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4510176 RU2048607C1 (ru) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Способ нанесения защитных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4510176 RU2048607C1 (ru) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Способ нанесения защитных покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2048607C1 true RU2048607C1 (ru) | 1995-11-20 |
Family
ID=21406779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4510176 RU2048607C1 (ru) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Способ нанесения защитных покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2048607C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499324C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ SiC/Si И Diamond/SiC/Si, А ТАКЖЕ СПОСОБЫ ИХ СИНТЕЗА |
-
1989
- 1989-03-09 RU SU4510176 patent/RU2048607C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Zheng H.T., Mori T., Namba Y.I. Vac. Soc. Jap. 1983, V.26, N 7, p.622-627. * |
2. Nir D., Kalish R., Lewin G. Thin Solid Films, 1984, V.117, N 2, p.125-130. * |
3. Патент США N 44290320, кл. C 23C 15/00, 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499324C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ SiC/Si И Diamond/SiC/Si, А ТАКЖЕ СПОСОБЫ ИХ СИНТЕЗА |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0363648A1 (en) | Method and apparatus for forming or modifying cutting edges | |
EP0182889B1 (de) | Verfahren zur herstellung von diamantartigen kohlenstoffschichten | |
Inagawa et al. | Preparation of cubic boron nitride film by activated reactive evaporation with a gas activation nozzle | |
US5626963A (en) | Hard-carbon-film-coated substrate and apparatus for forming the same | |
US5211995A (en) | Method of protecting an organic surface by deposition of an inorganic refractory coating thereon | |
WO1995004840A1 (en) | An improved method of forming cubic boron nitride films | |
EP2718481B1 (de) | Entschichtungsverfahren für harte kohlenstoffschichten | |
US6090456A (en) | Process for large area deposition of diamond-like carbon films | |
Murayama et al. | Structure of a silicon carbide film synthesized by rf reactive ion plating | |
US4320716A (en) | Ultra-high frequency device for depositing thin films on solids | |
RU2048607C1 (ru) | Способ нанесения защитных покрытий | |
Yamashita et al. | Cross-sectional transmission electron microscopy observations of c-BN films deposited on Si by ion-beam-assisted deposition | |
EP1239056A1 (en) | Improvement of a method and apparatus for thin film deposition, especially in reactive conditions | |
RU2065508C1 (ru) | Способ нанесения углеродного защитного покрытия | |
US5840427A (en) | Method for making corrosion resistant electrical components | |
US5869390A (en) | Method for forming electrode on diamond for electronic devices | |
WO1996028587A1 (de) | Plasmakammer | |
RU2052540C1 (ru) | Способ нанесения пленочного покрытия | |
US5535905A (en) | Etching technique for producing cubic boron nitride films | |
Lazar | Influence of the substrate-electrode applied bias voltage on the properties of sputtered aC: H thin films | |
Ebert | Ion-assisted reactive deposition processes for optical coatings | |
Boulmer-Leborgne et al. | Direct carbidation of titanium as a result of multipulse UV-laser irradiation of titanium samples in an ambient methane gas | |
Dixit et al. | Characterization of aluminum nitride thin films deposited by filtered cathodic arc process | |
Patil et al. | Cold plasma processing of materials for extreme conditions | |
Chingsungnoen et al. | Synthesis of Novel DLC Films |