RU2240376C1 - Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме - Google Patents

Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме Download PDF

Info

Publication number
RU2240376C1
RU2240376C1 RU2003115309/02A RU2003115309A RU2240376C1 RU 2240376 C1 RU2240376 C1 RU 2240376C1 RU 2003115309/02 A RU2003115309/02 A RU 2003115309/02A RU 2003115309 A RU2003115309 A RU 2003115309A RU 2240376 C1 RU2240376 C1 RU 2240376C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
coating
product
carbon plasma
carbon coating
Prior art date
Application number
RU2003115309/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003115309A (ru
Inventor
А.Я. Колпаков (RU)
А.Я. Колпаков
В.Н. Инкин (RU)
В.Н. Инкин
С.И. Уханов (RU)
С.И. Уханов
Original Assignee
Ооо "Альбатэк"
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
Priority to RU2003115309/02A priority Critical patent/RU2240376C1/ru
Application filed by Ооо "Альбатэк" filed Critical Ооо "Альбатэк"
Priority to US10/558,000 priority patent/US20070134436A1/en
Priority to JP2006532165A priority patent/JP4489079B2/ja
Priority to EP04728724A priority patent/EP1639149B1/en
Priority to AT04728724T priority patent/ATE447630T1/de
Priority to CNB2004800141714A priority patent/CN100554497C/zh
Priority to DE602004023944T priority patent/DE602004023944D1/de
Priority to PCT/RU2004/000149 priority patent/WO2004104263A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2240376C1 publication Critical patent/RU2240376C1/ru
Publication of RU2003115309A publication Critical patent/RU2003115309A/ru
Priority to IL172000A priority patent/IL172000A/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/225—Oblique incidence of vaporised material on substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C23C14/025—Metallic sublayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению сверхтвердых износостойких покрытий в вакууме и может найти применение при изготовлении режущего, формообразующего, измерительного инструмента, деталей узлов трения и деталей точного машиностроения. Помещают изделие в вакуумную камеру. Камеру вакуумируют. Обрабатывают поверхность изделия ускоренными ионами. Наносят на обработанную поверхность слой материала, обеспечивающего адгезию последующих слоев. Инициируют импульсный электродуговой разряд на графитовом катоде и получают импульсный поток углеродной плазмы из множества катодных пятен, которые перемещаются по поверхности катода. Затем конденсируют углеродную плазму в заданной области на поверхности изделия для получения сверхтвердого аморфного углеродного покрытия. Поддерживают температуру изделия в пределах от 200 до 450К посредством регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда. Используют импульсный поток углеродной плазмы со средней энергией ионов 25-35 эВ и концентрацией ионов 1012-1013 см-3. Ось указанного потока углеродной плазмы размещают под углом 15-45° к заданной поверхности изделия. При нанесении покрытия поддерживают изменение температуры изделия Δt в пределах 50-100К. Такая технология позволит исключить возникновение в покрытии высоких внутренних напряжений сжатия, приводящих к короблению подложки и отслаиванию покрытия при достижении им определенной толщины. 7 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к области получения сверхтвердых износостойких покрытий в вакууме, а более точно к способу формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме.
Изобретение может быть использовано для повышения срока службы режущего, формообразующего, измерительного инструмента, деталей узлов трения, деталей точного машиностроения, для защиты от износа микрорельефа, в том числе голографического и дифракционного, в медицине - для повышения биосовместимости имплантатов, благодаря улучшению свойств поверхности имплантантов, в электронной технике - для повышения срока службы видео- и аудиоголовок, а также жестких магнитных дисков, благодаря повышению твердости поверхности и уменьшению коэффициента трения, в акустике - для улучшения характеристик акустических мембран, в качестве покрытий для оптических элементов инфракрасной области, а также в качестве декоративных покрытий.
Известен способ формирования ненапряженных аморфных тетраэдрически координированных углеродных пленок (см., например, патент США 6103305), в котором осуществляют распыление графитовой мишени на подложку с помощью импульсного лазера и получают углеродную пленку с внутренними напряжениями более чем 6 ГПа, а затем производят отжиг полученной пленки при температуре 500-750°С для уменьшения величины внутренних напряжений.
Указанный способ нельзя использовать на практике вследствие высокой температуры отжига полученных изделий, приводящей к разупрочнению материалов, из которых изготовлено изделие, а в некоторых случаях к их разрушению.
Наиболее близким техническим решением является способ формирования сверхтвердого углеродного покрытия в вакууме, заключающийся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, которую затем вакуумируют, обрабатывают поверхность изделия ускоренными ионами, наносят на обработанную поверхность слой материала, обеспечивающего адгезию последующих слоев, инициируют импульсный электродуговой разряд на графитовом катоде и получают импульсный поток углеродной плазмы из множества катодных пятен, которые перемещаются по поверхности катода, конденсируют углеродную плазму в заданной области на поверхности изделия для получения сверхтвердого аморфного углеродного покрытия, при этом поддерживают температуру изделия в пределах от 200 до 450К посредством регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда (см., например, патент РФ №2114210).
Указанный способ имеет существенный недостаток, связанный с возникновением в формируемом углеродном покрытии высоких внутренних напряжений сжатия, приводящих к короблению подложки и отслаиванию покрытия при достижении им определенной толщины.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме, который позволит исключить возникновение в покрытии высоких внутренних напряжений сжатия, приводящих к короблению подложки и отслаиванию покрытия при достижении им определенной толщины.
Поставленная задача решается тем, что в способе формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме, заключающемся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, которую затем вакуумируют, обрабатывают поверхность изделия ускоренными ионами, наносят на обработанную поверхность слой материала, обеспечивающего адгезию последующих слоев, и инициируют импульсный электродуговой разряд на графитовом катоде и получают импульсный поток углеродной плазмы из множества катодных пятен, которые перемещаются по поверхности катода, а затем конденсируют углеродную плазму в заданной области на поверхности изделия для получения сверхтвердого аморфного углеродного покрытия, при этом поддерживают температуру изделия в пределах от 200 до 450К посредством регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда, согласно изобретению при формировании углеродного покрытия используют импульсный поток углеродной плазмы со средней энергией ионов 25-35 эВ и концентрацией ионов 1012-1013 см-3, причем ось указанного потока размещают под углом 15-45° к заданной поверхности изделия, при нанесении покрытия поддерживают изменение температуры изделия Δt в пределах 50-100К.
Целесообразно, чтобы поддерживали изменение температуры изделия Δt путем регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда.
Полезно, чтобы поддерживали изменение температуры изделия Δt путем отвода тепла от изделия.
Выгодно, чтобы при нанесении покрытия изделие вращали вокруг оси, проходящей через точку пересечения оси потока углеродной плазмы с поверхностью формирования покрытия и перпендикулярной поверхности.
Полезно, чтобы угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия устанавливали путем расположения оси источника углеродной плазмы под углом 15-45° к поверхности формирования углеродного покрытия.
Целесообразно, чтобы ось потока углеродной плазмы устанавливали посредством воздействия магнитного поля на поток углеродной плазмы для задания угла наклона потока к поверхности формирования углеродного покрытия.
Полезно, чтобы угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия изменяли в процессе нанесения углеродного покрытия в пределах 15-45°.
Выгодно, чтобы угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия изменяли в процессе нанесения углеродного покрытия в пределах 15-45° периодически.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме осуществляют следующим образом.
Осуществляют предварительную подготовку поверхности изделия путем механической обработки с последующим обезжириванием. Затем помещают изделие в вакуумную камеру в специальное приспособление для его вращения и закрепляют его на нем. Камеру вакуумируют до давления 1·10-3 Па. Приспособление для вращения используется также для отвода тепла от изделия.
При обработке диэлектрических изделий в качестве ускоренных ионов используют ускоренные ионы газов. При обработке металлических изделий дополнительно проводят обработку поверхности ускоренными ионами металла, генерируемыми электродуговым источником плазмы с титановым катодом. Ток дуги устанавливают 70-80 А, при этом на изделия подают отрицательный потенциал 700-1500 В для электростатического ускорения положительно заряженного ионного компонента плазмы.
После этого уменьшают отрицательный потенциал до 50-100 В и наносят подслой металла толщиной 100-500
Figure 00000001
. Может быть использован металл, выбранный из группы, состоящей из титана, хрома, циркония, ниобия, вольфрама.
Затем осуществляют вакуумное электродуговое распыление графитового катода и получают поток углеродной плазмы, ускоренный в прикатодной области и межэлектродном промежутке катод-анод и ориентированный таким образом, что его ось наклонена к поверхности формирования углеродного покрытия под углом 15-45°.
При распылении изделие вращают вокруг оси, перпендикулярной поверхности формирования покрытия. Для распыления графитового катода используют импульсный вакуумно-дуговой разряд, который имеет следующие параметры: напряжение на конденсаторной батарее емкостью 2000 мкФ составляет 300 В; длительность разряда 0,7-1,0 мс, частота следования импульсов разряда 1-20 Гц. Катодные пятна, возникающие и перемещающиеся по поверхности графитового катода, генерируют углеродную плазму, ионы которой при заданной длительности импульса разряда имеют среднюю энергию 25-35 эВ, а их концентрация составляет 1012-1013 см-3. Углеродная плазма, конденсируясь на поверхности изделия, образует однородную аморфную структуру, состоящую из ориентированных различным образом групп-кластеров, в которых атомы углерода имеют тетраэдрическую координацию со связями, характерными для алмаза. Энергетические характеристики ионов углерода и температура подложки определяющим образом влияют на свойства получаемых покрытий, точнее на образование связей ковалентного типа между атомами углерода.
Бомбардировка поверхности углеродного конденсата ионами углерода со средней энергией 25-35 эВ приводит к формированию на подложке, температура которой не превышает 450К, сверхтвердого углеродного покрытия с алмазным типом связи между атомами углерода.
Внутренние напряжения сжатия в твердых углеродных конденсатах носят структурный характер и вызваны процессами образования и эволюции дефектов различного вида, основными из которых являются радиационные дефекты. Нижний предел средней энергии ионов углерода равен пороговой энергии смещения атомов углерода 25 эВ. Превышение энергии 35 эВ приводит к накоплению в конденсате вакансий и вакансионных комплексов, приводящих к “распуханию”, т.е. увеличению объема углеродного конденсата и увеличению величины внутренних напряжений в нем.
Управляя углом падения ионов на поверхность растущего углеродного конденсата, можно существенно снизить величину внутренних напряжений сжатия в покрытии за счет уменьшения количества радиационных дефектов в конденсате. При этом ионы углерода, падая на поверхность растущего конденсата под углом 15-45°, будут удалять атомы и атомные группы, удерживаемые на поверхности слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, и приводить к образованию на поверхности связей алмазного типа.
Поток ионов углерода, направленный по нормали к поверхности формируемого конденсата, приводит к образованию в нем неоднородного распределения радиационных дефектов по глубине. Поверхностный слой толщиной порядка 0,2-0,4 нм насыщен вакансиями. Атомы углерода между узлами, обладающие меньшей энергией миграции (примерно 0,1 эВ), проникают на большую глубину, что приводит к уплотнению растущего конденсата, но одновременно к возникновению внутренних напряжений сжатия в формируемом углеродном конденсате. Формирование углеродного покрытия из импульсного потока углеродной плазмы со средней энергией ионов 25-35 эВ, ось которого наклонена к поверхности формирования углеродного покрытия под углом 15-45°, позволяет регулировать величину нормальной составляющей энергии ионов, уменьшить количество радиационных дефектов, образующихся в глубине, и соответственно уменьшить уровень внутренних напряжений сжатия покрытии.
Однако при значениях угла наклона меньше 15° существенно уменьшается скорость конденсации за счет увеличения количества отраженных от поверхности ионов углерода. При значении угла наклона потока ионов углерода к поверхности формирования покрытия больше 45° величина нормальной составляющей энергии ионов превышает величину касательной составляющей, что приводит к интенсивному росту величины внутренних напряжений сжатия в углеродном конденсате за счет накопления радиационных дефектов в глубине покрытия.
Дополнительное снижение величины внутренних напряжений в углеродном покрытии можно получить, регулируя частоту следования импульсов так, чтобы изменение температуры изделия при нанесении покрытия не превышало 100К. По мере повышения температуры подложки изделия, на поверхности которого формируют покрытие, увеличивается доля атомов, образующих между собой связи, характерные для графита. Поэтому при изменении температуры изделия свыше 100К структура углеродного конденсата, формируемого в начальной стадии процесса конденсации, будет отличаться от структуры покрытия, формируемого при более высоких температурах, это приведет к увеличению объема конденсата и, соответственно, к повышению величины внутренних напряжений сжатия в нем. Таким образом, поддержание изменения температурного диапазона изделия в пределах 100К позволит обеспечить структурную однородность углеродного покрытия и минимальный уровень внутренних напряжений сжатия.
Для повышения однородности покрытия по толщине угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия устанавливают посредством воздействия магнитного поля на поток углеродной плазмы. Для того чтобы получить углеродное покрытие с различной величиной внутренних напряжений, угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия изменяют в процессе нанесения углеродного покрытия с помощью магнитного поля в пределах 15-45°.
Пример 1
В качестве образца использовали свежий скол монокристалла NaCl, который закрепляли в приспособлении и располагали под углом 30° к потоку углеродной плазмы. Наносили пленку углерода толщиной 30 нм путем электродугового распыления графитового катода в импульсном разряде при следующих параметрах: напряжение на конденсаторной батарее емкостью 2000 мкФ составляло 300 В, длительность импульса разряда 0,75 мс, частота следования импульсов разряда 1 Гц. При этих условиях средняя энергия ионов углерода составляла 35 эВ. Начальная температура образца 293К, конечная температура 313К. Изменение температуры образца в процессе нанесения пленки углерода составило 20К. После отделения от монокристалла NaCl углеродные пленки исследовали методом дифракции электронов “на просвет”, обнаружены 3 аморфных гало. Для детального структурного исследования ближнего порядка в расположении атомов углерода проведены измерения угловых распределений интенсивностей рассеяния электронов и построена функция радиального распределения атомов (ФРРА). В результате моделирования структуры методом Монте-Карло была построена пространственная модель строения аморфных углеродных пленок. Установлено, что основой структуры являются тетраэдры, характерные для структуры алмаза.
Пример 2
Использовали полированный образец из закаленной углеродистой стали с размерами 20×20×10 мм, который закрепляли на специальном приспособлении для отвода тепла и размещали в вакуумной камере под углом 45° к потоку углеродной плазмы. Образец помещали в вакуумную камеру и вакуумировали ее до давления 10-3 Па. Производили обработку образца ионами титана, которые генерировали электродуговым источником титановой плазмы с титановым расходуемым катодом. Производили электростатическое ускорение ионов титана путем приложения к приспособлению с образцом ускоряющего отрицательного потенциала 1000 В. Ток дуги устанавливали 75 А. Время обработки составляло 3 минуты. После этого уменьшали потенциал до 70 В и наносили слой титана толщиной 50 нм. Затем наносили слой углерода толщиной 5 мкм без подачи потенциала на образец путем импульсного вакуумно-дугового распыления графитового катода при следующих параметрах: напряжение на конденсаторной батарее емкостью 2000 мкФ устанавливали 300 В, длительность разряда 0,75 мс, частота следования импульсов разряда 10 Гц. При этом средняя энергия ионов углерода составляла 35 эВ, температура образца в процессе нанесения углеродного покрытия изменялась на 100К от 343К до 443К.
Микротвердость углеродного покрытия по Виккерсу при нагрузке на индентор 50 г составила HV 7000.
Пример 3
В качестве образца использовали кремниевую пластину, которую закрепляли на вращающемся приспособлении в вакуумной камере в горизонтальной плоскости. Камеру вакуумировали до давления 10-3 Па. Проводили обработку поверхности пластины ускоренными ионами аргона при следующих параметрах разряда: ток разряда 100 мА, напряжение разряда 2000 В, время обработки 1,5 мин. Затем наносили слой углерода толщиной 170 нм путем электродугового импульсного распыления углеродного катода при следующих параметрах: напряжение на конденсаторной батарее емкостью 2000 мкФ составляло 300 В, частота следования импульсов 3 Гц, длительность импульса разряда 1,0 мс. При этих условиях средняя энергия ионов углерода составляла 25 эВ. Пучок углеродной плазмы отклоняли с помощью магнитного поля на угол 15° к поверхности формирования углеродного конденсата.
По величине деформации кремниевой пластинки определили величину внутренних напряжений сжатия в углеродном конденсате, которая составила 0,5 ГПа. Полученное покрытие не отслаивалось.
Пример 4
В качестве образца использовали мерный слиток золота степени чистоты 99,99, на одной стороне которого тиснением сформирован голографический микрорельеф. Указанный слиток закрепляли на вращающемся приспособлении в вакуумной камере в горизонтальной плоскости. Камеру вакуумировали до давления 10-3 Па. Проводили обработку поверхности пластины ускоренными ионами аргона при следующих параметрах разряда: ток разряда 100 мА, напряжение разряда 2000 В, время обработки 30 с. Затем наносили слой углерода толщиной 120 нм путем электродугового импульсного распыления углеродного катода при следующих параметрах: напряжение на конденсаторной батарее емкостью 2000 мкФ составляло 300 В, частота следования импульсов 3 Гц, длительность импульса разряда 0,75 мс. При этих условиях средняя энергия ионов углерода составляла 35 эВ. Пучок углеродной плазмы отклоняли с помощью магнитного поля на угол 15° к поверхности формирования углеродного конденсата.
Провели стандартный тест на истирание, в результате которого установили повышение стойкости к истиранию голографического рельефа в 10 раз.

Claims (8)

1. Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме, заключающийся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, которую затем вакуумируют, обрабатывают поверхность изделия ускоренными ионами, наносят на обработанную поверхность слой материала, обеспечивающего адгезию последующих слоев, и инициируют импульсный электродуговой разряд на графитовом катоде и получают импульсный поток углеродной плазмы из множества катодных пятен, которые перемещаются по поверхности катода, конденсируют углеродную плазму в заданной области на поверхности изделия для получения сверхтвердого аморфного углеродного покрытия, при этом поддерживают температуру изделия в пределах от 200 до 450К посредством регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда, отличающийся тем, что при формировании углеродного покрытия используют импульсный поток углеродной плазмы со средней энергией ионов 25-35 эВ и концентрацией ионов 1012-1013 см-3, причем ось указанного потока углеродной плазмы размещают под углом 15-45° к заданной поверхности изделия, при нанесении покрытия поддерживают изменение температуры изделия Δt в пределах 50-100К.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживают изменение температуры изделия Δt путем регулирования частоты следования импульсов электродугового разряда.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживают изменение температуры изделия Δt путем отвода тепла от изделия.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нанесении покрытия изделие вращают вокруг оси, проходящей через точку пересечения оси потока углеродной плазмы с поверхностью формирования покрытия и перпендикулярной этой поверхности.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия устанавливают путем расположения оси источника углеродной плазмы под углом 15-45° к поверхности формирования углеродного покрытия.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ось потока углеродной плазмы устанавливают посредством воздействия магнитного поля на поток углеродной плазмы для задания угла наклона потока к поверхности формирования углеродного покрытия.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия изменяют в процессе нанесения углеродного покрытия в пределах 15-45°.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что угол наклона потока углеродной плазмы к поверхности формирования углеродного покрытия изменяют в процессе нанесения углеродного покрытия в пределах 15-45° периодически.
RU2003115309/02A 2003-05-22 2003-05-22 Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме RU2240376C1 (ru)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115309/02A RU2240376C1 (ru) 2003-05-22 2003-05-22 Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме
JP2006532165A JP4489079B2 (ja) 2003-05-22 2004-04-21 真空中での超硬質非晶質炭素被膜の形成方法
EP04728724A EP1639149B1 (en) 2003-05-22 2004-04-21 A method for forming a superhard amorphous carbon coating in vacuum
AT04728724T ATE447630T1 (de) 2003-05-22 2004-04-21 Verfahren zur herstellung einer superharten beschichtung aus amorphem kohlenstoff im vakuum
US10/558,000 US20070134436A1 (en) 2003-05-22 2004-04-21 Method for forming a superhard amorphous carbon coating in vacuum
CNB2004800141714A CN100554497C (zh) 2003-05-22 2004-04-21 在真空中形成超硬无定形碳涂层的方法
DE602004023944T DE602004023944D1 (de) 2003-05-22 2004-04-21 Verfahren zur herstellung einer superharten beschichtung aus amorphem kohlenstoff im vakuum
PCT/RU2004/000149 WO2004104263A1 (en) 2003-05-22 2004-04-21 A method for forming a superhard amorphous carbon coating in vacuum
IL172000A IL172000A (en) 2003-05-22 2005-11-16 A method for creating an amorphous carbon coating - extremely hard inside a vacuum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115309/02A RU2240376C1 (ru) 2003-05-22 2003-05-22 Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2240376C1 true RU2240376C1 (ru) 2004-11-20
RU2003115309A RU2003115309A (ru) 2004-12-20

Family

ID=33476132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003115309/02A RU2240376C1 (ru) 2003-05-22 2003-05-22 Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20070134436A1 (ru)
EP (1) EP1639149B1 (ru)
JP (1) JP4489079B2 (ru)
CN (1) CN100554497C (ru)
AT (1) ATE447630T1 (ru)
DE (1) DE602004023944D1 (ru)
IL (1) IL172000A (ru)
RU (1) RU2240376C1 (ru)
WO (1) WO2004104263A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470407C2 (ru) * 2006-08-03 2012-12-20 Крипсервис Сарл Способ и устройство для модификации поверхностей
RU2527113C1 (ru) * 2013-03-04 2014-08-27 Игорь Валерьевич Белашов Способ нанесения аморфного алмазоподобного покрытия на лезвия хирургических скальпелей
RU2532749C1 (ru) * 2013-07-01 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения наноразмерных слоев углерода со свойствами алмаза
RU2651836C1 (ru) * 2017-04-13 2018-04-24 Олег Андреевич Стрелецкий Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы
RU2656312C1 (ru) * 2017-08-14 2018-06-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) Способ нанесения твердых износостойких наноструктурных покрытий из аморфного алмазоподобного углерода

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5320815B2 (ja) * 2008-05-20 2013-10-23 富士電機株式会社 磁気記録媒体用薄膜の成膜方法およびそれが用いられる成膜装置
WO2010020274A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Metso Paper, Inc. Coating for lowering friction effect and improving wear resistance of a component in a fibre web machine and process of producing the same
EP2587518B1 (en) * 2011-10-31 2018-12-19 IHI Hauzer Techno Coating B.V. Apparatus and Method for depositing Hydrogen-free ta C Layers on Workpieces and Workpiece
WO2013075061A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 United Protective Technologies Carbon based coatings and methods of producing the same
CN103409723A (zh) * 2013-06-29 2013-11-27 电子科技大学 薄膜沉积制备方法以及纳米纤维结构柔性缓冲层制备方法
JP5627148B1 (ja) * 2013-07-24 2014-11-19 株式会社リケン ピストンリング及びその製造方法
JP5997417B1 (ja) * 2015-06-24 2016-09-28 キヤノンアネルバ株式会社 真空アーク成膜装置および成膜方法
WO2016208094A1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-29 キヤノンアネルバ株式会社 真空アーク成膜装置および成膜方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474816A (en) * 1993-04-16 1995-12-12 The Regents Of The University Of California Fabrication of amorphous diamond films
BR9507514A (pt) * 1994-04-25 1997-09-02 Gillette Co Processo para formação de uma lâmina de barbear l mina unidade de barbear e processo para aplicação de um revestimento duro de carbono a uma lâmina
RU2095464C1 (ru) * 1996-01-12 1997-11-10 Акционерное общество закрытого типа "Тетра" Биокарбон, способ его получения и устройство для его осуществления
TW353758B (en) * 1996-09-30 1999-03-01 Motorola Inc Electron emissive film and method
RU2114210C1 (ru) * 1997-05-30 1998-06-27 Валерий Павлович Гончаренко Способ формирования углеродного алмазоподобного покрытия в вакууме
US6455021B1 (en) * 1998-07-21 2002-09-24 Showa Denko K.K. Method for producing carbon nanotubes
CA2256846A1 (fr) * 1998-12-08 2000-06-08 Marius Morin Roue retractable pour motoneige
US6548817B1 (en) * 1999-03-31 2003-04-15 The Regents Of The University Of California Miniaturized cathodic arc plasma source
TW483945B (en) * 1999-11-10 2002-04-21 Nat Science Council Field emission device film deposition manufacture process
DE10018143C5 (de) * 2000-04-12 2012-09-06 Oerlikon Trading Ag, Trübbach DLC-Schichtsystem sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Schichtsystems

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470407C2 (ru) * 2006-08-03 2012-12-20 Крипсервис Сарл Способ и устройство для модификации поверхностей
RU2527113C1 (ru) * 2013-03-04 2014-08-27 Игорь Валерьевич Белашов Способ нанесения аморфного алмазоподобного покрытия на лезвия хирургических скальпелей
RU2532749C1 (ru) * 2013-07-01 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения наноразмерных слоев углерода со свойствами алмаза
RU2532749C9 (ru) * 2013-07-01 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения наноразмерных слоев углерода со свойствами алмаза
RU2651836C1 (ru) * 2017-04-13 2018-04-24 Олег Андреевич Стрелецкий Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы
RU2656312C1 (ru) * 2017-08-14 2018-06-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) Способ нанесения твердых износостойких наноструктурных покрытий из аморфного алмазоподобного углерода

Also Published As

Publication number Publication date
EP1639149A4 (en) 2008-08-06
DE602004023944D1 (de) 2009-12-17
CN1795285A (zh) 2006-06-28
US20070134436A1 (en) 2007-06-14
EP1639149B1 (en) 2009-11-04
JP2007501331A (ja) 2007-01-25
JP4489079B2 (ja) 2010-06-23
IL172000A (en) 2009-09-22
WO2004104263A1 (en) 2004-12-02
CN100554497C (zh) 2009-10-28
ATE447630T1 (de) 2009-11-15
EP1639149A1 (en) 2006-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2114210C1 (ru) Способ формирования углеродного алмазоподобного покрытия в вакууме
IL172000A (en) A method for creating an amorphous carbon coating - extremely hard inside a vacuum
JP2779453B2 (ja) 刃先の成形または修正のための方法および装置
RU2430992C2 (ru) Способ нанесения износостойких покрытий на лопатки компрессора гтд
RU2409703C1 (ru) Способ нанесения покрытий в вакууме на изделия из электропроводных материалов и диэлектриков
JP4449187B2 (ja) 薄膜形成方法
RU2392351C2 (ru) Способ нанесения антифрикционного износостойкого покрытия на изделие из металла или сплава
RU2740591C1 (ru) Способ получения многослойных износостойких алмазоподобных покрытий
JP2004137541A (ja) Ｄｌｃ傾斜構造硬質被膜及びその製造方法
JP2007100133A (ja) 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法
CN111378947B (zh) 一种类金刚石薄膜的制备方法
CN116623129A (zh) 一种基于反向正脉冲技术的高硬度四面体非晶碳膜ta-C涂层的制备方法
RU2430986C2 (ru) Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме
KR102472722B1 (ko) 다이아몬드 공구 및 이의 수명 연장 방법
JP2001192206A (ja) 非晶質炭素被覆部材の製造方法
JPH0565637A (ja) イオンビームスパツタ装置
CN110872697A (zh) Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法
JP2875892B2 (ja) 立方晶窒化ほう素膜の形成方法
RU2570274C1 (ru) Способ получения износостойкого высокотемпературного покрытия
RU2709069C1 (ru) Способ электронно-лучевого нанесения упрочняющего покрытия на изделия из полимерных материалов
RU2757303C1 (ru) Способ получения аморфного наноструктурированного алмазоподобного покрытия
KR101739328B1 (ko) 다기능성 코팅재 및 다기능성 박막층 형성 방법
JP2007100138A (ja) 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法
During Nataliya Pinchuk Dand Oleg Sobol National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, 2 Kyrpychova St., Kharkiv 61002, Ukraine spiritnata@ gmail. com
US20240011145A1 (en) Molybdenum nitride based multilayer coating for wear and friction reduction

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20060516

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070523

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180523