RU2334826C2 - Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий - Google Patents

Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий Download PDF

Info

Publication number
RU2334826C2
RU2334826C2 RU2006137225/02A RU2006137225A RU2334826C2 RU 2334826 C2 RU2334826 C2 RU 2334826C2 RU 2006137225/02 A RU2006137225/02 A RU 2006137225/02A RU 2006137225 A RU2006137225 A RU 2006137225A RU 2334826 C2 RU2334826 C2 RU 2334826C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ion
coating
titanium
vacuum
items
Prior art date
Application number
RU2006137225/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006137225A (ru
Inventor
Виктор Николаевич Лавро (RU)
Виктор Николаевич Лавро
Владислав Иванович Зынь (RU)
Владислав Иванович Зынь
Наталь Генриховна Чумаченко (RU)
Наталья Генриховна Чумаченко
Екатерина Викторовна Бондарева (RU)
Екатерина Викторовна Бондарева
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
Priority to RU2006137225/02A priority Critical patent/RU2334826C2/ru
Publication of RU2006137225A publication Critical patent/RU2006137225A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2334826C2 publication Critical patent/RU2334826C2/ru

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области технологии нанесения тонкопленочных титановых и нитридтитановых декоративных покрытий на глазурованные керамические и полимерные материалы и изделия в вакууме способом ионно-плазменного напыления и может найти применение в производстве строительных материалов и товаров народного потребления. Технический результат - повышение физико-механических, защитно-декоративных свойств изделий и сокращение рабочего цикла нанесения покрытия. Осуществляют ионно-плазменное напыление на подложку катодом из тугоплавкого металла в атмосфере азотсодержащего реакционного газа и выдержку до получения требуемого цветового оттенка. Подложку предварительно подвергают очистке ионной бомбардировкой в тлеющем разряде при температуре 45-50°С в атмосфере инертного газа - аргона в течение 10-15 минут. Напыление покрытия проводят при температуре ниже 200°С. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Изобретение относится к области технологии нанесения тонкопленочных нитридтитановых декоративных покрытий на глазурованные керамические и полимерные материалы и изделия в вакууме способом ионно-плазменного напыления и может найти применение в производстве строительных материалов и товаров народного потребления.
Известен способ нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, где в качестве нижнего слоя наносят карбонитрид TiCN, в качестве промежуточного слоя наносят нитрид титана-циркония TiZrN, а в качестве верхнего слоя наносится нитрид титана TiN / Пат. 2219281 Российская Федерация. МПК С23С 14/00. Способ повышения стойкости режущего инструмента / Табаков В.П., Ширманов Н.А., Смирнов М.Ю., Циркин А.В.; заявитель и патентообладатель Ульяновский государственный технический университет, - №2002128096/02; заявл. 2002.10.18; опубл. 2003.12.20 / [1].
Недостатками данного способа являются трудоемкость и длительность процесса напыления, высокая стоимость материалов.
Известен также способ получения декоративного покрытия на поверхности стекла, керамики и других изделий путем нанесения пленки тугоплавких металлов или их сплавов, позволяющий получить покрытие золотистых оттенков / Пат. 2052539 Российская Федерация. МПК С23С 14/32, 14/00. Способ получения декоративного покрытия на поверхности материалов и изделий / Назаров Ю.Н., Кулешов М.П., Константинов В.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель Науч. - производственная фирма «Химмет», Производственное объединение «Электромеханика». - №93027795/02; заявл. 21.05.93; опубл. 20.01.96, Бюл. №2/ [2].
Недостатками данного способа являются: наличие энергоемкого процесса термообработки изделия в печи при высоких температурах, необходимость использования в качестве основы только материалов с высокой температурой плавления и разложения, получение ограниченного количества оттенков поверхностей.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ получения защитно-декоративного покрытия в вакууме из нитрида титана на изделиях из металла, стекла, керамики, включающий нагрев изделий, электродуговое напыление пленки в азотосодержащей среде, термообработку изделия до получения требуемого цветового оттенка и охлаждение / Пат. 1760987 СССР, МПК С23С 14/34. Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на изделиях из металла, стекла, керамики / Кремко Е.В.; заявитель и патентообладатель Хозрасчетное науч.-производ. творческое предприятие «Витт». - №5005026/21; заявл. 01.10.91; опубл. 07.09.92, Бюл. №33 / [3]. Принят за прототип.
Недостатками данного способа являются: высокое потребление электроэнергии, необходимость поддержания высокой температуры в процессе нанесения покрытия с целью обеспечения хорошего сцепления его с основой, трудность получения заданной цветовой гаммы и повторяемости цветового оттенка на изделиях в серийном производстве, наличие длительного и также энергоемкого процесса термообработки изделия (500-700°С в течение 1-10 ч), в некоторых режимах необходимость весьма дорогой лазерной обработки.
Сущность изобретения - снижение энергозатрат и повышение качества материалов и изделий.
Технический результат - повышение физико-механических, защитно-декоративных свойств изделий и сокращение рабочего цикла нанесения покрытия.
Технический результат достигается тем, что в известном способе получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий, включающий ионно-плазменное напыление на подложку катодом из тугоплавкого металла в атмосфере азотосодержащего реакционного газа и выдержку до получения требуемого цветового оттенка, особенностью является то, что подложку предварительно подвергают очистке ионной бомбардировкой в тлеющем разряде при температуре 45-50°С в атмосфере инертного газа - аргона в течение 10-15 минут, а напыление покрытия проводят при температуре ниже 200°С.
Другой особенностью данного способа является то, что в процессе ионно-плазменного напыления осуществляют регулирование цвета покрытия путем варьирования давления реакционного газа и материала катода.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Реализация заданного режима происходит в вакуумном модуле низкотемпературной очистки «Поток». Эффект энергосбережения по операциям нанесения покрытия из нитрида титана представлен в таблице 1.
Керамические плитки были подвергнуты ионно-плазменному напылению нитридом титана (таблица 2).
Были экспериментально подобраны условия ионно-плазменного напыления, обеспечивающие создание на поверхности декоративного покрытия определенного цвета и фактуры (таблица 3), в основном, путем вариации давления реакционного газа.
Таблица 1
Сравнение энергозатрат при получении TiN покрытия по двум способам
№ п/п Технологические параметры Ед. измерения Прототип (Пат. №1760987) По данной заявке Эффективность разработанного способа
1 Очистка поверхности подложки Дж 1,62·108 4,2·105 в 39 раз меньше
2 Нанесение покрытия Дж 1,62·107 7,56·106 в 2 раза меньше
3 Отжиг Дж 5·106 2,1·104 в 240 раз меньше
Таблица 2
Сравнение технологических параметров предлагаемого способа нанесения металлического покрытия и известных ранее (прототипов)
Технологические параметры Ед. измерения Аналог (Пат. №2052539) Прототип (Пат. №1760987) По данной заявке
Материал для покрытия Ti TiN TiN
Параметры ионной бомбардировки:
Сила тока дуги А - 80-90 1
Напряжение тока дуги В - 1500 300-350
Параметры напыления:
Сила тока дуги А - 80-90 80-90
Напряжение тока дуги В - 120-150 70
Давление реакционного газа Па - - 0,2-0,026
Процесс отжига:
Установка Камерная печь УВНД ННВ-66
Атмосфера в установке Воздушная Газовая - азот Газовая - аргон, азот
Скорость нагрева °С 40-100 - -
Температура °С 200-445 500-700 150-200
Время выдержки (конденсации) мин 5-60 60-600 5
Толщина получаемого покрытия мкм - <5 4-6
Оттенок Золотой Золотой Золотой
Было проведено исследование влияния ионно-плазменного напыления глазурованной поверхности керамических плиток на их свойства.
Керамические плитки после ионно-плазменного напыления, условия которого приведены в табл.3, были испытаны по ГОСТ 27180-86 / ГОСТ 27180-86 (СТ СЭВ 4870-84). Плитки керамические. Методы испытаний / [4]. Качество плиток после испытаний определялось по ГОСТ 6141-91 / ГОСТ 6141-91 (СТ СЭВ 2047-88). Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен. Технические условия./ [5]. Всего было подвергнуто испытаниям более 100 плиток.
В результате исследования установлено следующее:
- ионно-плазменное напыление не влияет на размеры плиток;
- водопоглощение соответствует требованиям ГОСТа;
- после ионно-плазменного напыления повышается прочность на изгиб и твердость по шкале Мооса;
- термическая стойкость керамических плиток с тонкой пленкой металла практически не изменяется.
Таблица 3
Технологические параметры конденсации при напылении специальных декоративных покрытий на изделия из керамики
№ п/п Температура, °С Давление реакционного газа - азота Материал покрытия Цвет покрытия Характеристика покрытия
1 25 (1,5-2)·10-3 TiN Золотой, густой, насыщенный Однородное, плотное, без дефектов
2 150-200 (1,5-2)·10-3 TiN Золотой Однородное, плотное, без дефектов
3 150-200 0,5·10-3 TiN Золотой, бледно-желтый Однородное, плотное, без дефектов
4 150-200 2·10-4 TiN Золотой, бледно-желтый Однородное, плотное, без дефектов
Таблица 4
Свойства керамических плиток с нанесенным металлическим покрытием TiN золотых оттенков.
№ п/п Технологические параметры Ед. измерения Серии испытаний Соответствие ГОСТ 27180-86
1 2 3 4
1 Водопоглощение % 11 11,3 19,4 7,9 соответствует
2 Прочность при изгибе МПа 43,3 - 21,8 65,2 соответствует
3 Химическая стойкость цвет не изменился цвет не изменился, но появились пятна частично соответствует
4 Твердость по шкале Мооса 7 6 6 6 соответствует
5 Термическая стойкость цвет не изменился, трещины отсутствуют соответствует
Данное изобретение кроме строительной отрасли может быть использовано предприятиями авиационно-космической отрасли, атомного машиностроения, инструментального производства, в медицине, стоматологии.
Предлагаемый способ позволяет наносить декоративные покрытия золотых оттенков на материалы, применение которых возможно для оформления интерьеров общественных и административных зданий, изготовления памятных досок, церковных кровель и крестов.
Источники информации
1. Пат. 2219281 Российская Федерация, МПК С23С 14/00. Способ повышения стойкости режущего инструмента. / Табаков В.П., Ширманов Н.А., Смирнов М.Ю., Циркин А.В.; заявитель и патентообладатель Ульяновский государственный технический университет. - №2002128096/02; заявл. 2002.10.18; опубл. 2003.12.20.
2. Пат. 2052539 Российская Федерация. МПК С23С 14/32, 14/00. Способ получения декоративного покрытия на поверхности материалов и изделий. / Назаров Ю.Н., Кулешов М.П., Константинов В.В. и др.; заявитель и патентообладатель Науч.-производственная фирма «Химмет», Производственное объединение «Электромеханика». - №93027795/02; заявл. 21.05.93; опубл. 20.01.96, Бюл. №2.
3. Пат. 1760987 СССР. МПК С23С 14/34. Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на изделиях из металла, стекла, керамики. / Кремко Е.В.; заявитель и патентообладатель Хозрасчетное науч.-производ. творческое предприятие «Витт». - №5005026/21; заявл. 01.10.91; опубл. 07.09.92, Бюл. №33.
4. ГОСТ Р 27180-86 Плитки керамические. Методы испытаний. - введ. 01.01.87. - М.: Изд-тво стандартов, 1986 - 14 с.: ил.
5. ГОСТ Р 6141-91 Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен. Технические условия, взамен ГОСТ 6141-82; введ. 01.07.91. - М.: Изд-тво стандартов, 1991 - 12 с.: ил.

Claims (2)

1. Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий, включающий ионно-плазменное напыление на подложку катодом из титана в атмосфере азотсодержащего реакционного газа и выдержку до получения требуемого цветового оттенка, отличающийся тем, что подложку предварительно подвергают очистке ионной бомбардировкой в тлеющем разряде при температуре 45-50°С в атмосфере инертного газа-аргона в течении 10-15 мин, а напыление покрытия проводят при температуре ниже 200°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе ионно-плазменного напыления осуществляют регулирование цвета покрытия путем варьирования давления реакционного газа и наносимого материала катода.
RU2006137225/02A 2006-10-20 2006-10-20 Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий RU2334826C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137225/02A RU2334826C2 (ru) 2006-10-20 2006-10-20 Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137225/02A RU2334826C2 (ru) 2006-10-20 2006-10-20 Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006137225A RU2006137225A (ru) 2008-05-10
RU2334826C2 true RU2334826C2 (ru) 2008-09-27

Family

ID=39799428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006137225/02A RU2334826C2 (ru) 2006-10-20 2006-10-20 Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334826C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497977C2 (ru) * 2011-11-21 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Способ получения однофазных пленок нитрида титана

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497977C2 (ru) * 2011-11-21 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Способ получения однофазных пленок нитрида титана

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006137225A (ru) 2008-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4555864B2 (ja) 熱放射特性等に優れる溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
KR101021459B1 (ko) 내손상성 등이 우수한 용사 피막 피복 부재 및 그 제조방법
US9133543B2 (en) Coating material for aluminum die casting mold and method for manufacturing the same
JP2008510888A (ja) 金属製品、金属製品の製造方法およびその使用
SG171631A1 (en) A method for the manufacture of a coating
TWI775757B (zh) 熱噴塗構件、及包含氧氟化釔的熱噴塗膜的製造方法
RU2334826C2 (ru) Способ получения защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на поверхности материалов и изделий
US20060019103A1 (en) Corrosion-resistant member and method forproducing same
TWI372140B (en) Method of producing transparent titanium oxide coatings having a rutile structure
RU2549813C1 (ru) Способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия на поверхности изделий из жаропрочных никелевых сплавов.
RU2409701C2 (ru) Способ нанесения керамического покрытия
RU2515714C1 (ru) Способ нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность стального изделия
JP2008174787A (ja) 溶射皮膜形成方法
CN102896842A (zh) 镀膜件及其制造方法
WO2007117603A2 (en) Nanofilm compositions and methods of manufacture and use thereof
US20120164437A1 (en) Coated article and method for making same
SU1760987A3 (ru) Способ получени защитно-декоративных покрытий в вакууме из нитрида титана на издели х из металла, стекла, керамики
CN101994089B (zh) 利用连续式真空溅镀设备形成工件的防污层的方法
US20240183019A1 (en) Freestanding ceramic tile manufacture
JP2957232B2 (ja) 耐熱性および耐火性を有する装飾品
ES2408592T3 (es) Recubrimiento de artículos cerámicos vitrificados por el procedimiento pvd
CN112430812A (zh) 一种采用热喷涂技术制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法
UA38393C2 (ru) Translated By PlajСПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ МЕТАЛЛОВ В ВАКУУМЕ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Aliaj et al. Oxidation behaviour of TiN coatings deposited onto unheated grade 1060 steel substrates by reactive dc magnetron sputtering, in proceedings of
RU2263649C2 (ru) Способ нанесения металлического покрытия на керамический элемент

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121021