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 PDFInfo
- 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
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.
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)
| 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 |
-
2006
- 2006-10-20 RU RU2006137225/02A patent/RU2334826C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| 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 |