RU2680548C1 - Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products - Google Patents
Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680548C1 RU2680548C1 RU2017141526A RU2017141526A RU2680548C1 RU 2680548 C1 RU2680548 C1 RU 2680548C1 RU 2017141526 A RU2017141526 A RU 2017141526A RU 2017141526 A RU2017141526 A RU 2017141526A RU 2680548 C1 RU2680548 C1 RU 2680548C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transparent
- glass
- wear
- aluminum
- coating
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910002111 aluminum magnesium boride Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000006748 scratching Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 241000282575 Gorilla Species 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 carbon ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010060 TiBN Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
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
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
- 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
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Область примененияApplication area
Изобретение относится к области прозрачных износостойких сверхтвердых покрытий, наносимых на прозрачные изделия. Покрытие на основе соединения борида алюминия - магния может использоваться для защиты стекла от царапания и износа в оптических устройствах и экранах дисплеев, т.к. обладает высоким оптическим коэффициентом пропускания в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и низким коэффициентом трения.The invention relates to the field of transparent wear-resistant superhard coatings applied to transparent products. Coating based on aluminum-magnesium boride compounds can be used to protect glass from scratching and wear in optical devices and display screens, as It has a high optical transmittance in the visible and near infrared range and a low coefficient of friction.
Уровень техникиState of the art
Защитные покрытия на поверхности прозрачных материалов предназначены для минимизации степени царапания или износа поверхности при контакте с твердыми предметами, в том числе искусственного и естественного происхождения (пыль, песок). Кроме того, низкий коэффициент трения, повышает износостойкость защитных покрытий, увеличивая срок их службы.Protective coatings on the surface of transparent materials are designed to minimize the degree of scratching or wear of the surface in contact with solid objects, including those of artificial and natural origin (dust, sand). In addition, a low coefficient of friction increases the wear resistance of protective coatings, increasing their service life.
Известен способ RU 2518612 [1] получения покрытий на основе диоксида кремния на стекле, включающий в себя золь-гель метод нанесения тетраалкоксида кремния с суспензией в водном растворе порошка наноалмаза на стекло с последующим нагреванием на воздухе, однако твердость такого покрытия не превышает 10 ГПа.The known method RU 2518612 [1] for the production of coatings based on silicon dioxide on glass, which includes a sol-gel method of applying silicon tetraalkoxide with a suspension in an aqueous solution of nanodiamond powder on glass, followed by heating in air, however, the hardness of such a coating does not exceed 10 GPa.
Самым известным сверхтвердым прозрачным материалом является алмаз (от 70 до 150 ГПа), он является эталоном твердости и используется в качестве индентора при измерениях твердости других материалов в методах Виккерса и Роквелла. Упрочняющие покрытия на основе алмазоподобного углерода (DLC, Diamond-Like Carbon) считаются одними из самых перспективных для увеличения износостойкости различных изделий. Среди различных форм DLC покрытий наиболее твердой является тетраэдрический аморфный углерод (ta-C), кроме того гладкая поверхность такой пленки обеспечивает сравнительно малый коэффициентом трения. В последнее время алмазоподобные DLC покрытия все шире используются в промышленности для упрочнения металлорежущего инструмента наряду с покрытиями на основе нитрида титана TiN, TiAlN, TiBN и др. Основным методом изготовления износостойких покрытий на металлических изделиях является метод электродугового вакуумного напыления, включающий в себя ускорение ионов углерода по направлению к поверхности изделия электрическим полем для увеличения адгезии осаждаемой пленки (патенты RU 2114210, RU 2240376 и др. [2, 3]). При этом использование ускоряющего напряжения для напыления DLC покрытий на прозрачные непроводящие поверхности ограничено с учетом их изоляторных свойств.The most famous superhard transparent material is diamond (from 70 to 150 GPa), it is a standard of hardness and is used as an indenter for measuring the hardness of other materials in the Vickers and Rockwell methods. Diamond-like carbon carbon-based hardening coatings (DLC, Diamond-Like Carbon) are considered one of the most promising for increasing the wear resistance of various products. Among the various forms of DLC coatings, the most solid is tetrahedral amorphous carbon (ta-C), in addition, the smooth surface of such a film provides a relatively low coefficient of friction. Recently, diamond-like DLC coatings are increasingly used in industry for hardening metal-cutting tools, along with coatings based on titanium nitride TiN, TiAlN, TiBN, etc. The main method of manufacturing wear-resistant coatings on metal products is the method of vacuum arc deposition, which includes the acceleration of carbon ions in the direction of the surface of the product by an electric field to increase the adhesion of the deposited film (patents RU 2114210, RU 2240376 and others [2, 3]). Moreover, the use of accelerating voltage for spraying DLC coatings on transparent non-conductive surfaces is limited, taking into account their insulating properties.
Известны алмазоподобные DLC покрытия, наносимые на прозрачные неметаллические покрытия, в том числе на стекло, в качестве его защиты от царапания, повышения твердости и износостойкости (патенты RU 2469002, US 6303226 и др. [4, 5]). В зависимости от условий нанесения пленки, в частности от концентрации водорода, DLC покрытия имеют различную твердость, однако во всех случаях она не превышает 10 ГПа. Основным недостатком DLC покрытий на неметаллических поверхностях является их низкая адгезия к подложке, что может приводить к их отслаиванию. Существует способ ионно-лучевой стимуляции (IBAD, Ion Beam Assistance Deposition) физического осаждения DLC покрытий по улучшению их адгезии на стеклах [6]. Способ заключается в бомбардировке осаждаемого покрытия ионами аргона с ускорением до 30 кВ в процессе нанесения пленки методом электронно-лучевого распыления графита на стеклянную подложку. Ионно-лучевая стимуляция позволяет увеличить адгезию с 3.2 до 44 МПа.Known diamond-like DLC coatings applied to transparent non-metallic coatings, including glass, as its protection against scratching, increasing hardness and wear resistance (patents RU 2469002, US 6303226, etc. [4, 5]). Depending on the conditions of film deposition, in particular on the concentration of hydrogen, DLC coatings have different hardness, but in all cases it does not exceed 10 GPa. The main disadvantage of DLC coatings on non-metallic surfaces is their low adhesion to the substrate, which can lead to their peeling. There is a method of ion beam stimulation (IBAD, Ion Beam Assistance Deposition) of the physical deposition of DLC coatings to improve their adhesion to glasses [6]. The method consists in bombarding the deposited coating with argon ions with an acceleration of up to 30 kV in the process of applying the film by electron beam sputtering of graphite on a glass substrate. Ion beam stimulation allows increasing adhesion from 3.2 to 44 MPa.
В патенте US 20040028906 [7] представлено алмазоподобное углеродное DLC покрытие на стекле для повышения его твердости и стойкости к истиранию. Покрытое неметаллическое изделие, согласно изобретению, имеет повышенную твердость, повышенную стойкость к истиранию и пониженный коэффициент трения по сравнению с теми же свойствами до покрытия изделия. Покрытия DLC толщиной от 1 нм до 5 мкм наносят в камере, заполненной углеводородной плазмой, методом плазменно-иммерсионной ионной имплантации с применением высоко-вольтных электрических импульсов напряжением от 0.5 до 10 кВ.US 20040028906 [7] discloses a diamond-like carbon DLC coating on glass to increase its hardness and abrasion resistance. The coated non-metallic product according to the invention has increased hardness, increased abrasion resistance and reduced friction coefficient compared to the same properties before coating the product. DLC coatings with a thickness of 1 nm to 5 μm are applied in a chamber filled with hydrocarbon plasma by plasma-immersion ion implantation using high-voltage electric pulses with a voltage of 0.5 to 10 kV.
Одним из основных конкурентов DLC покрытий по увеличению износостойкости различных изделий является борид алюминия-магния (ВАМ, AlMgB14), который еще не получил широкого применения в промышленности. В патенте US 7238429 [8] представлен метод нанесения сверхтвердых износостойких покрытий на основе AlMgB14 для применения в микроэлектромеханических системах (МЭМС). Метод формирования ВАМ покрытия, содержащего менее 10 молярных % кислорода, осуществляется методом лазерной абляции (импульсного лазерного осаждения) мишени AlMgB14. Полученные покрытия обладают твердостью по шкале Виккерса Н до 51 ГПа, модулем упругости Юнга Е до 300 ГПа и сверхнизким коэффициентом трения μ=0.04-0.05. Недостатком способа лазерной абляции является неравномерность по толщине и малая площадь покрытия, ограниченная сечением плазменного факела (около 1 см2). Данный метод является лабораторным и не используется в промышленности для получения тонких пленок и покрытий.One of the main competitors of DLC coatings for increasing the wear resistance of various products is aluminum-magnesium boride (BAM, AlMgB 14 ), which has not yet been widely used in industry. In the patent US 7238429 [8] presents a method of applying superhard wear-resistant coatings based on AlMgB 14 for use in microelectromechanical systems (MEMS). The method of forming a VAM coating containing less than 10 molar% of oxygen is carried out by laser ablation (pulsed laser deposition) of an AlMgB 14 target. The resulting coatings have a Vickers hardness of H up to 51 GPa, Young's modulus of elasticity E up to 300 GPa and an ultra-low coefficient of friction μ = 0.04-0.05. The disadvantage of this method of laser ablation is the unevenness in thickness and the small area of the coating, limited by the cross section of the plasma torch (about 1 cm 2 ). This method is a laboratory method and is not used in industry for thin films and coatings.
В работе [9] показано нанесение ВАМ пленки методом высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления мишени AlMgB14, при этом покрытие демонстрирует высокую твердость по шкале Виккерса Н=35-80 ГПа, модуль упругости Юнга Е=250-450 ГПа, коэффициент трения μ=0.05 и энергию адгезионной связи к кремниевой подложке до 18.4 Дж/м2 (сила адгезии ƒ=81.5 МПа). ВАМ пленка в 440 раз превосходит DLC покрытие из тетраэдрического аморфного углерода (ta-C) по энергии адгезии на кремнии, равной 42.1 мДж/м2, и обладает в 4 раза меньшим коэффициентом трения [10].[9] showed the application of a VAM film by high-frequency (HF) magnetron sputtering of an AlMgB 14 target, the coating showing high Vickers hardness N = 35-80 GPa, Young's modulus of elasticity E = 250-450 GPa, friction coefficient μ = 0.05 and the adhesive bond energy to the silicon substrate up to 18.4 J / m 2 (adhesion force ƒ = 81.5 MPa). The BAM film is 440 times superior to the DLC coating of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) in silicon adhesion energy of 42.1 mJ / m 2 and has a 4 times lower friction coefficient [10].
Существует также ряд патентов, в которых представлены устройства (инструменты) с использованием покрытий на основе AlMgB14: порошки со сверхтвердым покрытием (WO 2006001791 [11], RU 2366539 [12]), буровое долото (US 20110168451 [13]), подшипники (WO 2015116272 [14]). До настоящего времени ВАМ покрытия на основе AlMgB14 не использовались для увеличения износостойкости поверхностей прозрачных изделий, используемых в оптических устройствах и экранах дисплеев.There are also a number of patents in which devices (tools) using AlMgB 14 based coatings are presented: superhard powders (WO 2006001791 [11], RU 2366539 [12]), drill bit (US 20110168451 [13]), bearings ( WO 2015116272 [14]). To date, BAM coatings based on AlMgB 14 have not been used to increase the wear resistance of the surfaces of transparent products used in optical devices and display screens.
Наиболее близким аналогом, который принят за прототип, является покрытие на основе алюминий магниевого борида AlMgB14 нанесенное на бритвенные лезвия в патенте US 20130031794 [15]. Бритвенное лезвийное устройство содержит заостренную основу, содержащую, по меньшей мере, один расположенный на ней слой на основе алюминий-магниевого борида AlMgB14, который обеспечивает требуемую твердость и низкий коэффициент трения на краях бритвенных лезвий. Способ получения бритвенного лезвийного устройства включает обеспечение заостренной основы и нанесение на наружную поверхность указанной основы, по меньшей мере, одного слоя на основе алюминий-магниевого борида AlMgB14. Среди методов получения покрытия указаны: конденсация из паровой фазы, химическое осаждение из паровой фазы, магнетронное распыление, и другие подходящие способы, известные в данной области техники. Для увеличения адгезии покрытия на основе AlMgB14 используют адгезивный слой, состоящий в различных исполнениях, из ниобия, хрома, платины, титана или их сплавов.The closest analogue, which is adopted as a prototype, is a coating based on aluminum-magnesium boride AlMgB 14 applied to razor blades in patent US 20130031794 [15]. The razor blade device comprises a pointed base containing at least one layer based on aluminum-magnesium boride AlMgB 14 , which provides the required hardness and low coefficient of friction at the edges of the razor blades. A method of obtaining a razor blade device includes providing a pointed base and applying at least one layer of aluminum-magnesium boride AlMgB 14 to the outer surface of said base. Among the methods for coating are: vapor condensation, chemical vapor deposition, magnetron sputtering, and other suitable methods known in the art. To increase the adhesion of the coatings based on AlMgB 14 , an adhesive layer is used consisting of various versions of niobium, chromium, platinum, titanium or their alloys.
Основным недостатком нанесения покрытия на основе алюминий-магниевого борида AlMgB14 с использованием металлических адгезивных слоев, является не прозрачность металлов и их сплавов в оптическом диапазоне, что препятствует получения прозрачного износостойкого покрытия с высокой адгезией на поверхности прозрачных стеклянных изделий.The main disadvantage of coating on the basis of aluminum-magnesium boride AlMgB 14 using metal adhesive layers is the transparency of metals and their alloys in the optical range, which prevents the formation of a transparent wear-resistant coating with high adhesion on the surface of transparent glass products.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении прозрачного износостойкого покрытия на основе борида алюминия-магния на поверхности прозрачных стеклянных изделий с высокой адгезией, что увеличивает износостойкость и снижает вероятность отслаивания покрытия от поверхности прозрачного изделия.The technical result of the invention is to obtain a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products with high adhesion, which increases wear resistance and reduces the likelihood of peeling of the coating from the surface of the transparent product.
Достигается технический результат за счет того, что при плотности мощности высокочастотного разряда 3-10 Вт/см2 методом высокочастотного магнетронного распыления осуществляют напыление борида алюминия-магния с использованием стехиометрической мишени AlMgB14, расположенной на расстоянии 15-30 мм от упомянутого прозрачного стеклянного изделия.The technical result is achieved due to the fact that at a high-frequency discharge power density of 3-10 W / cm 2, high-frequency magnetron sputtering is used to sputter aluminum-magnesium boride using a stoichiometric AlMgB 14 target located at a distance of 15-30 mm from the aforementioned transparent glass product.
Перечень фигурList of figures
Фиг. 1 Твердость Н и модуль упругости Е в пленке ВАМ на подложке Gorilla® Glass в зависимости от приложенной к индентору нагрузки L. На вставке - зависимость максимальной глубины проникновения индентора hmax от приложенной нагрузки L.FIG. 1 Hardness H and elastic modulus E in the BAM film on a Gorilla ® Glass substrate, depending on the load L. applied to the indenter. On the inset is the dependence of the maximum indenter penetration depth h max on the applied load L.
Фиг. 2 Изменение коэффициента трения μ, глубины проникновения h, сигнала акустической эмиссии АЕ, нагрузки L по длине царапины в пленке ВАМ толщиной 0.79 мкм.FIG. 2 Change in the coefficient of friction μ, penetration depth h, acoustic emission signal AE, load L along the scratch length in the BAM film 0.79 μm thick.
Фиг. 3 Характер разрушения образцов Gorilla® Glass в результате скретч-тестирования при нагрузке около 21 Н: (а) без покрытия и (b) с покрытием пленкой ВАМ толщиной 0.79 мкм.FIG. 3 The nature of the destruction of Gorilla ® Glass samples as a result of scratch testing at a load of about 21 N: (a) without coating and (b) coated with a BAM film 0.79 μm thick.
Покрытия на основе борида алюминия-магния AlMgB14 могут составить конкуренцию DLC покрытиям в области защиты стекла от царапания и износа т.к. обладают высоким оптическим коэффициентом пропускания в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и очень низким коэффициентом трения. DLC покрытия на стекле, согласно прототипу, имеют сопоставимую с пленкой ВАМ на стекле твердость Н и модуль Юнга Е, при этом коэффициент трения μ у ВАМ покрытий значительно меньше чем у DLC покрытий. ВАМ покрытия обладают высокой адгезией на стекле, что снижает вероятность отслаивания покрытий. Достигнутые высокие механические свойства защитных ВАМ пленок ведут к увеличению износостойкости и увеличению срока службы изделий из прозрачных стеклянных подложек.Coating based on aluminum-magnesium boride AlMgB 14 can compete with DLC coatings in the field of protection of glass from scratching and wear. have a high optical transmittance in the visible and near infrared range and a very low coefficient of friction. DLC coatings on glass, according to the prototype, have a hardness H and Young's modulus E comparable to that of BAM film on glass, while the coefficient of friction μ for VAM coatings is much lower than that of DLC coatings. BAM coatings have high adhesion to glass, which reduces the likelihood of peeling of coatings. The achieved high mechanical properties of the protective BAM films lead to an increase in wear resistance and an increase in the service life of products made of transparent glass substrates.
Предлагаемый способ получения прозрачных износостойких сверхтвердых покрытий на поверхность прозрачных изделий, представляет собой ВЧ магнетронное напыление из единой стехиометрической мишени AlMgB14 в вакуумной камере. Для наиболее близкого соответствия стехиометрии напыляемого покрытия и распыляемой мишени, дистанция между мишенью и подложкой значительно сокращается вплоть до области горения магнетронного разряда (15-30 мм) и поддерживается высокая плотность мощности ВЧ магнетронного разряда (3-10 Вт/см2). Нанесение покрытия в режиме баллистического удара распыляемых атомов по напыляемой подложке обеспечивается за счет малого расстояния между подложкой и мишенью и высокой плотности ВЧ энергии, приложенной к мишени. При данных параметрах наблюдается послойный рост покрытия.The proposed method for producing transparent wear-resistant superhard coatings on the surface of transparent products is RF magnetron sputtering from a single stoichiometric AlMgB 14 target in a vacuum chamber. For the closest match to the stoichiometry of the sprayed coating and the sprayed target, the distance between the target and the substrate is significantly reduced up to the burning area of the magnetron discharge (15-30 mm) and a high power density of the RF magnetron discharge is maintained (3-10 W / cm 2 ). Coating in the mode of ballistic impact of atomized atoms on the sprayed substrate is provided due to the small distance between the substrate and the target and the high density of RF energy applied to the target. With these parameters, layer-by-layer coating growth is observed.
Пример исполненияExecution example
Способ получения прозрачного износостойкого покрытия на основе борида алюминия-магния на поверхности прозрачных стеклянных изделий представляет собой нанесение защитной пленки при помощи ВЧ магнетронного напыления из единой стехиометрической мишени AlMgB14.A method of obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products is the application of a protective film using RF magnetron sputtering from a single stoichiometric AlMgB 14 target.
Предварительно мишень диаметром 2 дюйма тренировалась в течении 15 мин при закрытой заслонке, давлении рабочего газа (Ar) 5 мТорр и мощности ВЧ магнетронного разряда 100 Вт (5 Вт/см2). После тренировки мишени заслонка открывалась и подложка (стекло Corning® Gorilla® Glass, в дальнейшем используется сокращение GG) подводилась на расстоянии 15 мм и производилось напыление в течении 10 мин. при тех же параметрах, при этом подложкодержатель специально не нагревался. Полученные ВАМ покрытия являлись прозрачными (коэффициент пропускания выше 80%), толщиной порядка 1 мкм (скорость напыления 100 нм/мин) и обладали следующими механическими характеристиками.Preliminarily, a target with a diameter of 2 inches was trained for 15 min with a shutter shut, a working gas pressure (Ar) of 5 mTorr, and an RF magnetron discharge power of 100 W (5 W / cm 2 ). After training the target, the flap was opened and the substrate (Corning ® Gorilla ® Glass, then used to reduce GG) was applied at a distance of 15 mm and spraying was performed for 10 minutes. with the same parameters, the substrate holder did not specifically heat up. The coatings obtained by YOU were transparent (transmittance above 80%), about 1 μm thick (sputtering
Твердость пленок измерялась CSM Instruments SA нанотвердомером TTX-NHT2 S/N 01-05821 с алмазной пирамидой Берковича, а расчет производился по методу Оливера-Фарра. В Таблице I представлены механические характеристики покрытий, полученные при различных мощностях ВЧ разряда Р и дистанциях d: твердость по шкале Виккерса Н, модуль упругости Юнга Е, доля работы упругой деформации при нано-индентировании η и индекс пластичности Н/Е, полученные при нагрузке 2 мН.The hardness of the films was measured by CSM Instruments SA with a TTX-NHT2 S / N 01-05821 nanohardness meter with a Berkovich diamond pyramid, and the calculation was performed according to the Oliver-Farr method. Table I presents the mechanical characteristics of coatings obtained at various RF discharge powers P and distances d: Vickers hardness N, Young's modulus of elasticity E, fraction of the work of elastic deformation during nanoindentation η, and plasticity index N / E obtained at
Наибольшую твердость (около 20 ГПа) показало покрытие на образце №2, полученное при мощности 100 Вт и дистанции 15 мм. Данное покрытие также продемонстрировало наиболее высокие значения доли работы упругой деформации η=87% и индекса пластичности Н/Е=0.18, что выше полученных нами ранее на Si(100) [8]. На Фиг. 1 изображены твердость Н и модуль Юнга Е для данного образца, измеренные при различных нагрузках от 0.5 до 40 мН. Обе зависимости демонстрируют большой по величине размерный эффект индентирования (ISE, Indentation Size Effect). Твердость Н изменяется незначительно от 9.6 до 11.2 ГПа в диапазоне максимальных испытательных нагрузок от 10 до 40 мН и резко возрастает до 28 ГПа при дальнейшем уменьшении нагрузки до 0.5 мН. Аналогично ведет себя модуль Юнга Е равный 78-86 ГПа при нагрузках 10-40 мН и достигающий 159 ГПа при нагрузке 0.5 мН. На чистом стекле во всем диапазоне максимальных испытательных нагрузок твердость индентирования Н=6.8-7.6 ГПа, а модуль упругости Е изменяется от 66 до 81 ГПа. Таким образом, можно заключить, что, если при больших нагрузках твердость ВАМ покрытия превышает твердость GG в 1.5-2 раза, то при нагрузках менее 10 мН это отношение возрастает до 4.The highest hardness (about 20 GPa) was shown by the coating on sample No. 2, obtained at a power of 100 W and a distance of 15 mm. This coating also showed the highest values of the fraction of elastic deformation η = 87% and the plasticity index H / E = 0.18, which is higher than that obtained by us previously on Si (100) [8]. In FIG. 1 shows hardness H and Young's modulus E for a given sample, measured at various loads from 0.5 to 40 mN. Both dependencies demonstrate a large size indentation size effect (ISE, Indentation Size Effect). Hardness N varies slightly from 9.6 to 11.2 GPa in the range of maximum test loads from 10 to 40 mN and increases sharply to 28 GPa with a further decrease in load to 0.5 mN. The Young's modulus E of 78-86 GPa behaves similarly at loads of 10-40 mN and reaches 159 GPa at a load of 0.5 mN. On clean glass over the entire range of maximum test loads, the indentation hardness is H = 6.8–7.6 GPa, and the elastic modulus E varies from 66 to 81 GPa. Thus, we can conclude that, if at high loads the hardness of the VAM coating exceeds the hardness GG by 1.5-2 times, then at loads less than 10 mN this ratio increases to 4.
DLC покрытия на стекле, описанные в патенте [15], имеют сопоставимые с ВАМ твердость H=15 ГПа и модуль Юнга Е=72 МПа. Однако коэффициент трения μc вплоть до разрушения наших ВАМ покрытий составляет 0.04-0.08 против μс=0.33-0.35 в заявленных DLC пленках. Дополнительным и значительным по величине преимуществом ВАМ пленки по сравнению с покрытием DLC является ее высокая адгезия на стекле.The DLC coatings on glass described in the patent [15] have hardness H = 15 GPa and Young's modulus E = 72 MPa comparable to BAM. However, the friction coefficient μ c up to the destruction of our VAM coatings is 0.04-0.08 against μ s = 0.33-0.35 in the declared DLC films. An additional and significant advantage of the BAM film in comparison with the DLC coating is its high adhesion to the glass.
Для оценки адгезионных свойств покрытия проводились сравнительные склерометрические испытания образца №2 и стекла без покрытия. Для измерения использован CSM Instruments SA micro-scratch Revetest S/N 01-03079 тестер с алмазным Rockwell С индентором с радиусом закругления 200 мкм. ВАМ покрытие на стекле и образец стекла GG были подвергнуты 3 испытаниям с использованием прогрессивной линейно возрастающей нагрузки в диапазоне от 1 до 51 Н. Скорость нарастания приложенной нагрузки составляла 50 Н/мин на длине царапины в 5 мм. В таблице II приведены значения критических нагрузок Lc1, Lc2 и Lc3, которые характеризуют, соответственно, появление трещин, появление сколов/отслоение и, наконец, полное разрушение покрытия.To assess the adhesive properties of the coating, comparative sclerometric tests of sample No. 2 and uncoated glass were performed. The CSM Instruments SA micro-scratch Revetest S / N 01-03079 tester with a Rockwell diamond with an indenter with a radius of curvature of 200 μm was used for measurement. YOU a glass coating and a GG glass sample were subjected to 3 tests using a progressive ramp load in the range from 1 to 51 N. The rate of increase in applied load was 50 N / min over a scratch length of 5 mm. Table II shows the critical loads L c1 , L c2 and L c3 , which characterize, respectively, the appearance of cracks, the appearance of chips / delamination and, finally, the complete destruction of the coating.
Одновременно записывались кривые изменения коэффициента трения μ, глубины проникновения индентора h и сигнала акустической эмиссии при увеличении приложенной нагрузки для стекла GG с покрытием и без него. О появлении трещин в скретч-треке свидетельствует сигнал акустической эмиссии, однако визуально при нагрузках L=3-5 Н на стекле без покрытия они не выявляются. При увеличении нагрузки до 15-24 Н на чистом стекле появляются круговые трещины Герцевского типа, а при нагрузке 20-25 Н возникают боковые трещины и сколы. При достижении нагрузки 28-41 Н происходит катастрофическое разрушение стекла. Вид царапин, полученных в результате скретч тестирования стекла без покрытия и с покрытием ВАМ показан на Фиг. 2.At the same time, the curves of changes in the coefficient of friction μ, the penetration depth of the indenter h and the acoustic emission signal were recorded with an increase in the applied load for GG glass with and without coating. The appearance of cracks in the scratch track is evidenced by the acoustic emission signal, but visually at loads L = 3-5 N they are not detected on the glass without coating. With an increase in load up to 15-24 N, Hertsev type type cracks appear on clean glass, and with a load of 20-25 N lateral cracks and chips appear. Upon reaching a load of 28-41 N, a catastrophic destruction of the glass occurs. A view of scratches resulting from scratch testing of uncoated and BAM coated glass is shown in FIG. 2.
Для образца №2 образование трещин в ВАМ покрытии начинается при нагрузке 3.2-3.6 N, о чем свидетельствует появление сигнала акустической эмиссии. При нагрузках от 13 до 20 Н появляются арочные трещины от растягивающих напряжений в следе индентора. При дальнейшем увеличении нагрузки до 23-25 Н появляются сколы и отслоение покрытия. При достижении нагрузки 39-43 Н происходит полное разрушение ВАМ покрытия, сопровождаемое разрушением подложки из стекла.For sample No. 2, cracking in the VAM coating begins at a load of 3.2-3.6 N, as evidenced by the appearance of an acoustic emission signal. At loads from 13 to 20 N, arched cracks from tensile stresses appear in the trace of the indenter. With a further increase in load up to 23-25 N, chips and peeling of the coating appear. When the load reaches 39-43 N, the BAM coating is completely destroyed, accompanied by the destruction of the glass substrate.
Полное разрушение материала у образца №2 с ВАМ покрытием происходит, в среднем, при больших нагрузках La, нежели у исходного образца Gorilla® Glass, а появление трещин - при меньших Lc2. Нанесенное на стекло жесткое ВАМ покрытие увеличивает нагрузку, при которой происходит раскалывание подложки, т.к. оно обладает в полтора раза бóльшим, чем в стекле, упругим модулем Е (105 GPa по сравнению с 68 GPa). Однако, когезионная прочность ВАМ покрытия, определяющая величину Lc2=25 Н, меньше нежели у стекла. Отсутствие значительных боковых отслоений покрытия свидетельствует о хорошей адгезии ВАМ покрытия к GG подложке.The complete destruction of the material in sample No. 2 with BAM coating occurs, on average, at high La loads than the initial Gorilla ® Glass sample, and cracking occurs at lower L c2 . The hard BAM coating applied to the glass increases the load at which the substrate breaks up, because it has one and a half times greater than in glass elastic modulus E (105 GPa compared to 68 GPa). However, the cohesive strength of the BAM coating, which determines the value of L c2 = 25 N, is less than that of glass. The absence of significant lateral delamination of the coating indicates good adhesion of the BAM coating to the GG substrate.
Расчет адгезионной прочности ВАМ пленок проводился по методу Лягера [16], когда энергия адгезии определяется как величина упругой энергии, запасенной в пленке:The adhesive strength of the BAM films was calculated according to the Lager method [16], when the adhesion energy is determined as the value of the elastic energy stored in the film:
где t - толщина пленки, а компоненты тензора деформаций εik выражаются через компоненты тензора напряжений, выведенные Гамильтоном и Гудманом [17, 18]:where t is the film thickness, and the components of the strain tensor ε ik are expressed in terms of the components of the stress tensor derived by Hamilton and Goodman [17, 18]:
Радиус кривизны r механического контакта между индентором и пленкой определяется по формуле Герца [19]:The radius of curvature r of the mechanical contact between the indenter and the film is determined by the Hertz formula [19]:
Подставляя в эту формулу модули Юнга и коэффициенты Пуассона, соответственно для пленки (индекс ВАМ) и стекла (GG), EBAM=78 МПа, EGG=68 МПа, νBAM=0.25, νGG=0.22, радиус индентора R=200 мкм, толщину пленки t=0.79 мкм, критическую нагрузку Lc2=25 Н и коэффициент трения μc2=0.05 мы получаем значение rc2=46 мкм и оценку для энергии адгезии W=6.4 Дж/м2.Substituting the Young's moduli and Poisson's ratios in this formula, respectively for the film (VAM index) and glass (GG), E BAM = 78 MPa, E GG = 68 MPa, ν BAM = 0.25, ν GG = 0.22, indenter radius R = 200 μm, film thickness t = 0.79 μm, critical load L c2 = 25 N and friction coefficient μ c2 = 0.05, we obtain the value r c2 = 46 μm and the estimate for the adhesion energy W = 6.4 J / m 2 .
Сила адгезии пленки на подложкеThe adhesion strength of the film on the substrate
выражается через продольную компоненту тензора сдвиговых напряжений σхх следующим образом:expressed through the longitudinal component of the shear stress tensor σ xx as follows:
Принимая в расчет критическую нагрузку Lc2=25 N и вычисленное выше значение rc2=46 мкм для силы адгезии пленки ВАМ на GG подложке мы получаем оценку ƒ=108 МПа.Taking into account the critical load L c2 = 25 N and the value of r c2 = 46 μm calculated above for the adhesion force of the BAM film on a GG substrate, we obtain the estimate ƒ = 108 MPa.
Полученные защитные ВАМ покрытия на стекле обладают твердостью в 1.5-2 раза превышающей твердость Gorilla® Glass при нагрузках более 10 мН и в 4 раза - при меньших нагрузках. Они также заметно увеличивают нагрузку, при которой происходит раскалывание подложки при царапании. Защищая стекла от царапания и износа, пленки ВАМ могут составить конкуренцию алмазоподобным DLC покрытиям, т.к. обладают высоким оптическим коэффициентом пропускания в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, очень низким коэффициентом трения и высокой адгезией к стеклянной подложке.The obtained VAM protective coatings on glass have a hardness of 1.5-2 times higher than the hardness of Gorilla ® Glass at loads of more than 10 mN and 4 times at lower loads. They also significantly increase the load at which cracking of the substrate occurs. By protecting the glass from scratching and wear, BAM films can compete with diamond-like DLC coatings, as possess high optical transmittance in the visible and near infrared range, very low friction coefficient and high adhesion to the glass substrate.
В предлагаемом способе обеспечивается повышенная в 2.5 раза (108 к 44 МПа) сила адгезии ƒ прозрачного износостойкого покрытия на стекле по сравнению с DLC покрытием [6] с подслоем полученного методом ионной бомбардировки.The proposed method provides an increased 2.5-fold (108 to 44 MPa) adhesion force ƒ of a transparent wear-resistant coating on glass as compared to a DLC coating [6] with a sublayer obtained by ion bombardment.
БИБЛИОГРАФИЯBIBLIOGRAPHY
[1] Орлова Л.А., Степко А.А., Чайникова А.С., Винокуров Е.Г., Попович Н.В., Способ получения покрытий на основе диоксида кремния, Патент РФ 2518612 С1, дата приоритета от 12.03.2013 (2014)[1] Orlova LA, Stepko AA, Chaynikova AS, Vinokurov EG, Popovich NV, Method for producing coatings based on silicon dioxide, RF Patent 2518612 C1, priority date from 12.03 .2013 (2014)
[2] Гончаренко В.П., Колпаков А.Я., Маслов А.И., Способ формирования углеродного алмазоподобного покрытия в вакууме, Патент РФ 2114210, дата приоритета от 30.05.1997 (1998)[2] Goncharenko VP, Kolpakov A.Ya., Maslov AI, Method for forming a carbon diamond-like coating in vacuum, RF Patent 2114210, priority date 05/30/1997 (1998)
[3] Колпаков А.Я., Инкин В.Н., Уханов С.И., Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме, Патент РФ 2240376, дата приоритета от 22.05.2003 (2004)[3] Kolpakov A.Ya., Inkin VN, Ukhanov SI, Method for forming a superhard amorphous carbon coating in a vacuum, RF Patent 2240376, priority date May 22, 2003 (2004)
[4] Петрмихль Р.Х., Ван Ц.П., Мерфи Н.П., Фрати М., Нунес-Регейро X., Способ получения термообработанного изделия с покрытием при использовании алмазоподобного углеродного (die) покрытия и защитной пленки, Патент РФ 2469002, дата приоритета от 24.04.2008 (2012)[4] Petrmichl R.Kh., Van C.P., Murphy N.P., Frati M., Nunes-Regeiro X., A method for producing a heat-treated coated product using a diamond-like carbon (die) coating and a protective film, Patent RF 2469002, priority date 04.24.2008 (2012)
[5] Vijayen S., Highly tetrahedral amorphous carbon coating on glass US Patent No. 6303226 B2 date of patent: 30.03.2003 (2003).[5] Vijayen S., Highly tetrahedral amorphous carbon coating on glass US Patent No. 6303226 B2 date of patent: 03/30/2003 (2003).
[6] Funada Y., Awazu K., Yasui H., Sugita Т., Adhesion strength of DLC films on glass with mixing layer prepared by IBAD, Surface and Coatings Technology 128-129, 308-312 (2000).[6] Funada Y., Awazu K., Yasui H., Sugita T., Adhesion strength of DLC films on glass with mixing layer prepared by IBAD, Surface and Coatings Technology 128-129, 308-312 (2000).
[7] Anderson J., Coates D., Diamond-like carbon coating on glass and plastic for added hardness and abrasion resistance, US Patent No. 20040028906 Al, date of patent: 12.02.2004, (2004)[7] Anderson J., Coates D., Diamond-like carbon coating on glass and plastic for added hardness and abrasion resistance, US Patent No. 20040028906 Al, date of patent: 02/12/2004, (2004)
[8] Cook B.A., Tian Y., Harringa J.L., Constant A.P., Russell A.M., and Molian P.A., Ultra-hard low friction coating based on AlMgB14 for reduced wear of MEMS and other tribological components and system, US Patent No. 7238429 B2, date of patent: 03.07.2007, (2007).[8] Cook BA, Tian Y., Harringa JL, Constant AP, Russell AM, and Molian PA, Ultra-hard low friction coating based on AlMgB 14 for reduced wear of MEMS and other tribological components and system, US Patent No. 7238429 B2, date of patent: 07/03/2007, (2007).
[9] Grishin A.M., Khartsev S.I., Böhlmark J., Ahlgren M., JETP Letters, 100, 10, 680-687 (2015)[9] Grishin A.M., Khartsev S.I., Böhlmark J., Ahlgren M., JETP Letters, 100, 10, 680-687 (2015)
[10] Grierson D.S., Nanotribological properties of nanostructured hard carbon thin films, PhD Thesis, University of Wisconsin-Madison (2008)[10] Grierson D.S., Nanotribological properties of nanostructured hard carbon thin films, PhD Thesis, University of Wisconsin-Madison (2008)
[11] Toth R. E., Method for consolidating tough coated hard powders, WO Patent No. 2006001791 A1, date of patent: 05.01.2006, (2006)[11] Toth R. E., Method for consolidating tough coated hard powders, WO Patent No. 2006001791 A1, date of patent: 01/05/2006, (2006)
[12] Toc P.Э. Способ уплотнения твердых порошков с жестким покрытием, Патент РФ 2366539, дата приоритета 10.06.2004, (2009)[12] Toc P.E. The method of compaction of solid powders with a hard coating, RF Patent 2366539, priority date 10.06.2004, (2009)
[13] DiGiovanni А.А., Dick A.J., Boron Aluminum Magnesium Coating for Earth-Boring Bit, US Patent No. 20110168451 A1, date of patent: 14.07.2011, (2011)[13] DiGiovanni A.A., Dick A.J., Boron Aluminum Magnesium Coating for Earth-Boring Bit, US Patent No. 20110168451 A1, date of patent: 07/14/2011, (2011)
[14] Sears J.W., Ghanime G.H., Fisher K.L., Bearing having components fabricated from a AlMgB14 containing ceramic matrix composite, WO Patent No. 2015116272 A1, date of patent: 27.10.2015, (2015)[14] Sears JW, Ghanime GH, Fisher KL, Bearing having components fabricated from a AlMgB 14 containing ceramic matrix composite, WO Patent No. 2015116272 A1, date of patent: 10.27.2015, (2015)
[15] Duff R.R., Parker J.S., Ju Y., Wang X., Razor blades with aluminum magnesium boride (AlMgBi4)-based coatings, US Patent No. 20130031794 A1, Date of patent: 07.02.2013 (2013)[15] Duff R.R., Parker J.S., Ju Y., Wang X., Razor blades with aluminum magnesium boride (AlMgBi4) -based coatings, US Patent No. 20130031794 A1, Date of patent: 02/07/2013 (2013)
[16] Laugier M.T., An energy approach to the adhesion of coatings using the scratch test Thin Solid Films, 117, 243-249 (1984).[16] Laugier M.T., An energy approach to the adhesion of coatings using the scratch test Thin Solid Films, 117, 243-249 (1984).
[17] Hamilton G.M., Goodman L.E., The stress field created by a circular sliding contact J. Appl. Mech., 33, 371-376(1966).[17] Hamilton G.M., Goodman L.E., The stress field created by a circular sliding contact J. Appl. Mech., 33, 371-376 (1966).
[18] Hamilton G.M., Explicit Equations for the Stresses Beneath a Sliding Spherical Contact, Proc. Inst. Mech. Eng. С, 197C, 53-59 (1983)[18] Hamilton G.M., Explicit Equations for the Stresses Beneath a Sliding Spherical Contact, Proc. Inst. Mech Eng. S, 197C, 53-59 (1983)
[19] Hertz H. Gesammelte Werke ed. Lenard P. Leipzig: J A Barth, 155-196. (1895)[19] Hertz H. Gesammelte Werke ed. Lenard P. Leipzig: J A Barth, 155-196. (1895)
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017141526A RU2680548C1 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017141526A RU2680548C1 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680548C1 true RU2680548C1 (en) | 2019-02-22 |
Family
ID=65479370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017141526A RU2680548C1 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680548C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115372188A (en) * | 2022-09-23 | 2022-11-22 | 兰州大学 | Second-generation high-temperature superconducting tape interface strength testing method based on scratch method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040028906A1 (en) * | 2000-01-04 | 2004-02-12 | Anderson Jerrel Charles | Diamond-like carbon coating on glass and plastic for added hardness and abrasion resistance |
| CN201924072U (en) * | 2010-11-12 | 2011-08-10 | 北大方正集团有限公司 | Conducting film preparation device |
| US20130031794A1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-02-07 | Duff Jr Ronald Richard | RAZOR BLADES WITH ALUMINUM MAGNESIUM BORIDE (AlMgB14)-BASED COATINGS |
| RO129650A2 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-30 | Aeg Progresiv S.R.L. | Materials and methods for carrying out gradual and complex tribologic layers in vacuum for coating metal objects subjected to friction |
| RU2608858C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-25 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" (ОАО "РКК "Энергия") | Glass with optically transparent protective coating and method of its production |
-
2017
- 2017-11-28 RU RU2017141526A patent/RU2680548C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040028906A1 (en) * | 2000-01-04 | 2004-02-12 | Anderson Jerrel Charles | Diamond-like carbon coating on glass and plastic for added hardness and abrasion resistance |
| CN201924072U (en) * | 2010-11-12 | 2011-08-10 | 北大方正集团有限公司 | Conducting film preparation device |
| US20130031794A1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-02-07 | Duff Jr Ronald Richard | RAZOR BLADES WITH ALUMINUM MAGNESIUM BORIDE (AlMgB14)-BASED COATINGS |
| RO129650A2 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-30 | Aeg Progresiv S.R.L. | Materials and methods for carrying out gradual and complex tribologic layers in vacuum for coating metal objects subjected to friction |
| RU2608858C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-25 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" (ОАО "РКК "Энергия") | Glass with optically transparent protective coating and method of its production |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115372188A (en) * | 2022-09-23 | 2022-11-22 | 兰州大学 | Second-generation high-temperature superconducting tape interface strength testing method based on scratch method |
| CN115372188B (en) * | 2022-09-23 | 2023-10-20 | 兰州大学 | Second-generation high-temperature superconducting tape interface strength testing method based on scratch method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lackner et al. | Microscale interpretation of tribological phenomena in Ti/TiN soft-hard multilayer coatings on soft austenite steel substrates | |
| Kot et al. | The tribological phenomena of a new type of TiN/aC: H multilayer coatings | |
| Field et al. | Strength, fracture and friction properties of diamond | |
| Nordin et al. | Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN | |
| Ou et al. | Hard yet tough CrN/Si3N4 multilayer coatings deposited by the combined deep oscillation magnetron sputtering and pulsed dc magnetron sputtering | |
| EP1984152B1 (en) | Method for producing a multi-layer coating for razor blades | |
| Beake et al. | Nano-impact testing of TiFeN and TiFeMoN films for dynamic toughness evaluation | |
| Ahmed et al. | Control of the damage resistance of nanocomposite TiSiN coatings on steels: Roles of residual stress | |
| Kao et al. | Microstructures and mechanical properties evaluation of TiAlN/CrSiN multilayered thin films with different bilayer periods | |
| Ge et al. | Tribological behaviors of a magnetron sputtered CrSiN coating under ambient air and wet environments | |
| Beresnev et al. | Physical and mechanical properties of (Ti–Zr–Nb) N coatings fabricated by vacuum-arc deposition | |
| Anwar et al. | Multilayer composite ceramic-metal thin film: Structural and mechanical properties | |
| Niu et al. | Structure and tribological behavior of GLCH/nitride coupled coatings on Ti6Al4V by nitriding and magnetron sputtering | |
| Luo et al. | Low friction coefficient of superhard nc-TiC/aC: H nanocomposite coatings deposited by filtered cathodic vacuum arc | |
| RU2680548C1 (en) | Method for obtaining a transparent wear-resistant coating based on aluminum-magnesium boride on the surface of transparent glass products | |
| Li et al. | Investigation of mechanical and tribological properties of super-thick DLC films with different modulation ratios prepared by PECVD | |
| Meszaros et al. | Effect of thermal annealing on the mechanical properties of low-emissivity physical vapor deposited multilayer-coatings for architectural applications | |
| Ding et al. | Microstructure, mechanical and tribological properties of Ti doped ta-C films deposited by a hybrid coating system | |
| Zhou et al. | Improvement in load support capability of aC (Al)-based nanocomposite coatings by multilayer architecture | |
| Aouadi et al. | The effect of bilayer periods and their thickness in magnetron sputtering protective multilayer coatings for tribological applications | |
| Shi et al. | Fretting wear behavior of graphite-like carbon films with bias-graded deposition | |
| Zhang et al. | Structure, mechanical, and sand erosion behavior of TiN/Ti coating deposited at various temperature | |
| He et al. | Toughness measurement and toughening mechanisms of arc ion plating Cr2O3 films treated by annealing | |
| KR20230082022A (en) | Hard carbon coating with improved adhesion by HiPIMS and manufacturing method thereof | |
| Liu et al. | Tribological properties and corrosion resistance of CrSiN coatings prepared via hybrid HiPIMS and DCMS |