RU2685913C1 - Vacuum arc method of coating application - Google Patents
Vacuum arc method of coating application Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685913C1 RU2685913C1 RU2018133944A RU2018133944A RU2685913C1 RU 2685913 C1 RU2685913 C1 RU 2685913C1 RU 2018133944 A RU2018133944 A RU 2018133944A RU 2018133944 A RU2018133944 A RU 2018133944A RU 2685913 C1 RU2685913 C1 RU 2685913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- carbide
- vacuum
- cathode
- minutes
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 241000218657 Picea Species 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/46—Control electrodes, e.g. grid; Auxiliary electrodes
- H01J1/48—Control electrodes, e.g. grid; Auxiliary electrodes characterised by the material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам нанесения покрытий вакуумно-дуговым испарением и может быть использовано при производстве триботехнических изделий (подшипники скольжения) и металлорежущего инструмента (сменные многогранные пластины, сверла, фрезы) с функциональными покрытиями, полученными с использованием легированных карбидных соединений.The invention relates to methods for coating vacuum-arc evaporation and can be used in the manufacture of tribological products (bearings) and metal-cutting tools (interchangeable polyhedral plates, drills, cutters) with functional coatings obtained using doped carbide compounds.
Известен способ нанесения из газовой фазы (PVD-слой) на поверхность поршневого кольца износостойкого покрытия, содержащего осажденные одновременно карбиды хрома, титана, вольфрама, толщиной до 10 мкм.A known method of applying from the gas phase (PVD-layer) on the surface of the piston ring wear-resistant coating containing precipitated simultaneously carbides of chromium, titanium, tungsten, with a thickness of 10 microns.
(RU 2574563, С23С 14/06, С23С 14/24, опубликовано 10.02.2016)(RU 2574563, C23C 14/06, C23C 14/24, published 02/10/2016)
Однако, для обеспечения максимально возможных значений служебных характеристик покрытия информация о составе композиционного катода-мишени, способе его получения и режимах осуществления процесса нанесения покрытия в описание охранного документа не раскрыты, т.е. являются неизвестными.However, to ensure the maximum possible values of the service characteristics of the coating, information about the composition of the composite target cathode, the method of its production and the modes of the coating process in the description of the security document are not disclosed, i.e. are unknown.
Технология получения композиционных многокомпонентных катодов-мишеней, содержащих смесь тугоплавкие компонентов различного состава, будут в значительной степени определять стабильность режимов осуществления процесса нанесения покрытия и, следовательно, качество нанесенного покрытия.The technology of obtaining composite multicomponent cathodes-targets containing a mixture of refractory components of different composition will largely determine the stability of the modes of the coating process and, therefore, the quality of the applied coating.
Известен способ изготовления композиционного катода-мишени для ионно-плазменного напыления, включающий приготовление порошковой смеси, прессование заготовок, последующее их спекание в вакууме, причем дисперсность исходных порошков составляет 40-120 мкм, прессование заготовок ведут до пористости 15-20%, нагрев до температуры спекания ведут со скоростью 2-3°С/мин, а спекание ведут при температуре 1000-1250°С в течение 1-3 часов.A known method of manufacturing a composite cathode target for ion-plasma spraying, including the preparation of the powder mixture, pressing of the workpieces, their subsequent sintering in vacuum, and the dispersion of the original powders is 40-120 μm, pressing the workpieces to 15-20%, heating to temperature sintering lead with a speed of 2-3 ° C / min, and sintering is carried out at a temperature of 1000-1250 ° C for 1-3 hours.
(RU 2421844, С23С 14/00, опубликовано 20.06.2011)(RU 2421844, C23C 14/00, published on June 20, 2011)
Недостатком известного способа, предназначенного для получения катодов-мишеней на основе титана с добавками меди и кремния, является невозможность его применения для изготовления катодов-мишеней на основе карбида вольфрама из-за невозможности достижения требуемых механических характеристик материала.The disadvantage of this method, designed to produce cathodes-targets based on titanium with the addition of copper and silicon, is the impossibility of its use for the manufacture of cathodes-targets based on tungsten carbide due to the impossibility of achieving the required mechanical characteristics of the material.
Известен способ вакуумно-дугового нанесения покрытия, включающий испарение материала катода-мишени при воздействии дугового разряда, причем испарение ведут при воздействии на поверхность катода-мишени магнитным полем, силовые линии которого пересекают поверхность испарения преимущественно вертикально (в пределах ± 30 градусов относительно нормали)The known method of vacuum-arc coating, including the evaporation of the target cathode material when exposed to an arc discharge, and evaporation is carried out when a magnetic field is applied to the target cathode surface, the field lines of which intersect the evaporation surface mostly vertically (within ± 30 degrees relative to the normal)
(US 6334405, С23С 14/35, опубликовано 01.01.2001)(US 6334405, С23С 14/35, published 01.01.2001)
Однако использование известного способа для нанесения покрытия покрытий с использованием катода-мишени на основе карбида вольфрама не обеспечивает получение качественного покрытия из-за повышенного образования капельной фазы.However, the use of a known method for applying coatings using a tungsten carbide-based cathode does not provide a high-quality coating due to the increased formation of the droplet phase.
Наиболее близким по технической сущности является вакуумно-дуговой способ нанесения покрытия на изделие при управления траекторией движения катодного пятна вакуумно-дугового источника плазмы с использованием магнитной системы, состоящей из магнитопровода и двух катушек с токами противоположного направления, при реализации которого изменением соотношения токов в катушках регулируют кривизну линий магнитного поля, что обеспечивает контролируемое изменение радиуса траектории движения катодного пятна вакуумной дуги.The closest in technical essence is a vacuum-arc method of coating a product while controlling the cathode spot motion trajectory of a vacuum-arc plasma source using a magnetic system consisting of a magnetic core and two coils with currents of the opposite direction, while realizing it changes the current ratio in the coils curvature of the magnetic field lines, which provides a controlled change in the radius of the trajectory of the cathode spot of a vacuum arc.
(RU 2013151829, С23С 14/35, опубликовано 27.05.2015)(RU 2013151829, С23С 14/35, published on 05/27/2015)
Однако использование известного способа для нанесения покрытия с использованием катода-мишени из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама типа Т15К6, легированного карбидом титана и кобальтом, не обеспечивает получение качественного износостойкого долговечного покрытия из-за повышенного образования капельной фазы в результате неравномерной выработки катода-мишени, что связано как с не оптимальным соотношением компонентов катода-мишени, так и с пористостью материала катода-мишени.However, the use of a known method for coating using a target cathode of sintered hard alloy based on tungsten carbide type T15K6 doped with titanium carbide and cobalt does not provide high-quality wear-resistant durable coating due to the increased formation of the droplet phase as a result of uneven development of the target cathode This is due to both the optimal ratio of the components of the target cathode and the porosity of the target cathode material.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание вакуумно-дугового способа, обеспечивающего получение качественного покрытия с повышенными износостойкостью, долговечностью и коррозионной стойкостью при одновременном воздействии на покрытие истирающих нагрузок и коррозионно-активных сред.The task and the technical result of the invention is to create a vacuum-arc method, providing high-quality coating with increased wear resistance, durability and corrosion resistance while simultaneously affecting the coating with abrasive loads and corrosive media.
Технический результат достигают тем, что вакуумно-дуговой способ нанесения покрытия включает изготовление катода-мишени путем приготовления порошковой смеси, прессования заготовок и их вакуумного спекания и вакуумно-дуговое испарение катода-мишени с формированием покрытия на изделии, причем для изготовления порошковой смеси используют порошки из карбида титана, карбида хрома, кобальта, никеля, железа, молибдена, серы и карбида вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид хрома Cr2C3 0,5-20, карбид титана TiC 0,5-20, карбид кремния SiC 0,3-10, кобальт Со 8-12, никель Ni 0,5-5, железо Fe≤0,1, молибден Мо≤0,1, сера S≤0,1, карбид вольфрама WC остальное; которые смешивают в барабане при вращении со скоростью 300-400 об/мин и температуре 40-80°С в течение 120-900 сек, вводят в смесь 4-12 мас. % пластификатора при перемешивании в течение 10-12 мин со скоростью 30-40 об/мин и температуре 24-35°С, гранулируют до размеров гранул 50-300 мкм и сушат при температуре 90-110°С, прессование заготовок ведут при давлении 30-35 МПа в течение 20-40 сек до пористости <1%, вакуумное спекание ведут в два этапа, сначала нагревают заготовку за 100 мин до температуры 900-1000°С и выдерживают в течение 5-12 мин, затем нагревают за 130 мин до температуры 1450-1600°С, выдерживают в течение 120 мин и охлаждают сначала до 800°С за 60 мин, а затем вместе с печью до комнатной температуры, а нанесения покрытия включает нагрев изделия до температуры 430-450°С, зажигание вакуумно-дугового разряда, образование катодного пятна вакуумной дуги, формирование управляющего катодным пятном магнитного поля и изменение кривизны сформированного магнитного поля в процессе нанесения покрытия.The technical result is achieved by the fact that the vacuum-arc coating method includes the manufacture of a target cathode by preparing a powder mixture, pressing the blanks and vacuum sintering them, and vacuum-arc evaporation of the target cathode to form a coating on the product, and titanium carbide, chromium carbide, cobalt, nickel, iron, molybdenum, sulfur and tungsten carbide in the following ratio, wt. %: chromium carbide Cr 2 C 3 0.5-20, titanium carbide TiC 0.5-20, silicon carbide SiC 0.3-10, cobalt Co 8-12, nickel Ni 0.5-5, iron Fe≤0 , 1, molybdenum Mo≤0.1, sulfur S≤0.1, tungsten carbide WC the rest; which are mixed in the drum during rotation with a speed of 300-400 rpm and a temperature of 40-80 ° C for 120-900 seconds, is introduced into the mixture of 4-12 wt. % plasticizer with stirring for 10-12 minutes at a speed of 30-40 rpm and a temperature of 24-35 ° C, granulated to a grain size of 50-300 μm and dried at a temperature of 90-110 ° C, pressing the blanks is carried out at a pressure of 30 -35 MPa for 20-40 seconds to porosity <1%, vacuum sintering is carried out in two stages, first heat the workpiece for 100 minutes to a temperature of 900-1000 ° C and hold for 5-12 minutes, then heat for 130 minutes to temperature 1450-1600 ° C, incubated for 120 min and cooled first to 800 ° C for 60 min, and then with the oven to room temperature, and applied The coating includes heating the product to a temperature of 430–450 ° C, igniting a vacuum-arc discharge, forming a cathode spot of a vacuum arc, forming a magnetic field controlling a cathode spot, and changing the curvature of the formed magnetic field during the coating process.
Технический результат также достигают тем, что размеры частиц порошков в смеси составляют, мкм: карбида хрома 1-4 мкм, карбида титана 1-4 мкм, карбида кремния 3-5 мкм, кобальта 1-2,5 мкм, никеля 1-2,5 мкм, железа 1-2,5 мкм, молибдена 1-2,5 мкм, серы до 5 мкм, карбида вольфрама - 50% частиц 0,8-1 мкм, 50% частиц 0,4-0,6 мкм; в качестве пластификатора используют изопропиловый спирт; формирование управляющего катодным пятном магнитного поля и изменение его кривизны ведут изменением соотношения имеющих разное направление токов питания двух магнитных катушек, размещенных на магнитопроводе соосно катоду-мишени, от 1:1 до 1:0,2.The technical result is also achieved by the fact that the particle sizes of the powders in the mixture are, μm: chromium carbide 1-4 μm, titanium carbide 1-4 μm, silicon carbide 3-5 μm, cobalt 1-2.5 μm, nickel 1-2, 5 microns, iron 1-2.5 microns, molybdenum 1-2.5 microns, sulfur up to 5 microns, tungsten carbide - 50% of particles 0.8-1 microns, 50% of particles 0.4-0.6 microns; isopropyl alcohol is used as a plasticizer; the formation of a magnetic field controlling a cathode spot and a change in its curvature lead to a change in the ratio of the supply currents of two magnetic coils, which are located in different directions, placed on the magnetic core coaxially with the target cathode, from 1: 1 to 1: 0.2.
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.The invention can be illustrated by the following example.
Для изготовления порошковой смеси используют порошки из карбида титана, карбида хрома, кобальта, никеля, железа, молибдена, серы и карбида вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид хрома Cr2C3 0,5-20, карбид титана TiC 0,5-20, карбид кремния SiC 0,3-10, кобальт Со 8-12, никель Ni 0,5-5, железо Fe≤0,1, молибден Мо≤0,1, сера S≤0,1, карбид вольфрама WC остальное. Качественный состав порошковой смеси для изготовления катода-мишени и соотношение компонентов обеспечивают повышение твердости, устойчивость получаемого с его использованием покрытия к абразивному и гидроабразивному износу, а также износу в условиях фреттинг-коррозии, и снижают коэффициент трения.For the manufacture of the powder mixture using powders of titanium carbide, chromium carbide, cobalt, nickel, iron, molybdenum, sulfur and tungsten carbide in the following ratio of components, wt. %: chromium carbide Cr 2 C 3 0.5-20, titanium carbide TiC 0.5-20, silicon carbide SiC 0.3-10, cobalt Co 8-12, nickel Ni 0.5-5, iron Fe≤0 , 1, molybdenum Mo≤0.1, sulfur S≤0.1, tungsten carbide WC the rest. The qualitative composition of the powder mixture for the manufacture of the target cathode and the ratio of components increase the hardness, the resistance of the coating obtained with its use to abrasive and hydroabrasive wear, as well as wear under fretting corrosion conditions, and reduce the coefficient of friction.
Оптимальными для спекаемости и стабильной работы катода-мишени являются размеры частиц порошков в смеси, которые составляют, мкм: карбида хрома 1-4 мкм, карбида титана 1-4 мкм, карбида кремния 3-5 мкм, кобальта 1-2,5 мкм, никеля 1-2,5 мкм, железа 1-2,5 мкм, молибдена 1-2,5 мкм, серы до 5 мкм, карбида вольфрама - 50% частиц 0,8-1 мкм, 50% частиц 0,4-0,6 мкм.Optimal for sintering and stable operation of the target cathode are the particle sizes of the powders in the mixture, which are, microns: chromium carbide 1-4 microns, titanium carbide 1-4 microns, silicon carbide 3-5 microns, cobalt 1-2.5 microns, Nickel 1-2.5 microns, iron 1-2.5 microns, molybdenum 1-2.5 microns, sulfur up to 5 microns, tungsten carbide - 50% of particles 0.8-1 microns, 50% of particles 0.4-0 , 6 microns.
Для изготовления заготовок порошковую смесь перешивают в барабане при вращении со скоростью 300-400 об/мин и температуре 40-80°С в течение 120-900 сек, вводят в смесь 4-12 мас. % пластификатора (изопропиловый спирт) при перемешивании в течение 10-12 мин со скоростью 30-40 об/мин и температуре 24-35°С, гранулируют до размеров гранул 50-300 мкм и сушат при температуре 90-110°С. Указанные режима осуществления способа по изобретению являются оптимальными для проведения последующих операций прессования и спекания.For the manufacture of blanks powder mixture alter in the drum during rotation with a speed of 300-400 rpm and a temperature of 40-80 ° C for 120-900 seconds, injected into the mixture of 4-12 wt. % plasticizer (isopropyl alcohol) with stirring for 10-12 minutes at a speed of 30-40 rpm and a temperature of 24-35 ° C, granular to granule sizes of 50-300 μm and dried at a temperature of 90-110 ° C. These modes of implementation of the method according to the invention are optimal for the subsequent operations of pressing and sintering.
Прессование заготовок ведут при давлении 30-35 МПа в течение 20-40 сек до пористости<1%, а вакуумное спекание ведут в два этапа. На первом этапе т заготовку нагреваю за 100 мин до температуры 900-1000°С и выдерживают в течение 5-12 мин. На втором этапе заготовку нагревают за 130 мин до температуры 1450-1600°С, выдерживают в течение 120 мин и охлаждают сначала до 800°С за 60 мин, а затем вместе с печью до комнатной температуры.Pressing blanks is carried out at a pressure of 30-35 MPa for 20-40 seconds to a porosity of <1%, and vacuum sintering is carried out in two stages. At the first stage, the billet is heated for 100 minutes to a temperature of 900-1000 ° С and held for 5-12 minutes. In the second stage, the billet is heated for 130 minutes to a temperature of 1450-1600 ° C, held for 120 minutes and cooled first to 800 ° C in 60 minutes, and then with the oven to room temperature.
В результате получают катод-мишень диаметром 130 мм, толщиной 30 мм, плотностью 14 г/см3 и пористостью менее 1%. Катод-мишень закрепляют на подложке из никеля пайкой при температуре 665-730°С. Полученный материал катода-мишени также допускает осуществление сварки при температурах 1450-1550°С.The result is a target cathode with a diameter of 130 mm, a thickness of 30 mm, a density of 14 g / cm 3 and a porosity of less than 1%. The cathode target is fixed on a nickel substrate by soldering at a temperature of 665-730 ° C. The resulting material of the target cathode also allows for welding at temperatures of 1450-1550 ° C.
Для нанесения покрытия используют устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением, снабженное устройством изменения положения катодного пятна на поверхности дискового катода-мишени и управления скоростью изменения его положения в виде двух магнитных катушек постоянного тока, размещенных на магнитопроводе одна за другой соосно с катодом-мишенью и питаемых токами противоположного направления. При изменении тока питания одной из магнитных катушек, т.е. соотношения токов магнитных катушек, происходит изменение кривизны арочного магнитного поля над поверхностью катода-мишени и, как следствие, изменение радиуса траектории движения катодного пятна вакуумной дуги по поверхности катода-мишени. При этом происходит изменение места интенсивного испарения материала катода-мишени, что обеспечивает равномерность выработки катода-мишени и снижает долю капельной фазы в формируемом покрытии.For coating, a device for applying vacuum-arc evaporation is used. It is equipped with a device for changing the position of the cathode spot on the surface of the target disk cathode and controlling the rate of change of its position in the form of two DC magnetic coils placed on the magnetic core coaxially with the target cathode. and fed by currents in the opposite direction. When changing the supply current of one of the magnetic coils, i.e. the ratio of the currents of the magnetic coils, there is a change in the curvature of the arched magnetic field over the surface of the cathode target and, as a consequence, the change in the radius of the trajectory of movement of the cathode spot of a vacuum arc along the surface of the cathode target. When this occurs, a change occurs in the place of intensive evaporation of the material of the target cathode, which ensures uniform production of the target cathode and reduces the proportion of the droplet phase in the coating being formed.
Нанесение покрытия ведут после зажигания вакуумно-дугового разряда и образования катодного пятна вакуумной дуги на поверхности катода-мишени при изменении соотношения имеющих разное направление токов питания двух магнитных катушек, размещенных на магнитопроводе соосно катоду-мишени, от 1:1 до 1:0,2 со скоростью изменения тока в одной из катушек 0,1-50 А/мин.The coating is carried out after the ignition of the vacuum-arc discharge and the formation of a cathode spot of a vacuum arc on the surface of the target cathode when the ratio of the supply currents of two magnetic coils placed on the magnetic core coaxially to the target cathode is changed from 1: 1 to 1: 0.2 with the rate of change of current in one of the coils 0.1-50 A / min.
Нанесение покрытия вели на изделие, предварительно нагретое до температуры 430-450°С при его вращении со скоростью 3-10 об/мин. Ток вакуумно-дугового испарителя составил 100-120 А, напряжение смещения - до 900 В, ток смещения ≤15 А.The coating was applied to the product, preheated to a temperature of 430-450 ° C during its rotation at a speed of 3-10 rpm. The vacuum arc evaporator current was 100-120 A, the bias voltage is up to 900 V, the bias current is ≤15 A.
В результате осуществления способа по изобретению было получено износостойкое и коррозионностойкое покрытие с коэффициент трения 0,01 и скорость износа 0,5 10-8 мм3/Нм.As a result of the implementation of the method according to the invention, a wear-resistant and corrosion-resistant coating with a friction coefficient of 0.01 and a wear rate of 0.5 10 -8 mm 3 / Nm was obtained.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133944A RU2685913C1 (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | Vacuum arc method of coating application |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133944A RU2685913C1 (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | Vacuum arc method of coating application |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685913C1 true RU2685913C1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133944A RU2685913C1 (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | Vacuum arc method of coating application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685913C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828417C1 (en) * | 2024-03-21 | 2024-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "РЕЗИСТ-Т" | Method of producing high-entropy thin film on dielectric substrate |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011009573A1 (en) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | Oerlikon Trading Ag, Trübach | Method for producing coatings with a single composite target |
| RU2421844C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-20 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) | Procedure for fabrication of composite cathode |
| WO2011109328A1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | 3M Innovative Properties Company | Composite negative electrode materials |
| US8859115B2 (en) * | 2003-06-13 | 2014-10-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Cemented carbide material for surface coated gear cutting tool and surface coated gear cutting tool |
| RU2013151829A (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ОАО НПО ЦНИИТМАШ)" | METHOD FOR CONTROLING THE MOTION OF THE CATHODE SPOT OF THE VACUUM-ARC PLASMA SOURCE AND DEVICE OF THE VACUUM-ARC PLASMA SOURCE |
| RU2569446C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Charge for composite cathode and method for its manufacture |
| US20170009335A1 (en) * | 2007-02-09 | 2017-01-12 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Process for producing a target formed of a sintering-resistant material of a high-melting point metal alloy, silicide, carbide, nitride or boride |
| US20170200593A1 (en) * | 2014-07-08 | 2017-07-13 | Plansee Se | Target and process for producing a target |
-
2018
- 2018-09-26 RU RU2018133944A patent/RU2685913C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8859115B2 (en) * | 2003-06-13 | 2014-10-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Cemented carbide material for surface coated gear cutting tool and surface coated gear cutting tool |
| US20170009335A1 (en) * | 2007-02-09 | 2017-01-12 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Process for producing a target formed of a sintering-resistant material of a high-melting point metal alloy, silicide, carbide, nitride or boride |
| US9677170B2 (en) * | 2007-02-09 | 2017-06-13 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Target formed of sintering-resistant material of high-melting point metal alloy, high-melting point metal silicide, high-melting point metal carbide, high-melting point metal nitride, or high-melting point metal boride, process for producing the target, assembly of the sputtering target-backing plate, and process for producing the same |
| WO2011009573A1 (en) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | Oerlikon Trading Ag, Trübach | Method for producing coatings with a single composite target |
| RU2421844C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-20 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) | Procedure for fabrication of composite cathode |
| WO2011109328A1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | 3M Innovative Properties Company | Composite negative electrode materials |
| RU2013151829A (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ОАО НПО ЦНИИТМАШ)" | METHOD FOR CONTROLING THE MOTION OF THE CATHODE SPOT OF THE VACUUM-ARC PLASMA SOURCE AND DEVICE OF THE VACUUM-ARC PLASMA SOURCE |
| RU2569446C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Charge for composite cathode and method for its manufacture |
| US20170200593A1 (en) * | 2014-07-08 | 2017-07-13 | Plansee Se | Target and process for producing a target |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828417C1 (en) * | 2024-03-21 | 2024-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "РЕЗИСТ-Т" | Method of producing high-entropy thin film on dielectric substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20020062855A (en) | Spray powder and method for its production | |
| EP3149218B1 (en) | Method of coating a body | |
| US9291264B2 (en) | Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof | |
| JP4653721B2 (en) | Ni-based self-fluxing alloy powder for thermal spraying, method for producing the same, and self-fluxing alloy spray coating obtained using the powder | |
| JP6227808B2 (en) | Thermal spray assembly and method using thermal spray assembly | |
| CA2567089C (en) | Wear resistant alloy powders and coatings | |
| CN106319513A (en) | High-entropy alloy powder and preparation method of high-hardness high-entropy alloy coating | |
| CN108690946A (en) | A kind of surfacing dusty material and its preparation method and application | |
| JP2017521548A (en) | Titanium carbide overlay and manufacturing method thereof | |
| JP5769255B2 (en) | Cermet film and spray particles for forming the same, cermet film forming method, film forming product | |
| CN106011840A (en) | Impact-resistant metal ceramic wear-resistant coating and preparation method thereof | |
| US6162276A (en) | Coating powder and method for its production | |
| JP2988281B2 (en) | Ceramic / metal composite powder for thermal spraying and method for forming thermal spray coating | |
| RU2685913C1 (en) | Vacuum arc method of coating application | |
| JP6169566B2 (en) | Cermet covering material, alloy powder for producing cermet covering material, and method for producing cermet covering material | |
| JP6227809B2 (en) | Thermal spray assembly | |
| GB2560256A (en) | Coated superhard particles and composite materials made from coated superhard particles | |
| JP2003183761A (en) | Tool material for fine working | |
| CN114940837B (en) | Coating composite material and preparation method thereof, coating, crystallizer copper plate and surface treatment method thereof | |
| KR20230015780A (en) | Manufacturing method of steel alloys cutting tool and hight precision linear actuator | |
| CN110331399A (en) | Inhibit the method for cBN particle breakdown in the laser melting coating preparation composite coating of-cBN containing chromium nickel-base alloy | |
| JP2620237B2 (en) | Composite structure rotary tool and method of manufacturing the same | |
| JPH01309951A (en) | Production of material coated with sintered hard alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200927 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211012 |