RU2761391C1 - Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products - Google Patents

Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products Download PDF

Info

Publication number
RU2761391C1
RU2761391C1 RU2021100369A RU2021100369A RU2761391C1 RU 2761391 C1 RU2761391 C1 RU 2761391C1 RU 2021100369 A RU2021100369 A RU 2021100369A RU 2021100369 A RU2021100369 A RU 2021100369A RU 2761391 C1 RU2761391 C1 RU 2761391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass products
titanium
pressure
minutes
glass
Prior art date
Application number
RU2021100369A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Старцев
Original Assignee
Дмитрий Юрьевич Старцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Юрьевич Старцев filed Critical Дмитрий Юрьевич Старцев
Priority to RU2021100369A priority Critical patent/RU2761391C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761391C1 publication Critical patent/RU2761391C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Abstract

FIELD: glass industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of decoration of glass and products made from it, namely to methods of applying titanium nitride to glass products, and can be used in the glass industry. Air is pumped out of the spraying chamber to a vacuum of 0.02 Pa and the rotation of the basket with glass products is started at a basket rotation speed of 2 rpm. Then argon gas is supplied at a pressure of 0.06 Pa and a source of ion cleaning of the surface of glass products is turned on at the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes, while cleaning the surface layer of glass products is carried out by bombarding in high vacuum with argon ions with an energy of 100-100000 eV. Then, magnetron sputtering sources with installed targets made of titanium VT1-0 are turned on and an opaque reflective layer of titanium is applied to glass products at a pressure of 0.05 Pa of argon gas. After that, an arc evaporator with an installed target made of titanium VT1-0 is turned on, reactive nitrogen gas is injected into the chamber with a pressure from 0.12 to 0.2 Pa and at a current of inverter sources of 130-150A, titanium nitride is applied to glass products for 15-20 minutes. In another embodiment of the method, a magnetron sputtering source with installed targets made of titanium VT1-0 is included and a transparent reflective layer of titanium is applied to glass products at a pressure of 0.05 Pa of argon gas. Then an arc evaporator is turned on with a VT1-0 titanium target installed, reactive nitrogen gas is injected into the chamber with a pressure of 0.1 Pa and at an inverter source current of 130-150, a layer of titanium nitride is applied to glass products for 2 minutes.
EFFECT: increase in the strength of the decorative coating is provided.
2 cl

Description

Группа изобретений относится к области декорирования стекла и изделий из него и может быть использована в стекольной промышленности на технологической стадии нанесения декоративных покрытий на стеклянные бытовые товары (рюмки, фужеры, бокалы, стаканы, вазы, кружки, тарелки и др.) [МПК C23C14/00, C23C16/00, C23C18/18].The group of inventions relates to the field of decorating glass and glass products and can be used in the glass industry at the technological stage of applying decorative coatings to glass household goods (glasses, wine glasses, glasses, glasses, vases, mugs, plates, etc.) [IPC C23C14 / 00, C23C16 / 00, C23C18 / 18].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТИТАНОВЫХ ПОКРЫТИЙ [WO 0022187 (A1), 2000-04-20], содержащего по меньшей мере один слой, выбранный из слоев, состоящих из нитрида титана TiN, слоев, состоящих из карбонитрида титана TiCN, слоев, состоящих из нитрида титана и другой металл M (Ti, M) N или Til-xMxN и слои, состоящие из карбонитрида титана и другого металла M (Ti, M) NC или Til-xMxNC /, в котором указанное покрытие наносится непрерывно и за один за одну операцию путем химического осаждения из паровой фазы с помощью плазмы (PACVD) из газовой смеси, содержащей восстановительный газ, водород, хлорид титана.From the prior art there is known a METHOD FOR PREPARING TITANIUM COATINGS [WO 0022187 (A1), 2000-04-20] containing at least one layer selected from layers consisting of titanium nitride TiN, layers consisting of titanium carbonitride TiCN, layers consisting titanium nitride and another metal M (Ti, M) N or Til-xMxN and layers consisting of titanium carbonitride and another metal M (Ti, M) NC or Til-xMxNC /, in which the specified coating is applied continuously and in one one operation by plasma chemical vapor deposition (PACVD) from a gas mixture containing a reducing gas, hydrogen, titanium chloride.

Недостатком аналога является недостаточная прочность покрытияThe disadvantage of the analogue is the insufficient strength of the coating

Также из уровня техники известен СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПЛЕНКИ НИТРИДА ТИТАНА НА ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖКИ, ПОДЛОЖКИ С ПЛЕНКОЙ И ИХ НАНЕСЕНИЕ [CN108546929 (A), 2018-09-18], содержащий этапы, на которых: транспортируют субстрат в реакционную камеру через шлюзовую камеру загрузки, реакционную камеру откачивают до вакуума; пропускают инертный газ в реакционную камеру и наносят покрытие, используя аммиачную плазму и газообразный источник титана, после чего выполняют несколько циклов промывки газом реакционной камеры, поддерживают температуру реакционной камеры на уровне 150-220°C и выполняют реакцию осаждения атомного слоя нитрида титана с плазменным усилением для получения подложки с нанопленкой нитрида титана на поверхности.Also known from the prior art is a METHOD FOR OBTAINING A NANOFILM OF TITANIUM NITRIDE ON THE SURFACE OF A SUBSTRATE, A SUBSTRATE WITH A FILM AND THEIR APPLICATION [CN108546929 (A), 2018-09-18], comprising the steps of: transporting the substrate into the reaction chamber through the loading lock chamber, the reaction the chamber is evacuated to vacuum; an inert gas is passed into the reaction chamber and a coating is applied using ammonia plasma and a gaseous source of titanium, after which several cycles of flushing the reaction chamber with gas are carried out, the temperature of the reaction chamber is maintained at 150-220 ° C, and the reaction of deposition of an atomic layer of titanium nitride with plasma amplification is performed to obtain a substrate with a titanium nitride nanofilm on the surface.

Недостатком данного аналога является необходимость поддержания высокой температуры для осаждения атомного слоя титана. The disadvantage of this analogue is the need to maintain a high temperature for the deposition of the atomic layer of titanium.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ [RU2039844C1, опубл. 20.07.1995], преимущественно покрытий на основе оксидов титана, хрома, вольфрама, циркония, гафния или ванадия, а также фаз внедрения, выбранных из ряда карбидов, нитридов и карбонитридов указанных металлов, включающий покрытие поверхности металлического или неметаллического материала путем распыления мишеней из активных металлов, их сплавов или композиционных материалов ионной бомбардировкой в тлеющем разряде в смеси инертного и реакционного газов при их раздельной подаче в реакционный объем, предварительно заполняемый инертным газом до давления (3,0-3,5)·10-3 мм рт.ст. с последующим осаждением распыленных частиц на поверхность изделия, отличающийся тем, что реакционный газ подают в приповерхностную зону изделия, подогретого до 300 360°С до установления в реакционном объеме давления (6,0-10)·10-3 мм рт.ст. время распыления контролируют в пределах, необходимых для получения декоративного эффекта заданной интенсивности и гаммы цветовых оттенков, а в качестве реакционного газа используют пары воды, диоксид углерода, воздух или смесь кислородсодержащих газов.The closest in technical essence is the METHOD FOR APPLICATION OF PROTECTIVE-DECORATIVE COATINGS [RU2039844C1, publ. 07/20/1995], mainly coatings based on oxides of titanium, chromium, tungsten, zirconium, hafnium or vanadium, as well as interstitial phases selected from a number of carbides, nitrides and carbonitrides of these metals, including coating the surface of a metallic or non-metallic material by sputtering targets from active metals, their alloys or composite materials by ion bombardment in a glow discharge in a mixture of inert and reaction gases with their separate supply to the reaction volume, previously filled with an inert gas to a pressure of (3.0-3.5) · 10-3 mm Hg. followed by deposition of sprayed particles on the surface of the product, characterized in that the reaction gas is supplied to the near-surface zone of the product, heated to 300 360 ° C until the pressure in the reaction volume is (6.0-10) · 10-3 mm Hg. the spraying time is controlled within the limits necessary to obtain a decorative effect of a given intensity and gamut of color shades, and water vapor, carbon dioxide, air or a mixture of oxygen-containing gases are used as the reaction gas.

Основной технической проблемой прототипа является необходимость подогревания изделий до температуры 300-360°С перед нанесением на них покрытий, что усложняет технологию нанесения покрытия, ограничивает применение материалов для нанесения на них покрытий с никой температурой плавления, а также увеличивает время, необходимое на осуществление технологической операции по нанесению на время нагрева и охлаждения изделия. The main technical problem of the prototype is the need to heat products to a temperature of 300-360 ° C before applying coatings on them, which complicates the coating technology, limits the use of materials for applying coatings on them with no melting point, and also increases the time required for the technological operation on application for the time of heating and cooling of the product.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа. The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности декоративного покрытия. The technical result of the invention is to increase the strength of the decorative coating.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ нанесения нитрида титана на стеклянные изделия, характеризующийся тем, что из камеры для напыления откачивают воздух до вакуума 0,02 Па и вращают корзину со стеклянными изделиями со скоростью вращения корзины 2 оборота в минуту, затем подают газ аргон при давлении 0,06 Па и включают источник ионной очистки поверхности стеклянных изделий при следующих параметрах: напряжение анода 3 кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут, при этом производят очистку поверхностного слоя стеклянных изделий посредством бомбардировки в высоком вакууме ионами аргона с энергией 100 – 100000 эВ, которые распыляют поверхностный слой с удалением адсорбированных атомов и окислов, затем включают источники магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и при давлении газа аргона 0,05 Па на стеклянные изделия наносят непрозрачный отражающий слой в течение 20-25 минут при следующих параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380- 400 В, после чего включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускают реактивный газ азот с давлением от 0,12 до 0,2 Па и при токе инверторных источников 130-150 А на стеклянные изделия наносят нитрид титана в течение 15-20 минут. The specified technical result is achieved due to the fact that the method of applying titanium nitride to glass products, characterized in that air is pumped out of the spraying chamber to a vacuum of 0.02 Pa and the basket with glass products is rotated at a basket rotation speed of 2 rpm, then argon gas at a pressure of 0.06 Pa and include a source of ionic cleaning of the surface of glass products with the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes, while cleaning the surface layer of glass products by bombardment in high vacuum with argon ions with an energy of 100 - 100000 eV, which sputter the surface layer with the removal of adsorbed atoms and oxides, then turn on magnetron sputtering sources with VT1-0 titanium targets installed and at an argon gas pressure of 0.05 Pa, an opaque reflective layer is applied to glass products for 20 -25 minutes with the following parameters: current sources 9-10 A, voltage e 380-400 V, after which the arc evaporator with an installed VT1-0 titanium target is turned on, a reactive nitrogen gas with a pressure of 0.12 to 0.2 Pa is admitted into the chamber, and at a current of inverter sources of 130-150 A, glass products are applied titanium nitride for 15-20 minutes.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ нанесения нитрида титана на стеклянные изделия, характеризующийся тем, что из камеры для напыления откачивают воздух до вакуума 0,02 Па и вращают корзину со стеклянными изделиями со скоростью вращения корзины 2 оборота в минуту, затем подают газ аргон при давлении 0,06 Па и включают источник ионной очистки поверхности стеклянных изделий при следующих параметрах: напряжение анода 3 кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут, при этом производят очистку поверхностного слоя стеклянных изделий посредством бомбардировки в высоком вакууме ионами аргона с энергией 100 – 100000 эВ, которые распыляют поверхностный слой с удалением адсорбированных атомов и окислов, затем включают источник магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и при давлении напускаемого газа аргона 0,05 Па на стеклянные изделия наносят прозрачный отражающий слой в течение 4 минут при следующих параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380-400 В, затем включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускают реактивный газ азот с давлением 0,1 Па и при токе инверторных источников 130-150 А на стеклянные изделия наносят слой нитрид титана в течение 2 минут. The specified technical result is achieved due to the fact that the method of applying titanium nitride to glass products, characterized in that air is pumped out of the spraying chamber to a vacuum of 0.02 Pa and the basket with glass products is rotated at a basket rotation speed of 2 rpm, then argon gas at a pressure of 0.06 Pa and include a source of ionic cleaning of the surface of glass products with the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes, while cleaning the surface layer of glass products by bombardment in high vacuum with argon ions with an energy of 100 - 100000 eV, which sputter the surface layer with the removal of adsorbed atoms and oxides, then turn on the magnetron sputtering source with VT1-0 titanium targets installed and at an argon gas pressure of 0.05 Pa, a transparent reflective layer is applied to glass products for 4 minutes with the following parameters: current sources 9-10 A, nap voltage 380-400 V, then turn on the arc evaporator with an installed VT1-0 titanium target, a reactive nitrogen gas with a pressure of 0.1 Pa is admitted into the chamber, and at a current of inverter sources of 130-150 A, a layer of titanium nitride is applied to glass products for 2 minutes.

Осуществление изобретения. Implementation of the invention.

Первоначально проводят входной контроль сортовой посуды на предмет отбраковки изделий по причине сколов, нарушения геометрии, боя. Далее изделия поступают в цех гравировки, где производится нанесение гравированного узора автоматизированным способом на станках с программным управлением. Отгравированная посуда поступает в цех мойки, в котором изделия проходят этапы мойки, ополаскивания и сушки в секционной машине туннельного типа, например, МПС- 1600, для которой вода проходит подготовку с помощью установленной системы очистки OSMOS.Initially, the incoming inspection of high-quality utensils is carried out for rejection of products due to chips, violation of geometry, and battle. Further, the products go to the engraving workshop, where the engraving pattern is applied in an automated way on programmed machines. The engraved utensils are delivered to the washing workshop, where the products go through the stages of washing, rinsing and drying in a sectional tunnel-type machine, for example, MPS-1600, for which water is prepared using the installed OSMOS purification system.

Прошедшую очистку поверхности посуда поступает на участок маскирования, на котором на внешнюю поверхность каждого изделия наносят в ручном режиме, с помощью станков намотки, маскируемый слой, шириной 2-3 см, из полиэтиленовой ленты, который обеспечивает четкую границу между участками поверхности изделия, подлежащими и не подлежащими декорированию напылением. Остальная часть внешней поверхности изделий, не подлежащая декорированию напылением, маскируется пластиковыми формами, выполненными индивидуально для каждого ассортимента изделий. Подготовленная посуда поступает в цех напыления, в котором ее устанавливают в цилиндрические корзины из нержавеющей стали, выполненные по схеме планетарного вращения, при этом корзины могут быть выполнены в различных вариантах и содержать от одного до восьми носителей в каждой в зависимости от размера изделий. Собранные корзины, в количестве 10 штук включительно, устанавливают в посадочные места карусели камеры напыления вакуумной установки.The utensils that have passed the surface cleaning go to the masking section, where on the outer surface of each product is applied in manual mode, using winding machines, a masked layer, 2-3 cm wide, made of polyethylene tape, which provides a clear boundary between the surface areas of the product subject to and not subject to decorating by spraying. The rest of the outer surface of the products, which is not subject to decorating by spraying, is masked with plastic molds made individually for each product range. The prepared dishes are delivered to the spraying shop, where they are installed in cylindrical stainless steel baskets made according to the planetary rotation scheme, while the baskets can be made in various versions and contain from one to eight carriers in each, depending on the size of the products. The assembled baskets, in the amount of 10 pieces inclusive, are installed in the seats of the carousel of the spray chamber of the vacuum installation.

Для напыления используется установка вакуумного напыления VTT-1200-V2-IS1_ARC1, в состав которой входят: откачной пост, камера напыления, стойка управления, стойка инверторных блоков питания источника ионной очистки и двух магнетронов, блок управления тремя инверторами дугового испарителя. For spraying, a VTT-1200-V2-IS1_ARC1 vacuum spraying unit is used, which includes: a pumping station, a sputtering chamber, a control rack, a rack of inverter power supplies for an ion cleaning source and two magnetrons, a control unit for three inverters of an arc evaporator.

Откачной пост включает в себя: масляный пластинчато-роторный насос HENA 300 компании Pfeiffer, роторный насос Рутса OKTA 500 компании Pfeiffer, паромасляный диффузионный насос НВДМ-630. Рабочие жидкости: для насоса HENA 300 вакуумное масло Pfeiffer 3, для НВДМ-630 вакуумное масло ВМ-1С. The pumping station includes: oil rotary vane pump HENA 300 from Pfeiffer, Roots OKTA 500 rotary pump from Pfeiffer, steam-oil diffusion pump NVDM-630. Working fluids: for the HENA 300 pump, vacuum oil Pfeiffer 3, for НВДМ-630 vacuum oil VM-1С.

В камере напыления установлены: карусель с планетарным вращением подложки, с возможностью управления скоростью вращения карусели, источник ионной очистки щелевого типа, два магнетрона планарного типа, дуговой испаритель планарного типа. Установка обеспечивает управление технологическим процессом посредством графического интерфейса пользователя, как в автоматическом, так и в ручном режимах.The spraying chamber contains: a carousel with planetary rotation of the substrate, with the ability to control the rotation speed of the carousel, a slot-type ion cleaning source, two planar-type magnetrons, and a planar-type arc evaporator. The unit provides control of the technological process by means of a graphical user interface, both in automatic and manual modes.

Рассмотрим технологии напыления нитрид титана. Consider the technology of sputtering titanium nitride.

Целью напыления нитрид титана является получение декоративного покрытия золотого цвета с градацией: светло-золотой, золотой, темно-золотой, а также получение покрытия «сияющий графит», представляющее собой полупрозрачный зеркальный слой с черным глянцем. The purpose of titanium nitride sputtering is to obtain a decorative gold-colored coating with a gradation: light gold, gold, dark gold, as well as to obtain a "shining graphite" coating, which is a translucent mirror layer with a black gloss.

Технология напыления нитрид титана для формирования покрытия типа «Золото».Spraying technology of titanium nitride for the formation of a coating of the "Gold" type.

В камеру напыления загружают корзины, заряженные маскированной посудой. Камеру откачивают до вакуума 0,02 Па, запускают вращение карусели со скоростью 2 об/мин, включают подачу газа аргона в режиме стабилизации давления 0,06 Па и включают источник ионной очистки поверхности подложки при следующих параметрах: напряжение анода 3 кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут. Бомбардировка поверхности стекла в высоком вакууме ионами аргона с энергией 10е2-10е5 эВ распыляет поверхностный слой, удаляя тем самым адсорбированные атомы и окислы пленки и, создавая условия для повышения адгезии напыляемого покрытия. Далее включают источники магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и, при стабилизации давления напускаемого газа аргон 0,05 Па наносят максимально непрозрачный отражающий слой металла в течение 20-25 минут при параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380-400 В. Затем включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускают реактивный газ азот со стабилизацией по давлению от 0,12 до 0,2 Па и при токе инверторных источников 130-150 А наносят слой нитрид титана в течение 15-20 минут. Толщина наносимой пленки нитрида титана зависит от соотношения токов инверторных блоков питания испарителя и времени напыления. При времени напыления менее указанного толщина слоя уменьшается, что не обеспечивает необходимого декоративного качества, при увеличении времени напыления толщина слоя увеличивается, что может ухудшить адгезию нитрида титана. Оттенки золотого цвета зависят от давления подаваемого реактивного газа азота, и меняются от светло-золотого до темно-золотого при указанных выше давлениях. По окончании процесса напыления, в камеру напыления напускают атмосферное давление, камеру открывают и производят выгрузку корзин, разбор носителей с посудой, снятие маскировочных форм и полиэтиленовой ленты. Готовая продукция отправляется на участок упаковки. The baskets loaded with masked dishes are loaded into the spraying chamber. The chamber is evacuated to a vacuum of 0.02 Pa, the rotation of the carousel is started at a speed of 2 rpm, the argon gas supply is turned on in the pressure stabilization mode of 0.06 Pa, and the source of ion cleaning of the substrate surface is turned on with the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes. The bombardment of the glass surface in high vacuum with argon ions with an energy of 10e2-10e5 eV sprays the surface layer, thereby removing the adsorbed atoms and oxides of the film and creating conditions for increasing the adhesion of the sprayed coating. Then, the sources of magnetron sputtering with installed VT1-0 titanium targets are switched on and, when the pressure of the admitted argon gas is stabilized, 0.05 Pa, the most opaque reflective metal layer is applied for 20-25 minutes with the parameters: current of sources 9-10 A, voltage 380- 400 V. Then the arc evaporator is turned on with an installed VT1-0 titanium target, a reactive nitrogen gas is admitted into the chamber with pressure stabilization from 0.12 to 0.2 Pa, and at a current of 130-150 A inverter sources, a titanium nitride layer is applied for 15-20 minutes. The thickness of the applied titanium nitride film depends on the ratio of the currents of the inverter power supplies of the evaporator and the deposition time. When the spraying time is less than the specified, the layer thickness decreases, which does not provide the required decorative quality, with an increase in the spraying time, the layer thickness increases, which can worsen the adhesion of titanium nitride. The shades of gold are dependent on the pressure of the nitrogen reactive gas supplied, and range from light gold to dark gold at the pressures indicated above. At the end of the spraying process, atmospheric pressure is admitted to the spraying chamber, the chamber is opened and the baskets are unloaded, the carriers with dishes are disassembled, the masking forms and plastic tape are removed. Finished products are sent to the packaging area.

Технология напыления нитрид титана для формирования покрытия типа «сияющий графит».Spraying technology of titanium nitride for the formation of a "shiny graphite" coating.

В камеру напыления загружают корзины, заряженные маскированной посудой. Из камеры откачивают воздух до вакуума 0,02 Па, запускают вращение карусели со скоростью 2 оборота в минуту, включают подачу газа аргона в режиме стабилизации давления 0,06 Па и, включают источник ионной очистки поверхности подложки при следующих параметрах: напряжение анода 3кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут. Далее включают источники магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и, при стабилизации давления напускаемого газа аргон 0,05Па наносят прозрачный отражающий слой металла в течение 4 минут при следующих параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380-400 В. Затем включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускается реактивный газ азот со стабилизацией по давлению 0,1 Па и при токе инверторных источников 130-150А наносят слой нитрид титана в течение 2 минут. При этом получается прозрачно зеркальное покрытие с черным оттенком. Изменяя время нанесения магнетронами металлического слоя, можно изменять прозрачность покрытия. Время нанесения слоя нитрид титана дуговым испарителем ограничено приведенным значением. Увеличение времени напыления ведет к появлению золотистого оттенка. The baskets loaded with masked dishes are loaded into the spraying chamber. Air is pumped out of the chamber to a vacuum of 0.02 Pa, the rotation of the carousel is started at a speed of 2 rpm, the argon gas supply is turned on in the pressure stabilization mode of 0.06 Pa, and the source of ionic cleaning of the substrate surface is turned on with the following parameters: anode voltage 3 kV, current anode 200 mA, cleaning time 20 minutes. Then, magnetron sputtering sources with VT1-0 titanium targets installed are turned on and, when the pressure of the admitted argon gas is stabilized at 0.05 Pa, a transparent reflective metal layer is applied for 4 minutes with the following parameters: source current 9-10 A, voltage 380-400 V. Then the arc evaporator is turned on with the VT1-0 titanium target installed, the reactive nitrogen gas is admitted into the chamber with stabilization at a pressure of 0.1 Pa, and at a current of 130-150A inverter sources, a titanium nitride layer is applied for 2 minutes. This results in a transparent mirror finish with a black tint. By changing the time of applying a metal layer by magnetrons, the transparency of the coating can be changed. The time for applying a titanium nitride layer with an arc evaporator is limited to the given value. Increasing the spray time results in a golden hue.

Указанный технический результат изобретения достигается за счет равномерной ионной очистки поверхности подложки стеклянного изделия от адсорбированных атомов и окислов пленки посредством вращения карусели со скоростью 2 оборота в минуту и бомбардировкой поверхности стекла в высоком вакууме ионами аргона с энергией 100-100000 эВ в едином вакуумном цикле с нанесением слоев покрытия, кроме того технический результат достигается интенсификацией процесса за счет нанесения металла дуговым испарителем при максимально возможной скорости; упрощением технологии, в отличие от магнетронного напыления, за счет исключения необходимости контроля и поддержания на определенном уровне процентного содержания аpгона и азота (кислорода) в газовой смеси во время формирования покрытия.The specified technical result of the invention is achieved due to uniform ionic cleaning of the substrate surface of the glass product from adsorbed atoms and oxides of the film by rotating the carousel at a speed of 2 rpm and bombarding the glass surface in high vacuum with argon ions with an energy of 100-100000 eV in a single vacuum cycle with application coating layers, in addition, the technical result is achieved by intensifying the process by applying metal with an arc evaporator at the maximum possible speed; by simplifying the technology, in contrast to magnetron sputtering, by eliminating the need to control and maintain at a certain level the percentage of argon and nitrogen (oxygen) in the gas mixture during the formation of the coating.

Claims (2)

1. Способ нанесения нитрида титана на стеклянные изделия, характеризующийся тем, что из камеры для напыления откачивают воздух до вакуума 0,02 Па и вращают корзину со стеклянными изделиями со скоростью вращения корзины 2 оборота в минуту, затем подают газ аргон при давлении 0,06 Па и включают источник ионной очистки поверхности стеклянных изделий при следующих параметрах: напряжение анода 3 кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут, при этом производят очистку поверхностного слоя стеклянных изделий посредством бомбардировки в высоком вакууме ионами аргона с энергией 100-100000 эВ, которые распыляют поверхностный слой с удалением адсорбированных атомов и окислов, затем включают источники магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и при давлении газа аргона 0,05 Па на стеклянные изделия наносят непрозрачный отражающий слой в течение 20-25 минут при следующих параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380-400 В, после чего включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускают реактивный газ азот с давлением от 0,12 до 0,2 Па и при токе инверторных источников 130-150 А на стеклянные изделия наносят нитрид титана в течение 15-20 минут. 1. A method of applying titanium nitride to glass products, characterized in that air is pumped out of the spraying chamber to a vacuum of 0.02 Pa and a basket with glass products is rotated at a basket rotation speed of 2 rpm, then argon gas is supplied at a pressure of 0.06 Pa and include a source of ionic cleaning of the surface of glass products with the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes, while cleaning the surface layer of glass products by bombardment in high vacuum with argon ions with an energy of 100-100000 eV, which spray the surface layer with the removal of adsorbed atoms and oxides, then turn on magnetron sputtering sources with VT1-0 titanium targets installed and at an argon gas pressure of 0.05 Pa an opaque reflective layer is applied to glass products for 20-25 minutes with the following parameters: current sources 9-10 A, voltage 380-400 V, after which they turn on the arc evaporator with the installation With a VT1-0 titanium target, a reactive nitrogen gas with a pressure of 0.12 to 0.2 Pa is admitted into the chamber, and titanium nitride is applied to glass products for 15-20 minutes at a current of inverter sources of 130-150 A. 2. Способ нанесения нитрида титана на стеклянные изделия, характеризующийся тем, что из камеры для напыления откачивают воздух до вакуума 0,02 Па и вращают корзину со стеклянными изделиями со скоростью вращения корзины 2 оборота в минуту, затем подают газ аргон при давлении 0,06 Па и включают источник ионной очистки поверхности стеклянных изделий при следующих параметрах: напряжение анода 3 кВ, ток анода 200 мА, время очистки 20 минут, при этом производят очистку поверхностного слоя стеклянных изделий посредством бомбардировки в высоком вакууме ионами аргона с энергией 100-100000 эВ, которые распыляют поверхностный слой с удалением адсорбированных атомов и окислов, затем включают источник магнетронного напыления с установленными мишенями из титана ВТ1-0 и при давлении напускаемого газа аргона 0,05 Па на стеклянные изделия наносят прозрачный отражающий слой в течение 4 минут при следующих параметрах: ток источников 9-10 А, напряжение 380-400 В, затем включают дуговой испаритель с установленной мишенью из титана ВТ1-0, в камеру напускают реактивный газ азот с давлением 0,1 Па и при токе инверторных источников 130-150 А на стеклянные изделия наносят слой нитрида титана в течение 2 минут. 2. A method of applying titanium nitride to glass products, characterized in that air is pumped out of the spraying chamber to a vacuum of 0.02 Pa and the basket with glass products is rotated at a basket rotation speed of 2 rpm, then argon gas is supplied at a pressure of 0.06 Pa and include a source of ionic cleaning of the surface of glass products with the following parameters: anode voltage 3 kV, anode current 200 mA, cleaning time 20 minutes, while cleaning the surface layer of glass products by bombardment in high vacuum with argon ions with an energy of 100-100000 eV, which spray the surface layer with the removal of adsorbed atoms and oxides, then turn on the magnetron sputtering source with VT1-0 titanium targets installed and at a pressure of an admitted argon gas of 0.05 Pa, a transparent reflective layer is applied to glass products for 4 minutes with the following parameters: current sources 9-10 A, voltage 380-400 V, then turn on the arc evaporator with With a VT1-0 titanium target, a reactive nitrogen gas with a pressure of 0.1 Pa is admitted into the chamber, and at a current of inverter sources of 130-150 A, a layer of titanium nitride is applied to glass products for 2 minutes.
RU2021100369A 2021-01-12 2021-01-12 Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products RU2761391C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100369A RU2761391C1 (en) 2021-01-12 2021-01-12 Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100369A RU2761391C1 (en) 2021-01-12 2021-01-12 Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products

Related Child Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021134828A Division RU2765965C1 (en) 2021-11-29 2021-11-29 Method of applying l63 brass on glass products
RU2021134824A Division RU2765964C1 (en) 2021-11-29 2021-11-29 Methods of applying titanium oxide coatings on glass articles
RU2021134825A Division RU2766419C1 (en) 2021-11-29 2021-11-29 Method of applying titanium carbonitride on glass articles
RU2021134826A Division RU2766421C1 (en) 2021-11-29 2021-11-29 Method of applying oxidized stainless steel on glass articles
RU2021134830A Division RU2765966C1 (en) 2021-11-29 2021-11-29 Method of aluminum application on glass articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761391C1 true RU2761391C1 (en) 2021-12-07

Family

ID=79174400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100369A RU2761391C1 (en) 2021-01-12 2021-01-12 Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761391C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777062C1 (en) * 2022-03-29 2022-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for obtaining nanosized films of titanium nitride

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2568456A1 (en) * 1984-08-06 1986-02-07 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg DECORATIVE OBJECT OF CURRENT USE, COATED WITH A GOLDEN LAYER OR CONTAINING GOLD AND METHOD OF MANUFACTURE
SU1780455A1 (en) * 1990-07-23 1995-12-20 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) Process of manufacture of electrode system of vacuum luminescent indicator
RU2266351C1 (en) * 2004-06-15 2005-12-20 Калининградский государственный технический университет Method of applying decorative titanium nitride coating for ceramic, metallic, glass, and polymeric articles
RU2341587C2 (en) * 2004-05-06 2008-12-20 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Method of coating application by method of deposition with magnetron scattering in vacuum
RU2515826C2 (en) * 2012-02-17 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body
EA029632B1 (en) * 2013-08-20 2018-04-30 Сэн-Гобэн Гласс Франс Method for obtaining a substrate provided with a coating comprising a discontinuous thin metal layer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2568456A1 (en) * 1984-08-06 1986-02-07 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg DECORATIVE OBJECT OF CURRENT USE, COATED WITH A GOLDEN LAYER OR CONTAINING GOLD AND METHOD OF MANUFACTURE
SU1780455A1 (en) * 1990-07-23 1995-12-20 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) Process of manufacture of electrode system of vacuum luminescent indicator
RU2341587C2 (en) * 2004-05-06 2008-12-20 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Method of coating application by method of deposition with magnetron scattering in vacuum
RU2266351C1 (en) * 2004-06-15 2005-12-20 Калининградский государственный технический университет Method of applying decorative titanium nitride coating for ceramic, metallic, glass, and polymeric articles
RU2515826C2 (en) * 2012-02-17 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body
EA029632B1 (en) * 2013-08-20 2018-04-30 Сэн-Гобэн Гласс Франс Method for obtaining a substrate provided with a coating comprising a discontinuous thin metal layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777062C1 (en) * 2022-03-29 2022-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for obtaining nanosized films of titanium nitride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6503373B2 (en) Method of applying a coating by physical vapor deposition
WO2009115830A2 (en) Treatment of metal components
CA2479698A1 (en) Protective layer for a body, and process and arrangement for producing protective layers
US9260776B2 (en) Method of producing α crystal structure-based alumina films
RU2761391C1 (en) Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products
CN105671513A (en) Novel vacuum color coating process
RU2766421C1 (en) Method of applying oxidized stainless steel on glass articles
RU2765964C1 (en) Methods of applying titanium oxide coatings on glass articles
RU2766419C1 (en) Method of applying titanium carbonitride on glass articles
RU2765966C1 (en) Method of aluminum application on glass articles
JP2003268571A (en) Composite hard film, its manufacturing method, and film deposition apparatus
RU2765965C1 (en) Method of applying l63 brass on glass products
US7279078B2 (en) Thin-film coating for wheel rims
KR101212323B1 (en) Method for metallic coating on glass processed using pvd and glass processed using thereof
CN108265271A (en) A kind of method that physical vaporous deposition makes blue film on product
JPH02125861A (en) Formation of coating film on surface of material to be treated
RU2777094C1 (en) Method for applying metal coatings made of copper and copper alloys to glass products
RU2769142C1 (en) METHOD FOR OBTAINING COATINGS BASED ON THE Ti-Al SYSTEM, SYNTHESIZED IN A MEDIUM OF REACTION GASES
Xu et al. Plasma surface alloying
EP1624087B1 (en) A method for depositing thin layers of titanium dioxide on support surfaces
RU2296182C2 (en) Installation for applying coatings in vacuum
RU2677043C1 (en) METHOD FOR OBTAINING WEAR-RESISTANT COATING BASED ON INTERMETALLIDE OF Ti-Al SYSTEM
JPH05344927A (en) Pan
RU2709069C1 (en) Method for electron-beam application of hardening coating on articles made from polymer materials
RU2756960C1 (en) Method for applying composite coating to tool steel part