RU2768046C1 - Способ получения многофункционального многослойного покрытия - Google Patents
Способ получения многофункционального многослойного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768046C1 RU2768046C1 RU2021135862A RU2021135862A RU2768046C1 RU 2768046 C1 RU2768046 C1 RU 2768046C1 RU 2021135862 A RU2021135862 A RU 2021135862A RU 2021135862 A RU2021135862 A RU 2021135862A RU 2768046 C1 RU2768046 C1 RU 2768046C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- current
- targets
- coating
- aluminum
- Prior art date
Links
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
- C23C14/0641—Nitrides
-
- 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
- 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
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения многослойного покрытия на подложке в виде детали пары трения или режущего инструмента и может быть использовано в машиностроительной, горно- и нефтедобывающей промышленности, в инструментальном и ремонтном производствах для упрочнения поверхности инструмента и пар трения. Проводят очистку подложки в плазме тлеющего разряда. Затем на подложку осаждают подслой CrTiAlZr. Затем поочередно наносят слои нитрида циркония и алюминия, нитрида титана и алюминия и нитрида хрома и алюминия при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, скорости вращения подложкодержателя 10-15 об/мин, отрицательном напряжении смещения 80-90 В, токе смещения на подложке 0,7-0,8 A в газовой смеси азота и аргона в процентном соотношении N2:Ar=30:70 при токе и напряжении на всех магнетронах 6-7 А и 340-480 В. Каждый слой наносят в течение не менее 30 мин. Нанесение чередующихся слоев повторяют не менее двух раз до получения необходимой толщины покрытия. Обеспечивается получение многослойного покрытия с высокими физико-механическими, трибологическими, термодинамическими и антикоррозийными свойствами, а также высокой адгезионной прочностью покрытия с материалом подложки. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам нанесения покрытий с физико-механическими, трибологическими, термодинамическими и антикоррозийными свойствами и может быть использовано в машиностроительной, горно- и нефтедобывающей промышленности, в инструментальном и ремонтном производствах для упрочнения поверхности инструмента и пар трения, а также повышения их термодинамической стабильности при обработке материалов с низкой теплопроводностью, особенно в операциях резания, вызывающих повышение температуры.
Известен способ нанесения наноразмерных двухслойных покрытий TiAlN/CrAlN, которые сочетают в себе термическую стабильность TiAlN и стойкость к окислению CrAlN с расширением температурного диапазона и защиты от износа при непрерывном резании или фрезеровании [Ping Li, Li Chen, She Q. Wang, Bing Yang, Yong Du, Jia Li, Ming J. Wu. Microstructure, mechanical and thermal properties of TiAlN/CrAlN multilayer coatings // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 40 (2013) 51-57.].
Многослойные покрытия наносили на термообработанную (закалка и отпуск) полированную (Ra <0,02 мкм) быстрорежущую сталь М2 (AISI) с твердостью 9 ГПа методом двух постоянных напряжений. магнетронный полупромышленный прототип распыления (HARTEC). Была использована мишень из алюминида титана (51,9 ат.% Ti, 40,6 ат.% Al, 1,4 ат.% Cr и 6,1 ат.% O) и N2 в качестве реактивного газа с парциальным давлением N2 / Ar, равным 0,3. используется для нанесения керамических слоев TiAlN и мишени из чистого металла (алюминия, титана или меди) для распыления промежуточных слоев. Давление осаждения, смещение подложки и расстояние от подложки до мишени поддерживались постоянными на уровне 0,3 Па, -70 В и 65 мм соответственно. Чтобы создать градиент азота в первом слое, на все покрытия наносили начальный слой TiAl (без химически активного газа), затем поток азота увеличивали до предельного парциального давления. Толщина металлических прослоек поддерживалась постоянной и составляла 80 нм. Общая толщина покрытий составила 3,5 м. Скорость осаждения как керамических, так и металлических пленок была определена в предыдущем исследовании. Перед напылением все подложки были нагреты и протравлены (-70 В) в течение 900 с при 0,15 Па в атмосфере аргона. Достигнутая температура подложек была ниже 500°C.
Недостатком известного способа является использование для нанесения керамических слоев TiAlN двухслойного покрытия композиционной мишени из алюминида титана (51,9 ат.% Ti, 40,6 ат.% Al, 1,4 ат.% Cr и 6,1 ат.% O), содержащей меньшее содержание алюминия по сравнению с титаном, давление пара которого на порядок больше, чем у алюминия. Кроме того, мишень содержит кислород, приводящий к образованию оксидов титана и алюминия на подложке и ухудшению адгезионной прочности осаждаемых слоев. Использование мишени из чистого металла (алюминия, титана или меди) для распыления промежуточных слоев будет ухудшать стойкость к окислению всего покрытия в целом, не позволять получать двухслойные покрытия с сочетанием коррозионностойких, термодинамически стабильных и износостойких свойств и не обеспечивать коррозионную и тепловую защиту инструмента и деталей машин, работающих в условиях комплексного воздействия силовых и тепловых нагрузок и агрессивных сред. Кроме того, температура нагрева подложки ниже только 500°C не позволит упрочнять инструмент и детали машин с низкой температурой отпуска.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ нанесения многослойных тонких пленок CrSiN / TiAlN на кремниевые подложки p-типа (100) с помощью биполярной асимметричной импульсной системы реактивного магнетронного распыления постоянного тока [Meng-Ko Wu, Jyh-Wei Lee, Yu-Chen Chan, Hsien-Wei Chen, Jenq-Gong Duh. Influence of bilayer period and thickness ratio on the mechanical and tribological properties of CrSiN/TiAlN multilayer coatings // Surface & Coatings Technology 206 (2011) 1886-1892].
Первая серия (обозначенная как серия L) включала семь многослойных покрытий с одинаковым соотношением толщин слоев CrSiN:TiAlN (lCrSiN:lTiAlN) = 1:1 и разными периодами бислоя. Вторая серия (обозначенная как серия T) представляла собой два многослойных покрытия, изготовленных с одинаковым значением Λ, 20 нм и разными отношениями CrSiN:TiAlN, которые составляли 2:8 и 8:2 соответственно. Мишени из сплавов 90Cr-10Si и 64Ti-36Al (обе в мас.%) находятся в противоположных положениях, а подложки устанавливались с двух сторон вращающегося цилиндра между двумя мишенями. Многослойные слои наносились путем попеременного вращения подложек между плазмой мишеней 90Cr-10Si и 64Ti-36Al. Различные периоды бислоя были достигнуты путем управления временем выдержки подложек в потоке плазмы от мишени 90Cr - 10Si или 64Ti - 36Al. Время нанесения каждого покрытия контролировали для достижения фиксированной толщины около 1 мкм. Исходный слой нитрида и самый верхний слой представляли собой покрытия TiAlN и CrSiN соответственно для всех образцов. Обозначение образцов и типичные условия нанесения покрытий серий L и T приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Процесс очистки подложки - травление плазмой аргона при давлении 1,2 Па, напряжении смещения на подложке -500 В в течение 10 мин.
В процессе осаждения покрытий мощность магнетронов на TiAl и CrSi мишенях соответствовала 200 Вт и 100 Вт. Рабочее давление 0,4 Па. Отношение Ar:N2=1:1. Импульсное смещение подложки - 100 В при частоте импульсов 2 кГц. Нагрев подложки до 250 0С. Данный способ принят за прототип.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является распыление композиционных мишеней 90Cr-10Si и 64Ti-36Al, позволяющие получать многослойные покрытия с сочетанием только физико-механических и трибологических свойств и при минимальном содержании алюминия и не обеспечивать коррозионную и тепловую защиту инструмента и деталей машин, работающих в условиях комплексного воздействия силовых и тепловых нагрузок и агрессивных сред.
Задачей изобретения является получение многослойного покрытия с высокими физико-механическими, трибологическими, термодинамическими и антикоррозийными свойствами, а также высокой адгезионной прочностью покрытия с материалом подложки.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения многофункционального многослойного покрытия, включающем очистку подложки в тлеющем разряде, согласно изобретению проводят очистку подложки в плазме тлеющего разряда при отрицательном напряжении смещения 700-800 В и токе смещения 1-1,2 A, которое подают на подложкодержатель, токе на всех мишенях 0,8-1 A, давлении аргона 1-1,2 Па в течение 10-12 минут, при этом подложку нагревают до температуры 250-300°С, затем проводят процесс осаждения подслоя CrTiAlZr на подложку при включенных четырех магнетронах с мишенями Cr, Ti, Al, Zr в плазме аргона в течение 8-10 минут при давлении 0,97-1,03 Па, при токе на всех магнетронах 6-7 А и отрицательном напряжении смещения на подложке 80-90 В и токе смещения 0,7-0,8 A, далее поочередно наносят слои Zr1-хAlхN, Ti1-хAlхN, Cr1-xAlxN при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, скорости вращения подложкодержателя 10-15 об/мин, отрицательном напряжении смещения 80-90 В, токе смещения на подложке 0,7-0,8 A в газовой смеси азота и аргона N2:Ar=30:70 (%) при токе и напряжении на всех магнетронах 6-7 А и 340-480 В, причем каждый слой наносят в течение не менее 30 мин, при этом слой Zr1-xAlxN наносят при токе 6-7 А на циркониевой и алюминиевой мишенях и 1-1,2 А на хромовой и титановой мишенях, слой Ti1-xAlxN наносят при токе 6-7 А на титановой и алюминиевой мишенях и 1-1,2 А на циркониевой и хромовой мишенях, слой Cr1-xAlxN наносят при токе 6-7 А на хромовой и алюминиевой мишенях и 1-1,2 А на циркониевой и титановой мишенях, причем нанесение чередующихся слоев повторяют не менее двух раз до получения необходимой толщины покрытия.
Использование четырех магнетронов с хромовой, титановой, алюминиевой и циркониевой мишенями с импульсными источниками питания в процессе осаждения чередующихся слоев Zr1-xAlxN, Ti1-xAlxN, Cr1-xAlxN позволит увеличить плотность энергии плазмы.
Проведение очистки подложек резистивным нагревателем в вакууме при давлении 8·10-3-9·10-3 Па, затем в плазме тлеющего разряда четырех магнетронов Cr, Ti, Al, Zr с чистотой 99,9 % в среде аргона при давлении 1-1,2 Па, токе на всех мишенях 0,8-1 А, отрицательном напряжении смещения на подложке 700-800 В и токе смещения 1-1,2 A в течение 10-12 минут позволит создать оптимальные условия для очистки поверхности подложки от остатков загрязнений, распыления оксидной пленки на поверхности подложки, нагрева ее поверхности и повышения в конечном итоге адгезионной прочности покрытия с поверхностью подложки без снижения ее прочностных свойств.
Процесс осаждения подслоя CrTiAlZr на подложку происходит при включенных четырех магнетронов с мишенями Cr, Ti, Al, Zr в плазме аргона в течение 8-10 минут при давлении 0,97-1,03 Па, токе на всех мишенях 6-7 А и отрицательном напряжении смещения на подложке 80-90 В и токе смещения 0,7-0,8 A. Кратковременное включение четырех магнетронов позволит очистить поверхности мишеней, дополнительно разогреть подложки и создать подслой для уменьшения напряжения на границе раздела подложка-покрытие, повысить адгезию покрытия к подложке и увеличить сопротивляемость покрытия к действию высоких контактных нагрузок.
Нанесение первого термодинамически стабильного слоя Zr1-xAlxN происходит при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, отрицательном напряжении смещения и токе смещения на подложке 80-90 В и 0,7-0,8 A, соответственно. Распыление происходит в газовой смеси азота и аргона N2:Ar=30:70 (%) при токе и напряжении на циркониевой и алюминиевой мишенях 6-7 А и 340-480 В, соответственно. Процесс нанесения проводят не менее 30 мин для образования в Zr1-xAlxN слое покрытия максимального количества многокомпонентной орторомбической δ-Zr3AlN фазы, обладающей наиболее стабильными термодинамическими свойствами, а также высокими физико-механическими свойствами и стойкостью к воздействию агрессивной среды в связи с образованием на поверхности покрытия при эксплуатации прочной оксидной пленки Al2O3.
Нанесение второго коррозионно-стойкого слоя Cr1-xAlxN происходит при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, отрицательном напряжении смещения и токе смещения на подложке 80-90 В и 0,7-0,8 A, соответственно. Распыление происходит в газовой смеси азота и аргона N2:Ar=30:70 (%) при токе и напряжении на хромовой и алюминиевой мишенях 6-7 А и 340-480 В, соответственно. Процесс нанесения проводят не менее 30 мин для образования в Cr1-xAlxN слое покрытия в процессе его осаждения максимального количества многокомпонентных кубических с-Cr0.57Al0.43N и с-Cr0.5Al0.5N фаз и прочных оксидных пленок Al2O3 и Cr2O3 при эксплуатации упрочненного изделия, обладающих низкой скоростью коррозии в 3 % растворе NaCl, а также высокими физико-механическими свойствами.
Нанесение третьего прочного слоя Ti1-xAlxN происходит при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, отрицательном напряжении смещения и токе смещения на подложке 80-90 В и 0,7-0,8 A, соответственно. Распыление происходит в газовой смеси азота и аргона N2:Ar=30:70 (%) при токе и напряжении на титановой и алюминиевой мишенях 6-7 А и 340-480 В, соответственно. Процесс нанесения проводят не менее 30 мин для образования в Ti1-xAlxN слое покрытия в процессе его осаждения максимального количества многокомпонентных гексагональных h-Ti3Al2N2 и h-Ti2AlN фаз и прочной оксидной пленки Al2O3 при эксплуатации упрочненного изделия, обладающих низкой скоростью коррозии в 3 % растворе NaCl, а также высокими трибологическими свойствами.
Чередование слоёв Zr1-xAlxN, Ti1-xAlxN и Cr1-xAlxN при вращении подложкодержателя со скоростью 10-15 об/мин позволит сформировать на подложке мультислойное покрытие с комплексом физико-механических, трибологических, термодинамически стабильных и коррозионных свойств с высокой адгезионной прочностью подслоя с материалом подложки и между слоями.
Стабильность поддержания задаваемого рабочего давления 0,97-1,03 Па обеспечивает устойчивую работу магнетронов и стабильное структурное состояние, состав и свойства чередующихся слоев осаждаемого покрытия.
Заявляемые соотношения реактивного и инертного газов в газовой смеси в зависимости от размера кристаллитов поддерживают в процессе его осаждения соотношение многокомпонентных δ-Zr3AlN и δ-Zr3N4 фаз в слое Zr1-xAlxN, многокомпонентных кубических с-Cr0.57Al0.43N и с-Cr0.5Al0.5N фаз в слое Cr1-xAlxN, многокомпонентных h-Ti3Al2N2 и h-Ti2AlN фаз в слое Ti1-xAlxN и в покрытии в целом, а также постоянное направление преимущественной кристаллографической ориентации кристаллитов покрытия обеспечивают минимальные внутренние напряжения, комплекс высоких физико-механическими, трибологическими, термодинамическими и антикоррозийными свойства.
Вращение сателлитов подложкодержателя с планетарным механизмом, где закреплены подложки и / или детали, 10-15 об/мин позволяет получать наноразмерные чередующиеся слои Zr1-xAlxN, Ti1-xAlxN и Cr1-xAlxN толщиной 10-20 нм. Нанесение слоёв покрытия на расстоянии от мишеней до подложки 160-170 мм позволит получить требуемую плотность потока пленкообразующих частиц.
При осаждении многослойного покрытия поддерживается температура осаждаемых слоев 300-350°С и тем самым регулируется поверхностная энергия слоев, что приводит к формированию покрытия с контролируемыми структурой и свойствами. Температура слоев покрытия 300-350°С позволит использовать способ для упрочнения материалов с низкой температурой отпуска, а также для осаждения покрытия на термочувствительные подложки.
Предлагаемый способ иллюстрируется рисунками, представленными на фиг. 1-2.
На фиг.1 изображен снимок отпечатка индентора, сделанный при помощи атомно-силовой микроскопии на поверхности покрытия Zr1-xAlxN - Сr1-xAlxN-Ti1-xAlxN при нагрузке на индентор 0,2 кг.
На фиг.2 изображена установка магнетронного распыления с четырьмя магнетронами и планетарным вращательным механизмом.
Способ получения многослойного покрытия с высокими механическими, трибологическими, термодинамическими и антикоррозийными свойствами, а также высокой адгезионной прочностью покрытия с материалом подложки осуществляют следующим образом.
Подложку (инструмент и/или детали в оснастке) очищают в ультразвуковой ванне с мыльным раствором, после этого устанавливают на стойки - сателлиты планетарного механизма, расположенного в нижней части вакуумной камеры установки магнетронного распыления, оснащенной четырьмя магнетронами с циркониевой, алюминиевой, хромовой и титановой мишенями, расположенными в дверце вакуумной камеры в последовательности: циркониевая мишень, хромовая мишень, титановая мишень, алюминиевая мишень. Затем в установке получают вакуум не хуже 5х10-3 Па. После этого камеру прогревают резистивным нагревателем в течение 10 мин.
Проводят очистку подложки в плазме тлеющего разряда при отрицательном напряжении смещения 700-800 В и токе смещения 1-1,2 A, которое подают на подложкодержатель, токе на всех мишенях 0,8-1 A, давлении аргона 1-1,2 Па в течение 10-12 минут, обеспечивающую термическую активацию и нагрев подложки для обеспечения высокой адгезии к ней покрытия. При этом подложка нагревается до температуры 250-300°С. Затем, не снимая напряжения на подложкодержателе, включают блоки питания всех магнетронов на 10 минут для формирования адгезионного подслоя CrTiAlZr на подложке и дополнительного нагрева. После этого напряжение смещения на подложкодержателе убавляют до 80 В.
Затем методом импульсного магнетронного распыления циркониевой и алюминиевой мишеней формируют слой Zr1-хAlхN в течение 30 минут при токе и напряжении на мишенях 6-7 А и 340-480 В, давлении 0,97-1,03 Па, отрицательном напряжении смещения на подложке 80-90 В и токе смещения на подложке 0,7-0,8 A в газовой смеси азота и аргона N2:Ar=30:70 (%). После этого формируют слой Ti1-хAlхN распылением титановой и алюминиевой мишеней при тех же технологических параметрах. Затем формируют слой Cr1-xAlxN распылением хромовой и алюминиевой мишеней при тех же технологических параметрах. Три слоя повторяют не менее 2 раз.
После завершения формирования многослойного покрытия снимают напряжение смещения, ток на магнетронах, прекращают подачу азота, подложки остывали в течение 10 минут в аргоне и 20 мин в вакууме, после этого выгружают из камеры (фиг. 2).
Свойства нанесенного покрытия контролировались путем измерения механических свойств покрытий методом наноиндентации (фиг. 1) и защитных свойств в 3% NaCl.
Преимущество заявляемого способа состоит в том, что он позволяет получить гарантированно заданный состав, структуру и комплекс свойств покрытия. Способ позволяет управлять структурообразованием формируемых слоев путем изменения основных технологических параметров осаждения.
Заявляемые технологические режимы позволяют получить многофункциональное покрытие с высокими механическими, трибологическими, антикоррозийными свойствами и высокой адгезионной прочностью покрытия с материалом подложки.
В таблице приведены физико-механические свойства покрытий, полученных заявляемым способом и известными способами.
Таблица
Покрытие | Микротвердость (Hμ), ГПа |
Приведенный модуль упругости (E), ГПа | Стойкость пленки к пластической деформации (Н3/Е2), ГПа | Стойкость пленки к упругой деформации (Н/Е) | Величина упругого восстановления (We), % | Коэффициент трения | iкор.подл/iкор.п | Адгезия |
Заявляемый способ | 49.3 | 486 | 0.51 | 0.1 | 68 | 0.08 | 184 | 95 |
Известный способ (прототип) TiAlN/CrAlN_1 (4 TiAl и 2 CrAl мишеней) Дуговое испарение Ping Li |
36,5 | 446 | 0.24 | 0.08 | 98 | |||
TiAlN/CrAlN_1 (2 TiAl и 4 CrAl мишеней) Дуговое испарение Ping Li |
38,2 | 471 | 0.25 | 0.08 | 95 | |||
CrSiN/TiAlN импульсн магнет Meng-Ko Wu | 31 | 320 | 0,29 | 0,1 | 0,49 |
Из представленных в таблице результатов испытаний следует, что покрытие, полученное по заявленному способу, обладает комплексом высоких физико-механических, трибологических, антикоррозийных свойств и высокой адгезионной прочностью покрытия с материалом подложки.
Claims (1)
- Способ получения многослойного покрытия на подложке в виде детали пары трения или режущего инструмента, включающий очистку подложки в плазме тлеющего разряда, отличающийся тем, что проводят очистку подложки в плазме тлеющего разряда при отрицательном напряжении смещения 700-800 В и токе смещения 1-1,2 A, которое подают на подложкодержатель, токе на всех мишенях 0,8-1 A и давлении аргона 1-1,2 Па в течение 10-12 мин, при этом подложку нагревают до температуры 250-300°С, затем проводят осаждение подслоя CrTiAlZr на подложку при включенных четырех магнетронах с мишенями Cr, Ti, Al, Zr в плазме аргона в течение 8-10 мин при давлении 0,97-1,03 Па, при токе на всех магнетронах 6-7 А и отрицательном напряжении смещения на подложке 80-90 В и токе смещения 0,7-0,8 A, затем поочередно наносят слои нитрида циркония и алюминия, нитрида титана и алюминия и нитрида хрома и алюминия при парциальном давлении 0,97-1,03 Па, скорости вращения подложкодержателя 10-15 об/мин, отрицательном напряжении смещения 80-90 В, токе смещения на подложке 0,7-0,8 A в газовой смеси азота и аргона в процентном соотношении N2:Ar=30:70 при токе и напряжении на всех магнетронах 6-7 А и 340-480 В, причем каждый слой наносят в течение не менее 30 мин, при этом слой нитрида циркония и алюминия наносят при токе 6-7 А на циркониевой и алюминиевой мишенях и токе 1-1,2 А на хромовой и титановой мишенях, слой нитрида титана и алюминия наносят при токе 6-7 А на титановой и алюминиевой мишенях и токе 1-1,2 А на циркониевой и хромовой мишенях, слой нитрида хрома и алюминия наносят при токе 6-7 А на хромовой и алюминиевой мишенях и токе 1-1,2 А на циркониевой и титановой мишенях, причем нанесение чередующихся слоев повторяют не менее двух раз до получения необходимой толщины покрытия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135862A RU2768046C1 (ru) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Способ получения многофункционального многослойного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135862A RU2768046C1 (ru) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Способ получения многофункционального многослойного покрытия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768046C1 true RU2768046C1 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021135862A RU2768046C1 (ru) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Способ получения многофункционального многослойного покрытия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768046C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780078C1 (ru) * | 2022-06-24 | 2022-09-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения многослойного нанокомпозитного покрытия |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2308538C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Установка для нанесения многослойных покрытий с периодической структурой методом магнетронного распыления |
US20090068450A1 (en) * | 2005-07-15 | 2009-03-12 | Wolf-Dieter Muenz | Method and Apparatus for Multi-Cathode PVD Coating and Substrate with PVD Coating |
EP2784799A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | CemeCon AG | Dense, hard coatings on Substrates using HIPIMS |
RU2554828C2 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Способ нанесения защитного покрытия на поверхность стального изделия |
RU2759458C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-11-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ СТАБИЛЬНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ (варианты) |
-
2021
- 2021-12-07 RU RU2021135862A patent/RU2768046C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090068450A1 (en) * | 2005-07-15 | 2009-03-12 | Wolf-Dieter Muenz | Method and Apparatus for Multi-Cathode PVD Coating and Substrate with PVD Coating |
RU2308538C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Установка для нанесения многослойных покрытий с периодической структурой методом магнетронного распыления |
EP2784799A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | CemeCon AG | Dense, hard coatings on Substrates using HIPIMS |
RU2554828C2 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Способ нанесения защитного покрытия на поверхность стального изделия |
RU2759458C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-11-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ СТАБИЛЬНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ (варианты) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784959C1 (ru) * | 2022-05-11 | 2022-12-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения слоистого композиционного материала Ti-TiN трибологического назначения |
RU2780078C1 (ru) * | 2022-06-24 | 2022-09-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения многослойного нанокомпозитного покрытия |
RU2822143C1 (ru) * | 2024-01-09 | 2024-07-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения многослойного покрытия для работы в условиях трибокоррозии |
RU2822279C1 (ru) * | 2024-01-09 | 2024-07-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения износостойкого многослойного покрытия для высокоскоростных обработок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105112858B (zh) | 一种多层结构的纳米复合刀具涂层 | |
US7169485B2 (en) | Multilayer coating excellent in wear resistance and heat resistance | |
JP2004510059A (ja) | 改良された硬度及び耐食性のための表面処理 | |
US4828934A (en) | Method of protecting ceramic bodies against mechanical and thermal action | |
RU2533576C1 (ru) | Способ получения многослойного многофункционального покрытия | |
CN1836059A (zh) | 新型金属带产品 | |
JP2005042146A (ja) | 高耐摩耗性高硬度皮膜 | |
CN108796453B (zh) | 一种高温耐磨的AlCrSiN纳米复合涂层及其制备方法 | |
IL171284A (en) | Methods for making an alumina membrane | |
Rickerby et al. | Structure, properties and applications of TiN coatings produced by sputter ion plating | |
Sharipov et al. | Increasing the resistance of the cutting tool during heat treatment and coating | |
CN108251797A (zh) | 一种钛合金切削刀具用TiAlN/CrN多层涂层及其制备方法 | |
Chuan et al. | Analysis of Ti-base hard coating performance in machining process: a review | |
Zhao et al. | Tribological and mechanical properties of hardness-modulated TiAlSiN multilayer coatings fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition | |
CN103938157B (zh) | 一种ZrNbAlN超晶格涂层及制备方法 | |
RU2768046C1 (ru) | Способ получения многофункционального многослойного покрытия | |
JP2023544788A (ja) | HiPIMSによって接着強度が改善された硬質炭素コーティングおよびその方法 | |
CN110106478B (zh) | 一种抗冲蚀涂层及其制备方法与应用、工程材料 | |
RU2768092C1 (ru) | Способ получения коррозионностойкого покрытия | |
RU2768053C1 (ru) | Способ получения коррозионностойкого покрытия | |
黄凯 et al. | Effects of substrate, interlayer bias and coating thickness on crystal orientation of chromium oxide coatings | |
RU2674795C1 (ru) | Многослойное износостойкое покрытие на стальной подложке | |
RU2106429C1 (ru) | Способ нанесения многослойного износостойкого покрытия на изделия из железных и титановых сплавов | |
RU2780078C1 (ru) | Способ получения многослойного нанокомпозитного покрытия | |
Mendoza-Leal et al. | Tribological performance of ternary TiMN films (M= AL, B, and Cr) deposited by cathodic arc on M2 steel |