Спосіб іонно-вакуумного напилення антикорозійного покриття на металеву поверхню

Реферат: Спосіб іонно-вакуумного напилення антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі очищають, причому після очищення металеву деталь розміщують в пристрої вакуумного напилення, заповненому робочим газом, у вигляді азоту, з тиском в межах -2 -1 10 -10 Па, виконаної з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі, піддають іонному травленню, протягом 6,0-18,0 хв., шляхом обробки поверхні високоенеретичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uс1,0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uc, до 50-250 В, в процес нанесення покриття у вигляді нітриду титану (TiN) товщиною 5,0-20,0 мкм протягом 15,0-30,0 хв. UA 117836 U (12) UA 117836 U UA 117836 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, а саме до нанесення захисних покриттів від корозії деталей машин. Як відомо корозія металів визначається як руйнування металів внаслідок хімічної і електрохімічної взаємодії їх з корозійним середовищем, в результаті якого змінюються властивості поверхневих шарів металу, і часто відбувається погіршення функціональних характеристик металу або охоплення технічної системи, де вони використовуються. Для ослаблення корозійного процесу потрібно вплинути або на сам метал, або на корозійне середовище. Основним напрямком для боротьби з корозією є захисні покриття (металеві та неметалеві) органічного або неорганічного походження. До цих напрямків, як найпоширенішим, можна віднести як гальванічне покриття так і плазмове напилення. Відомий спосіб отримання антикорозійного покриття на сталі, який включає очищення деталі з подальшим її плазменно-електролітичним оксидуванням в біполярному режимі в лужному електроліті, що містить рідке скло. При цьому оксидування здійснюють при анодній складовій напрузі, що зростає в ході оксидування від 20 до 310 В, і при катодній напрузі 25-30 В. Співвідношення тривалості анодного і катодного періодів поляризації 2: 1 і частоті їх проходження 150 Гц протягом 10-20 хв. в електроліті, що містить, г / л: Na 2СО 3 – 15-20; Na2SiO3 • Н 20-25-30 і воду [1]. Недоліком даного способу є недостатньо висока корозійна стійкість покриття, яка обумовлена рихлістю, пористістю і дефектами поверхневого шару покриття. Задачею даної корисної моделі є удосконалення способу іонно-вакуумного напилення антикорозійного покриття на металеву поверхню шляхом підбору параметрів процесу напилення і тим самим забезпечити підвищення корозійної стійкості покриття. Поставлена задача вирішена в способі іонно-вакуумного напилення антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі очищають, згідно із заявленим технічним рішенням у даній корисній моделі, після очищення металеву деталь розміщують в пристрої вакуумного напилення, заповненого робочим газом, у вигляді азоту, з -2 -1 тиском в межах 10 - 10 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі, піддають іонному травленню, протягом 6,0-18,0 хв., шляхом обробки поверхні високоенергічним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uс 1,0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uc, до 50-250 В, у процес нанесення покриття у вигляді нітрид титану (TiN) товщиною 5,020,0 мкм протягом 15,0-30,0 хв. Для очищення поверхні використовують ультразвукову очистку. Нітрид титану має високу корозійну стійкість, а стійкість покриття на основі нітриду титану залежить від багатьох факторів. Захисні і декоративні властивості тонких покриттів нітридом титану визначаються структурою утвореного покриття, яке в свою чергу залежить від кінетичних параметрів процесу і взаємопов'язана з хімічним складом і структурою металу. Найважливішою характеристикою захисних властивостей покриття є адгезія з металом, яка визначається, в основному, хімічними і дифузійними силами іонно-вакуумного покриття нитридами металів, що мають досить високу адгезію, тому покриття нітридом титану є ефективним засобом захисту від корозії. Крім того, захисна здатність покриття в значній мірі залежить від рівномірності напилення по площі і товщині покриття, а також від його пористості. Тільки при виконанні цих умов, що покриття нітридом титану буде ефективним захисним засобом від корозії. Процес нанесення антикорозійного покриття на металеву поверхню за допомогою іонновакуумного плазмового напилення реалізується в три етапи наступним чином. На першому етапі металеву деталь, наприклад з конструкційної сталі марки 30ХГСА, на ділянку поверхні якої необхідно провести напилення з метою отримання антикорозійного покриття з TiN, здійснюють її ультразвукове очищення на відомих з рівня техніки відповідних ультразвукових пристроях. Підготовці поверхні металу перед нанесенням покриття приділяється дуже велика увага. Це пов'язано, перш за все, з тим, що до антикорозійному покриттю пред'являються високі експлуатаційні вимоги із-за малих товщин. Після цього, дану деталь поміщають в пристрій вакуумного напилення, наприклад "Булат", "МАП-1" або використовують систему фірми "Mantis Deposition", (робочий газ - азот) і обробляють поверхню (другий етап - процес іонного травлення) протягом 6…18 хв високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення (U з 1,0 кВ, або -2 середньою енергією іонів Wi=1,5-3,0 кеВ, при тиску робочого газу у вигляді азоту в межах 10 -1 10 Па). Під впливом високоенергетичного потоку металевої плазми відбувається не тільки активація, але і інтенсивне нагрівання поверхні металевої основи. При цьому енергія падаючих частинок розподіляється на нагрівання поверхні – 95 %, розпушення і видалення оксидних плівок – 5 %. 1 UA 117836 U 5 10 15 Процес іонного травлення в подальшому необхідно плавно переводити в процес нанесення покриття (третій етап). На цьому етапі власне кажучи і формують антикорозійне покриття протягом 15,0-30,0 хв. Такий перехід від режиму травлення до режиму напилення здійснюють - поступовим зменшенням потенціалу зміщення Uс, до 50-250 В, що, в кінцевому рахунку, призводить до формування антикорозійного покриття на майже ювенальній металевій поверхні. Реалізація даного способу дає можливість отримання заданих експлуатаційних властивостей шляхом управління кінетичними параметрами процесу формування покриття. Наприклад час напилення на поверхню деталі з матеріалу 30ХГСА шару TiN товщиною 5,020,0 мкм становить від 15,0 до 30,0 хв. Таким чином підбираючи режими процесу формування антикорозійного покриття на металеву поверхню за допомогою іонно-вакуумного плазмового напилення нітратом титану можна забезпечити достатню корозійну стійкість покриття, що забезпечує заявлений технічний результат в даній корисній моделі. Джерело інформації: 1. RU №2392360 С1 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Спосіб іонно-вакуумного напилення антикорозійного покриття на металеву поверхню, при якому поверхню металевої деталі очищають, який відрізняється тим, що після очищення металеву деталь розміщують в пристрої вакуумного напилення, заповненому робочим газом, у -2 -1 вигляді азоту, з тиском в межах 10 -10 Па, виконаному з можливістю генерації плазми в катодній (катод виконаний з титану) вакуумній дузі, піддають іонному травленню, протягом 6,018,0 хв., шляхом обробки поверхні високоенергетичним потоком металізованої плазми при потенціалі зміщення Uc1,0 кВ, з наступним плавним переходом, за рахунок плавного зменшення потенціалу зміщення Uc, до 50-250 В, в процес нанесення покриття у вигляді нітриду титану (TiN) товщиною 5,0-20,0 мкм протягом 15,0-30,0 хв. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для очищення поверхні використовують ультразвукову очистку. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2