Спосіб нанесення нанокомпозитного покриття на поверхню вироби з жароміцного нікелевого сплаву

 

Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до методів освіти захисних покриттів на деталях, схильних до високих температур і механічних навантажень.

В даний час широке поширення одержали методи нанесення захисних покриттів у вакуумі шляхом фізичного осадження на поверхню, що захищається, з утворенням сполук, стійких до руйнуючого впливу - хімічного, механічного, теплового. Такі покриття наносяться в декілька шарів з використанням електродугового або магнетронного джерел розпорошується матеріалу (див. пат. UA №2373302, МПК8С23С 14/06; С23С 14/24, опубл. 20.11.2009).

Проте покриття, що отримується відомим способом, має низький термін служби в умовах високотемпературного окислення, в тому числі з-за дифузійного обміну між покриттям і основним матеріалом.

Найбільш близьким за технічною сутністю до винаходу є спосіб нанесення нанокомпозитного покриття на поверхню сталевого вироби (пат. UA №2437963 С1, МПК С23С 14/06, опубл. 27.12.2011), що включає очищення вироби і вакуумної камери в середовищі інертного газу, іонне травлення та нанесення нанокомпозитного покриття методом фізичного осадження з парової фази.

Про і жаростійкості сплаву в умовах не тільки високотемпературного окислення, але і ерозійного впливу.

Технічним результатом винаходу є підвищення довговічності і жаростійкості сплаву в умовах високотемпературного окислення і ерозійного впливу.

Технічний результат досягається тим, що у відомому способі нанесення нанокомпозитного покриття на поверхню вироби з жароміцного нікелевого сплаву, що включає очищення вироби і вакуумної камери в середовищі інертного газу, іонне травлення та нанесення покриття методом фізичного осадження з парової фази, після іонного травлення здійснюють іонно-плазмове цементацію, після якої додатково проводять іонне травлення поверхні виробу, при цьому іонно-плазмове цементацію з подальшим травленням проводять поетапно з числом етапів N, причому N≥1, до насичення вуглецем приповерхневого шару згаданого вироби на глибину до 50 мкм, при цьому на поверхню виробу наносять не менше одного мікрослоя з ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм, який складається з наношарів зазначених матеріалів товщиною 1-100 нм, а потім наносять мікрошар з наношарів оксидів ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм товщиною 1-100 нм.

Крім того, загальна товщина мікрослоя з ніхрому і сплаву а�ения вироби перед мішенями магнетронів.

Додатково товщина мікрослоя з оксидів ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм становить 0,5-1,5 мкм, при цьому зазначений мікрошар наносять шляхом послідовного проходження вироби перед мішенями магнетронів при подачі в камеру кисню.

Спосіб нанесення нанокомпозитного покриття на поверхню вироби з жароміцного нікелевого сплаву здійснюється наступним чином.

Вироби полірують, знежирюють в ультразвуковій ванні, обробляють бензино-спиртовою сумішшю, піддають термообробці в сушильній шафі. Підготовлені таким чином вироби розміщують на каруселі у вакуумній камері. Нагрівання вакуумної камери і відкачування повітря з неї виробляють одночасно. Крім прискорення процесу одночасне проведення нагріву камери і створення в ній вакууму доцільно для десорбції раніше адсорбованих поверхнею виробів парів води і робочих рідин вакуумних насосів, а також розчинників, якими обробляли вироби.

Проводять очищення поверхні виробів і вакуумної камери в тліючому розряді від адсорбованих парів води, розчинників тощо, для чого на карусель подають напругу від 1000 до 1200 В, а в вакуумну камеру впускають інертний газ, наприклад арг�сть потоку іонів на виробі. Для цього включають магнетрони, які в даному випадку відіграють роль генераторів плазми, однак вибирають такий режим їх роботи, щоб швидкість осадження розпорошеного металу була менше швидкості його стравлювання. При цьому для видалення стравленного матеріалу з поверхні виробу тиск аргону повинна бути низькою, такою, щоб довжина вільного пробігу частинки була порівнянна з відстанню від виробу до стінки камери. Найбільш інтенсивне травлення відбувається, коли вироби проходять між магнетронами. Застосування магнетронів в процесі травлення дозволяє уникнути нанесення крапель металу на поверхню виробу, що характерно при використанні електродугових розпилювачів. Травлення проводять до появи на поверхні виробу характерного малюнка зерен металу, і в результаті отримують непорушену механічною і хімічною обробкою поверхню виробу.

Протравлену таким чином поверхню виробу піддають іонно-плазмової цементації. Цементація поверхні полягає в насиченні вуглецем приповерхневого шару металу глибиною до 50 мкм, наявність якого уповільнює дифузійні процеси між покриттям і основою і збільшує твердість поверхні. Т�та вихідного матеріалу. Цементація необхідна для зниження швидкості дифузійних процесів між покриттям і об сплавом, а також для виключення різкої зміни твердості на кордоні «нанокомпозитное покриття - основний матеріал», що дає зниження максимальних напружень у прикордонній зоні матеріалів покриття і основи. Травлення поверхні перед цементацією дозволяє забезпечити дифузію вуглецю на велику глибину. Цементацію здійснюють шляхом подачі в камеру вуглецевмісної газу і нагрівання виробу за підтримки магнетронним розрядом, який підвищує інтенсивність дифузії вуглецю. По закінченні іонно-плазмової цементації проводять додаткове іонне травлення для видалення утворених на поверхні виробів з карбідів, які в подальшому можуть перешкоджати високої адгезії нанокомпозитного матеріалу покриття. Проведення цементації здійснюється в N етапів, де N - ціле число і вибрано з умови N≥1, чергуються з іонним травленням, оскільки утворюються на поверхні виробу сполуки вуглецю зменшують швидкість проникнення вуглецю в матеріал. В результаті формується чиста поверхня металу з твердим приповерхностним шаром, готова до нанесення нанокомпедством магнетронів, послідовно чергуючи шари різних матеріалів. Першим наносять мікрошар з ніхрому, сплаву алюмінію з кремнієм загальною товщиною 2,3-3,0 мкм, який, у свою чергу, складається з наношарів цих матеріалів товщиною від 1 до 100 нм. Ці нанослои утворюються при послідовному проходженні вироби перед магнетронами з мішенями з різних матеріалів, що розпилюються - ніхрому, сплаву алюмінію з кремнієм. Потім наносять другий мікрошар з оксидів ніхрому, алюмінію і кремнію загальною товщиною 0,5-1,5 мкм. Цей мікрошар також складається з наношарів товщиною від 1 до 100 нм і утворюється при послідовному проходженні вироби перед магнетронами з мішенями з ніхрому, сплаву алюмінію з кремнієм при подачі в камеру кисню. Далі операції повторюють, і в результаті отримують нанокомпозитное захисне покриття загальною товщиною 14-22,5 мкм або більше. Товщина наношарів регулюється зміною швидкості обертання каруселі і потужності магнетронного розряду. Товщина мікрослоев регулюється часом формування покриття.

Експериментально виявлено, що найкращі характеристики покриття досягаються в зазначених діапазонах товщин мікро - і наношарів.

Для дослідження властивостей нанокомпозитного покриття, завдав�па (I) зразків обробці не піддавалась. На поверхню зразків другої групи (II) було нанесено нанокомпозитное покриття, що складається з шарів Ni+Cr+Al+Si-(Ni+Cr+Al+Si)+O2при цьому цементація проводилося після очищення аргоном, а нанесення покриття здійснювалося відразу після цементації. Обробка зразків третьої групи (III) відрізнялася від обробки зразків другої групи проведенням іонного травлення після цементації. Перша група була контрольною, жаростійкість та ерозійна стійкість зразків другої і третьої груп визначалася по відношенню до жаростійкості та ерозійної стійкості зразків першої групи.

Дослідження на жаростійкість проводилися в атмосфері печі на повітря при температурі 1050°C. Після 100 годин експозиції проводили візуальний огляд стану поверхні і зважування зразків разом з облізлою окалиною для порівняльної оцінки композиції за питомою приріст маси на одиницю поверхні.

Ерозійні дослідження проводилося на експериментальному обладнанні МЕІ, їх результати наведені в таблиці.

Група зразківВідносна жаростійкістьВідносна эрозио/tr>
II72,7
III73,7

Таким чином, саме включення в спосіб формування нанокомпозитного покриття етапу іонного травлення поверхні до і після цементації дозволяє знизити швидкість дифузійних процесів між покриттям і об сплавом, збільшити ерозійну стійкість виробів, а значить, і термін їх служби. Однак запропонований спосіб формування нанокомпозитних покриттів не обмежується описаними вище комбінаціями матеріалів для нанесення шарів. В окремому випадку спосіб реалізації може включати застосування мішені, що представляє собою набір пластин. В окремих випадках обробка поверхні згідно пропонованого способу може проводитися з використанням в якості напилюваного матеріалу різних елементів, наприклад Ti, Ni, Co, Cr, Al, Y, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W, B, Si, C або будь-якого сплаву на основі зазначених елементів. Як реакційного газу можливе застосування азоту, кисню, вуглеводнів, парів кремнеорганических рідин, а також будь-якої суміші зазначених газів.

При реалізації способу можливо розта

Приклад конкретної реалізації способу:

- полірування вироби, знежирення ультразвуком і протирання бензино-спиртовою сумішшю, сушка у шафі при T=55°C;

- розміщення виробів на каруселі у вакуумній камері, одночасний нагрів і відкачування вакуумної камери T=130°C, Pост=10-4Па;

- іонне очищення аргоном, P=0,5 Па, t=5 хв, Uзміщення=1100;

- іонне травлення, P=0,5 Па, t=10 хв, Uзміщення=1100 В, напруга на магнетронах - по 200 В;

- цементація, P=2 Па, t=60 хв, Uзміщення=1100, витрата пропану - 10,1 л/год, напруга на магнетронах - по 200 В;

- іонне травлення, P=0,5 Па, t=10 хв, Uзміщення=1100 В, напруга на магнетронах - по 200 В;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si) за режимом P=0,6 Па, t=20 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2за режимом P=0,6 Па, t=5 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510, витрата O2- 5,4 л/год;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si) за режимом P=0,6 Па, t=20 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з сл�b>2- 5,4 л/год;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si) за режимом P=0,6 Па, t=20 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2за режимом P=0,6 Па, t=5 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510, витрата O2- 5,4 л/год;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si) за режимом P=0,6 Па, t=20 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2за режимом P=0,6 Па, t=5 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510, витрата O2- 5,4 л/год;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si) за режимом P=0,6 Па, t=20 хв, Uзмішування=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510;

- нанесення нанокомпозитного покриття, що складається з шарів (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2за режимом P=0,6 Па, t=5 хв, Uзміщення=70 В, напруга на магнетронах - за 440-510, витрата O2- 10,1 л/ч.

Використання винаходу забезпечує збільшення терміну служби робочих лопаток турбін з нанокомпозитним покриттям.

1. Спосіб нанесення нанокомпозитного покриття на е інертного газу, іонне травлення та нанесення покриття методом фізичного осадження з парової фази, що відрізняється тим, що після іонного травлення здійснюють іонно-плазмове цементацію, після якої додатково проводять іонне травлення поверхні виробу, при цьому іонно-плазмове цементацію з подальшим іонним травленням проводять поетапно з числом етапів N, причому N≥1, до насичення вуглецем приповерхневого шару згаданого вироби на глибину до 50 мкм, при цьому на поверхню виробу наносять не менше одного мікрослоя з ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм, який складається з наношарів зазначених матеріалів товщиною 1-100 нм, а потім наносять мікрошар з наношарів оксидів ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм товщиною 1-100 нм.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що загальна товщина мікрослоя з ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм становить 2,3-3,0 мкм, при цьому зазначений мікрошар наносять шляхом послідовного проходження вироби перед мішенями магнетронів.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що товщина мікрослоя з оксидів ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм становить 0,5-1,5 мкм, при цьому зазначений мікрошар наносять шляхом послідовного проходження вироби перед мішенями магн

 

Схожі патенти:

Пристрій для хіміко-термічної обробки деталей в несамостійному тліючому розряді

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки металів, зокрема до іонному азотуванню, і може бути використане в машинобудуванні, автобудуванні і арматуробудуванні. Пристрій для хіміко-термічної обробки деталі в несамостійному тліючому розряді містить вакуумну камеру і підкладку для розміщення деталей, джерело живлення, з'єднаний з негативним полюсом з підкладкою, позитивним - з корпусом камери, термоемісійний електрод, другий джерело живлення, з'єднаний з негативним полюсом з термоемісійним електродом, позитивним - з корпусом камери, порожнистий циліндричний електрод, що має внутрішній діаметр, перевищує геометричні розміри оброблюваної деталі, і термоемісійний електрод, розташований коаксіально з циліндричним електродом. Пристрій додатково містить другий порожнистий циліндричний електрод, розташований коаксіально першого електрода і утворює з першим електродом електростатичну лінзу. Вісь симетрії порожнистих циліндричних електродів орієнтована під кутом, рівним критичному куті падіння іонного потоку на поверхню оброблюваної деталі. Термоемісійний електрод розташований у фокусі електростатичної обробки. 1 іл.
Винахід відноситься до області машинобудування, до способів утворення захисних покриттів на виробах, що мають тонкостінні і товстостінні частини і виконаних із сталі або титанового сплаву. Проводять очищення виробів у вакуумній камері в середовищі інертного газу, потім здійснюють іонне травлення, іонно-плазмене азотування, чередующееся з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття методом фізичного осадження з парової фази за допомогою магнетронів. Температуру тонкостінних і товстостінних частин виробів вирівнюють під час очищення виробів у середовищі інертного газу, іонного травлення, іонно-плазмового азотування, смугастих з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття шляхом розміщення виробів так, щоб тонкостінна частина одного виробу розташовувалася між товстостінними частинами інших виробів. Згадане нанесення нанокомпозитного покриття проводять шляхом нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з титану і хрому і подальшого нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з нітридів титану і хрому. В окремих випадках здійснення винаходу мікрошар з титану і хрому наносять товщиною 0,3-0,8 мкм шляхом последовательногЅрома наносять товщиною 2,5-3 мкм шляхом послідовного проходження вироби перед магнетронами з мішенями з титану і хрому при подачі в камеру азоту. Підвищується термін служби покриття в умовах ерозії, корозії і високих температур. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 1пр.

Спосіб локальної обробки матеріалу при азотуванні в тліючому розряді

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає розміщення сталевої деталі і перфорованого екрану у вакуумній камері, здійснення катодного розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру формують у вигляді макронеоднородной структури сталі за допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому d>4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі для забезпечення можливості отримання на поверхні ділянок, азотованих в тліючому розряді, що чергуються з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого шару за рахунок локальної опрацювання�

Спосіб локальної обробки матеріалу з ефектом порожнистого катода при іонному азотуванні

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає розміщення сталевої деталі і перфорованого екрану у вакуумній камері, здійснення катодного розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру сталі формують у вигляді макронеоднородной структури допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому 2·l<d<4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі, для забезпечення можливості отримання на поверхні чергуються азотованих в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода ділянок з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого сло

Спосіб локальної обробки матеріалу з ефектом порожнистого катода при іонному азотуванні

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості, для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає катодне розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру формують у вигляді макронеоднородной структури сталі за допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому d>4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі, і екрану для створення ефекту порожнистого катода, щільно прилягає до перфорированному екрану, для забезпечення можливості отримання на поверхні ділянок, азотованих в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода, що чергуються з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого сло

Спосіб і пристрій для прискореного азотування деталей машин з використанням імпульсів електромагнітного поля

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способу ионоазотирования деталей машин з використанням імпульсів електромагнітного поля. Забезпечують подачу в камеру для азотування реакційного газу, його нагрів з одночасним генеруванням у камері змінного електромагнітного поля за допомогою соленоїда. Всередині соленоїда розташовують оброблювану деталь з напрямом вектора магнітної індукції перпендикулярно до оброблюваної поверхні деталі і зміною в процесі азотування його величини з формуванням прямокутних імпульсів, тривалість і періодичність яких забезпечує прискорення руху та впровадження іонів азоту в оброблювану поверхню за рахунок вертикального фронту наростання напруженості магнітного поля. Пристрій для здійснення зазначеного способу містить камеру для азотування деталі, пристрій для подачі реакційного газу в згадану камеру на оброблювану деталь, нагрівальний пристрій і пристрій для генерування електромагнітного поля. Пристрій для генерування електромагнітного поля виконано у вигляді розташованого навколо згаданої камери соленоїда, що забезпечує генерування імпульсного елек�брабативаемой поверхні, що знаходиться всередині нього деталі. Забезпечується одночасне прискорення процесу азотування і підвищення механічних властивостей приповерхневих шарів матеріалу, що формуються в результаті одночасного азотування і впливу як на іони азоту, так і на матеріал оброблюваної деталі імпульсами порівняно малопотужного магнітного поля. 2 н. і 2 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до способу іонно-плазмового азотування довгомірної сталевої деталі. Спосіб включає нагрівання деталі, ізотермічну витримку, попереднє азотування, остаточне азотування та охолодження. Починають охолодження до температури 530°C до 370-390°C протягом 100-140 хвилин в плазмі тліючого розряду. Потім проводять охолодження до 240-260°C протягом 100-140 хвилин. Остаточне охолодження до 140-160°C протягом 100-140 хвилин проводять у печі без впливу плазми. Подачу іонізуючих газів здійснюють циклічно. При нагріванні до температури 200-220°C ведуть подачу газової суміші водень, азот, метан протягом 15-20 хвилин, далі до температури нагріву 400-440°C протягом 100-140 хвилин і при ізотермічній витримці протягом 20-40 хвилин здійснюють подачу водню, а при подальшому нагріванні до 480°C подають водень протягом 20-30 хвилин. Попереднє азотування ведуть з участю водню і азоту протягом 100-140 хвилин, а остаточне азотування ведуть з участю азоту, водню і метану протягом 14-16 годин. Охолодження до температури 530°C - 370-390°C ведуть в середовищі азоту і водню протягом 120 хвилин і подальше охолодження до 150-170°C протягом 240 хвилин ведуть з участю лише азоту. В результаті досягається сохраЀаботки і збереження поверхні металу від утворення окисної плівки.

Спосіб виготовлення деталей машин з отриманням субмікро - та наноструктурованого стану дифузійного приповерхневого шару при азотуванні

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способів підвищення механічних властивостей приповерхневих шарів деталей машин із сплавів на основі заліза з отриманням субмікро - або наноструктурованого стану дифузійних шарів. Спосіб включає збирання пакета з поперемінно чергуються сталевих листів, що мають різний хімічний склад, вакуумування і нагрівання пакету, гарячу деформацію пакета по висоті при температурі, що знаходить між значеннями температур поліморфних перетворень обох сплавів, при цьому після гарячої деформації з пакету вирізають заготовки деталей таким чином, щоб при подальшому азотування напрямок міжшарових меж у заготівлі деталі збігалося з напрямком дифузійного потоку азоту, після чого проводять азотування з отриманням субмікро - та наноструктурованого стану дифузійного приповерхневого шару на поверхні деталі. Спосіб дозволяє підвищити механічні властивості приповерхневих шарів матеріалу, що формуються в результаті азотування, і, відповідно, збільшити довговічність деталей. 9 іл., 1 пр.

Спосіб формування микроструктурированного шару нітриду титану

Винахід відноситься до способу формування микроструктурированного шару нітриду титану. Формування микроструктурированного шару нітриду титану здійснюють шляхом впливу на титанову основу фемтосекундним лазерним випромінюванням з енергією в імпульсі близько 100 мкДж і з щільністю потужності в імпульсі порядку 1013 Вт/см2 в середовищі рідкого азоту. Забезпечуються зносостійкі і корозійно-стійкі покриття на виробах з титану і його сплавів, а також поліпшуються антифрикційні властивості їх поверхонь. 2 іл.

Спосіб азотування деталей машин з отриманням наноструктурованого приповерхневого шару і шару склад

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способу азотування деталей вузлів тертя ковзання з отриманням наноструктурованого приповерхневого шару. Проводять попередню термообробку деталей шляхом гартування при температурі 920-940°C, подальшого високого відпустки з нагріванням до 600-650°C протягом 2-10 годин і видалення зневуглецьованого шару. Потім здійснюють іонно-плазмене азотування в діапазоні температур 500-570°C при напрузі на катоді 300-320 B, щільності струму 0,20-0,23 мА/см2, при використанні в якості газового середовища аміаку зі ступенем дисоціації від нуля до 80%, витрати аміаку до 20 дм3/год, тиск у камері при катодному розпиленні 1,3-1,35 Па, при насиченні 5-8 ГПа. Зазначене азотування проводять в режимі циклічної зміни температури і ступеня дисоціації аміаку, при цьому в першій половині циклу температура становить 570°C при максимальному азотному потенціалі, а у другій половині циклу температуру знижують до 500°C, при цьому азотний знижують потенціал за рахунок збільшення ступеня дисоціації аміаку до 40-80%, при цьому кількість згаданих циклів повинно бути не менше 10. Азотированная деталь має приповерхневих шар, що містить дифузійний шар з α-фазою з наноразм� з твердими включеннями, представляють собою наночастинки нітридів заліза ε-фази, сформовані шляхом фазової локальної перекристалізації решіток нітридів заліза, яка забезпечується циклічним зміною температури азотування і ступеня дисоціації аміаку. Забезпечується підвищення зносостійкості приповерхневих шарів матеріалу і збільшується довговічність вузлів тертя ковзання з матеріалу з таким складом приповерхневого шару. 2 н.п. ф-ли, 1 табл., 2 іл.

Спосіб отримання гібридного наноструктурованого металлополімеров

Винахід відноситься до галузі біомедицини, зокрема до способу отримання гібридних металлополимеров (софт-полімери), які можуть бути використані в якості екологічно безпечних біоміметічеських полімерів з керованими процесами фізіологічної електропровідності, а також для створення нанорозмірних пристроїв біомолекулярної електроніки. Зразок полімерного матеріалу поміщають у вакуумну камеру з магнетронним розрядним пристроєм. Подають в пристрій аргон і виробляють генерацію аргоно-металевої плазми. Здійснюють активацію поверхні полімеру і осадження на неї наноструктурованого металевого покриття. В якості полімерного матеріалу використовують біодеградуємий матеріал, що представляє собою полиаминокислоту, ковалентно зв'язану з циклофосфазеном. Осадження покриття виробляють в плазмі імпульсного магнетронного розряду з напругою горіння 400-700, струмом 1-10 А, тривалістю імпульсу 1-20 мс і кількістю імпульсів 1-100. Реалізація способу дозволить створити екологічно чисту технологію отримання біоміметічеських наноструктурованих гібридних металлополимеров з керованою структурою металопокриття і керованими процесами ф�

Роторний подложкодержатель

Винахід відноситься до техніки для нанесення на вироби нанопокритий, зокрема до роторному подложкодержателю. Роторний подложкодержатель виконаний модульним. Модуль складається з насадки-ротора, встановленої за допомогою поворотної державки на опорі і з'єднаної з приводом повороту, і датчика контролю часу у позиції очікування. Опора подложкодержателя кінцевими частинами закріплена у висувному корпусі. Вона має збірну циліндричну конструкцію і включає направляючу втулку, втулку переміщення, шліцьовий вал. Насадка-ротор має можливість автономної поштучної, а також групової передачі в одну з фіксованих позицій: очікування або обробки. Насадка-ротор змонтована на валу, встановленому в лючку державки з можливістю вчинення щодо неї поворотів в робочій позиції. Вал за допомогою змонтованої в його нижній частині конічної шестерні при вступі насадки-ротора в робочу позицію отримує обертальне переміщення від конічної шестерні головки, змонтованої на шліцьовому валу з можливістю зворотно-поступальних переміщень. Подача головки в зону зачеплення здійснюється за допомогою двох пересічних пазів, один з яких розташований на�ти доступу робочого середовища до всіх оброблюваних поверхонь підкладки за один установ. 6 іл.
Винахід відноситься до області машинобудування, до способів утворення захисних покриттів на виробах, що мають тонкостінні і товстостінні частини і виконаних із сталі або титанового сплаву. Проводять очищення виробів у вакуумній камері в середовищі інертного газу, потім здійснюють іонне травлення, іонно-плазмене азотування, чередующееся з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття методом фізичного осадження з парової фази за допомогою магнетронів. Температуру тонкостінних і товстостінних частин виробів вирівнюють під час очищення виробів у середовищі інертного газу, іонного травлення, іонно-плазмового азотування, смугастих з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття шляхом розміщення виробів так, щоб тонкостінна частина одного виробу розташовувалася між товстостінними частинами інших виробів. Згадане нанесення нанокомпозитного покриття проводять шляхом нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з титану і хрому і подальшого нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з нітридів титану і хрому. В окремих випадках здійснення винаходу мікрошар з титану і хрому наносять товщиною 0,3-0,8 мкм шляхом последовательногЅрома наносять товщиною 2,5-3 мкм шляхом послідовного проходження вироби перед магнетронами з мішенями з титану і хрому при подачі в камеру азоту. Підвищується термін служби покриття в умовах ерозії, корозії і високих температур. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 1пр.

Спосіб отримання щільного тепловідбивного просвітлюючого покриття для прозорих пластикових виробів

Винахід відноситься до вакуумної технології, а саме до технології виготовлення багатошарових функціональних покриттів для органічних підкладок, в тому числі зміцнюючих тепловідбівних просвітлюючих покриттів для прозорих пластикових виробів, наприклад для екранів засобів індивідуального захисту, методом магнетронного розпилення. Спосіб отримання щільного тепловідбивного просвітлюючого покриття для прозорого пластикового виробу включає формування підшару, нанесення тепловідбивного шару оксиду олова Sn2 і нанесення просвітлюючого шару діоксиду кремнію SiO2. Згадані шари наносять магнетронним розпиленням в середовищі аргону і кисню. В якості підшару наносять зміцнюючої адгезійний шар оксиду кремнію SiOx, при 1,5≤x<2,0, толщной (2,7-3,3)·λ0/4, де λ0=550нм, тепловідбивний шар оксиду олова Sn2 наносять товщиною(3,6-4,4)·λ0/4 і просвітлюючий шар діоксиду кремнію SiO2 - завтовшки (0,9-1,1)·λ0/4. Забезпечується підвищення механічної міцності на стирання зміцнювального тепловідбивного просвітлюючого покриття. 2 іл., 3пр.

Спосіб осадження тонких плівок оксиду церію

Винахід відноситься до технології тонких плівок, зокрема до способу формування рівномірних по товщині плівок оксиду церію (CeO2) на підкладках складної просторової конфігурації, і може бути використане для створення рівномірних по товщині плівок оксиду церію при вирішенні ряду завдань нанотехнології, енергозберігаючих технологій, електронної, атомної та інших областях науки і техніки. Спосіб включає магнетронне розпилення металевої мішені церію в робочій камері в атмосфері, що містить інертний газ і кисень, і осадження на підкладку шару оксиду церію, при цьому підкладку розміщують на аноді в області зони активного розпилення мішені на відстані від мішені R, що перевищує глибину зони термализации L розпорошених атомів мішені, при співвідношенні R/L в діапазоні 1,2÷1,5. Технічним результатом винаходу є формування рівномірних по товщині покриттів оксиду церію на підкладках складної просторової конфігурації. 2 іл., 1 пр.

Вакуумнодуговой випарник для генерування катодної плазми

Вакуумнодуговой випарник призначений для генерування катодної плазми і може використовуватися для отримання різних типів покриттів або плівок різноманітного призначення шляхом осадження іонів плазмового потоку на поверхні оброблюваних виробів. Вакуумнодуговой випарник містить анод, електромагнітну силу, що охоплює корпус у вигляді відрізка труби, циліндричний катод, феромагнітне кільце, що охоплює катод поблизу його торцевій випаровуваної поверхні, феромагнітну втулку, яка охоплює тримач катода. Для збільшення ефективності роботи випарника він забезпечений додатковими кільцевими феромагнітними елементами. Ці елементи в сукупності з феромагнітним екраном зменшують розсіяні магнітні поля електромагнітної котушки і забезпечують істотне збільшення напруженості магнітного поля на випаровуваної поверхні катода без збільшення в електромагнітній котушці числа амперів-витків. Збільшення напруженості магнітного поля на робочому торці катода забезпечує високу стабільність дугового розряду, зростання вихідного іонного струму, а також зменшення краплинної фази в продуктах ерозії катода за рахунок збільшення швидкості переміщення кат�

Спосіб формування тонкої фольги твердого розчину pd-cu з кристалічною решіткою типу csci

Винахід відноситься до технології створення селективних газових мембран, які функціонують за рахунок виборчої дифузії атомів газу (водню) крізь тонку металеву плівку (з паладію або сплавів на його основі), які використовуються в пристроях глибокого очищення водню від супутніх домішок, сепарації водню з водородсодержащих сумішей газів, мікрореакторах. Спосіб формування тонкої фольги твердого розчину Pd-Cu з кристалічною решіткою типу CsCl включає магнетронного розпилення мішені складу, близького до Pd-40% Cu, в середовищі Ar 10-1 Па на термічно оксидовані поліровані пластини монокристалічного кремнію і відділення отриманої фольги від підкладки, при цьому температура підкладки становить 300-700 К, а відокремлену тонку фольгу додатково нагрівають у вакуумі не гірше 10-4 Па зі швидкістю 100 К/год до температури 970 К і охолоджують зі швидкістю 100-200 К/год до кімнатної температури. Технічний результат полягає у створенні легковоспроизводимим і економічним способом високоефективних мембран для глибокого очищення водню, що володіють високою селективної водородопроницаемостью і продуктивністю. 1 іл., 1 пр.

Спосіб одержання багатошарового багатофункціонального покриття

Винахід відноситься до нанесення іонно-плазмових покриттів. Спосіб одержання багатошарового покриття на поверхні технологічних інструментів включає іонне очищення поверхні і нанесення шарів покриття дуальної магнетронной системою з титановим і алюмінієвим магнетронами. Шари покриття наносять при відстані від мішеней до поверхні 140-150 мм, швидкості обертання поверхні 20-25 об/хв і температурі поверхні 473-523 К. Спочатку наносять подслой титану Ti в середовищі аргону з збільшенням розрядного струму на титанової мішені, потім наносять перехідний шар нітриду титану TiN магнетронним розпиленням титанової мішені в газовій суміші азоту і аргону з збільшенням розрядного струму на титанової мішені, після чого наносять чергуються шари нітриду титану TiN і Ti-Al-N з нанокристалічною і полікристалічної структурою в газовій суміші азоту і аргону. Нанесення чергуються шарів повторюють не менше двох разів до отримання необхідної товщини покриття і верхнім наносять шар Ti-Al-N з нанокристалічною структурою. Забезпечується отримання покриття з високими фізико-механічними властивостями, низьким коефіцієнтом тертя, високою адгезійною міцністю підшару з матеріалом підкладки і між сл
Винахід відноситься до області тонкоплівкової технології, а саме до технології одержання прозорих провідних шарів на основі оксиду цинку, легованого галієм або алюмінієм. На підкладці формують проміжний і основний шари на основі оксиду цинку, легованого галієм або алюмінієм. Проміжний шар формують з концентрацією легуючого компонента в інтервалі від значення, яке співпадає з концентрацією в основному шарі, до 20 ат.%. В окремих випадках здійснення винаходу перед нанесенням основного шару проміжний шар піддають витримці від 5 хвилин до 2 годин при температурі 200°С до 500°С. Проміжний шар виконують суцільним або островковим. Формування шарів проводять у прохідних магнетронних установках і в якості мішені використовують секціонірованние мішень, в яку частину мішені, що знаходиться з боку входить в установку підкладки, містить більш високий вміст легуючого компонента, ніж в решті частини мішені. Зменшується сумарний час нанесення підшару і основного шару, забезпечується керування рельєфом синтезованого шару і виключається використання матеріалів, відмінних від матеріалів, що входять в основний шар. 4 з.п. ф-ли, 1 пр.

Магнітний блок розпилювальної системи

Винахід відноситься до плазмової техніки, зокрема до конструкції магнітного блоку розпилювальної системи, і може бути використане в планарних магнетронах для вакуумного іонно-плазмового нанесення тонких плівок металів та їх сполук на поверхню твердих тел. Магнітний блок включає в себе центральний циліндричний і зовнішній кільцевій магніти, коаксіально встановлені з зазором на магнітопроводі з магнітомягкого матеріалу. Магнітопровід виконаний з кільцевим виступом, рівним по висоті магнітів, при цьому виступ виконаний з можливістю фіксації центрального магніту. Поверхню виступу, звернена до центрального магніту, може бути виконана конічної. Технічний результат від використання винаходу є підвищення рівномірності напруженості магнітного поля і зменшення габаритів блоку. 2 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб отримання нанорозмірних структур кремнію

Винахід відноситься до технології отримання чистого наноструктурованого кремнію і може бути використане в різних областях напівпровідникової техніки. Нанорозмірні структури кремнію отримують термічним розкладанням моносилана, яке проводять адіабатичним стисненням суміші 10 об.% моносилана в аргоні при початковому тиску 0,095 МПа і температурі 130°С. Винахід дозволяє отримувати наночастинки кремнію сонячної якості розмірами від 30 до 100 нм в аморфної і кристалічної формі. 5 іл., 5 пр.
Up!