Способ нанесения покрытия

 

Использование: изобретение относится к области нанесения покрытий вакуумно-дуговым способом и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий на изделия из керамики, пластмассы, стекла. Сущность изобретения: на изделие наносят слой нитрида металла, выбранного из ряда: титан, цирконий, после чего наносят слой оксида металла, выбранного из ряда: титан, цирконий, хром, причем, слой из оксида наносят толщиной менее 0,2 мкм.

Изобретение относится к области нанесения покрытий вакуумно-дуговым способом, преимущественно на изделия из керамики, пластмасс или стекла.

Известно применение вакуумно-дугового метода для нанесения декоративных покрытий на основе оксидов титана, циркония и других металлов на изделия из пластмасс и стекла ( H.Randawa Thin Solid Films 167, 1988, 184). Недостатком покрытий, полученных данным способом, является существенная зависимость их цветовых характеристик от толщины слоев, которая при известном методе получения покрытий заметно меняется в зависимости от ориентации участков покрываемой поверхности по отношению к направлению потока осаждаемого материала на поверхностях, имеющих различного рода рельеф.

Известен способ нанесения покрытий на основе оксидов металлов, в частности, титана, вакуумно-дуговым методом с предварительным нанесением слоя нитрида титана (а. с. СССР N 1680799, кл. С 23 С 14/34, 1991 г.). Однако,при этом способе нанесение слоя оксида титана толщиной 0,2 0,4 мкм не обеспечивает получение декоративных покрытий в широком диапазоне цветовых характеристик.

В основу настоящего изобретения была положена задача повышения однородности цветовых характеристик и расширения цветовой гаммы покрытий, что необходимо для защитно-декоративных покрытий. Достигается это тем, что в способе нанесения покрытия, включающем нанесение слоя на основе оксида тугоплавкого металла с предварительным нанесением слоя из нитрида тугоплавкого металла, согласно изобретению, слой из нитрида наносят на основе металлов, выбранных из ряда: титан, цирконий, а слой из оксида из ряда: титана, цирконий, хром, причем, слой оксида наносят толщиной менее 0,2 мкм.

Сравнительный анализ показал, что предложенное техническое решение по сравнению с известными соответствует критериям патентоспособности, поскольку совокупность заявленных признаков, отраженных в формуле изобретения, не была обнаружена в данной и смежных областях науки и техники. Необходимо также отметить, что достигаемый результат может быть реализован лишь всей совокупностью заявленных признаков, т.к. он не является простой совокупностью свойств (суммой) отдельных признаков, поскольку не проявляется при использовании любого из них в отдельности, в известных решениях.

Способ осуществляется следующим образом.

В установке "Булат-3Т", оснащенной двумя дуговыми испарителями, в одном из которых катод был из титана, а в другом из циркония, размещали образцы из стекла и керамики. Образец из керамики имел рельеф с перепадом в 2 5 мм.

Образцы размещали на подложкодержателе, изолированном от камеры. Процесс вели в две стадии: на первой стадии изделия обрабатывали двухступенчатым газовым разрядом на основе азота, ток дуги составлял 120 А, давление - 310^-3 мм рт.ст. потенциал на изделиях плавающий. Подложкодержатель являлся анодом двухступенчатого газового разряда. После отключения разряда включали испаритель с титаном и повышали давление азота до(4 5)10^-3 мм рт.ст. ток дуги составлял 70 А, время проведения процесса 2 мин, затем подачу азота прекращали и подавали кислород при давлении 510^-3 мм рт.ст. Осаждение титана в кислороде проводили в течение 1 мин с получением слоя толщиной 0,15 мкм.

Второй эксперимент был проведен так же, только вместо испарителя с титаном включали испаритель с цирконием и время осаждения в атмосфере кислорода составляло 30 с, при этом слой окиси имел толщину 0,1 мкм.

В третьем примере осаждение нитрида вели испарителем с катодом из циркония, а осаждение окисла испарителем с катодом из титана, остальные параметры, как в примере 1, только время осаждения окиси обеспечивало получение слоя толщиной 0,18 мкм.

В четвертом примере осаждение нитрида вели испарителем с катодом из титана, а осаждение окиси испарителем с катодом из циркония, остальное, как в примере 1, только время осаждения окиси обеспечивало получение слоя толщиной 0,25 мкм.

В пятом примере процесс был проведен так же, как в первом, только после отключения газового разряда подачу азота прекращали, и подавали кислород (подслой из нитрида не наносили). Процесс осаждения окиси проводили так же как и в первом примере.

В шестом примере процесс проводили так же, как и в первом, только осаждение титана в атмосфере азота и кислорода проводили в обратной последовательности: вначале подавали кислород, а затем азот.

Седьмой эксперимент проводили так же, как и третий, только вместо катода из титана в одном из испарителей был установлен катод из хрома.

Сравнительный визуальный анализ полученных образцов показал следующее. Образцы из стекла, полученные без предварительного осаждения нитрида (пример 5) имели сине-фиолетовый оттенок с непрерывным изменением цвета в пределах 100 мкм (размер образца), что соответствовало изменению толщины покрытия в этих же пределах. На керамическом образце имело место существенное различие в цвете покрытия на выступах и впадинах.

Образцы, как стеклянные, так и керамические, полученные в примерах 1, 2 и 3, 7 имели сравнительно однородный цвет на всей поверхности, при этом образец в примере 1 имел ярко фиолетовый цвет, в примере 2 ярко зеленый, а в примерах 3 и 7 синий (эти цвета при осаждении только в кислороде, например,в примере 5 не получались).

Покрытие в примере 4 не было однородным по цвету.

Покрытие, полученное в примере 6, имело обычный цвет нитрида титана (эффект предварительного осаждения в атмосфере кислорода не проявился).

Таким образом, примеры 1, 2, 3 и 7 показали, что предлагаемый способ позволяет, во-первых, расширить гамму цветов, которые могут быть получены осаждением тугоплавких металлов в атмосфере кислорода, и, во-вторых, получить сравнительно однородный цвет при неоднородной толщине покрытия, которая в известных способах существенно изменяет цвет покрытия.

Формула изобретения

Способ нанесения покрытия, включающий нанесение слоя из оксида тугоплавкого металла с предварительным нанесением слоя из нитрида тугоплавкого металла вакуумно-дуговым методом, отличающийся тем, что слой из нитрида наносят на основе металла, выбранного из ряда: титан, цирконий, а слой из оксида из ряда титан, цирконий, хром, причем слой из оксида наносят толщиной менее 0,2 мкм.