Способ получения защитно-декоративных покрытий

 

Способ получения защитно-декоративных покрытий на нержавеющей стали ионно-вакуумным распылением включает введение перед распылением в камеру кислорода и распыления в разряде, поддерживаемом магнитным полом, при давлении кислорода 5 - 8 Па и плотности ионного тока 150 - 200 мА/см².

Изобретение относится к технологии получения вакуумных покрытий и может быть использовано при нанесении защитных, износостойких и декоративных покрытий, в частности на керамические и стеклянные облицовочные плитки.

Известен способ получения защитно-декоративных покрытий, включающий осаждение материала путем испарения материала (титана) в вакуумно-дуговом разряде в среде углеродсодержащего газа при давлении 6 12 Па (авт. св. N 1795984, кл. C 23 C 14/34, 15.02.93).

Причинами, препятствующим достижению требуемого технического результата, является относительно низкая производительность процесса, низкая адгезия и невозможность получения пленок из нержавеющей стали с сохранением стехиометрии исходного материала с высокой адгезией к керамическим и стеклянным подложкам.

Наиболее близким к изобретению является способ получения защитных пленок из нержавеющей стали, включающий ионное распыление материала в вакуумной камере в среде инертного газа при давлении в камере 15 Па и плотности тока мишени 5 мА/см² (Dahlgzen, S.D. Mc Clanahan, 3rd Symposium on the Deposition of Thin Films by Sputtering, University of Rochester, N.Y. Sept. 1969, p. 20).

При использовании данного способа скорость распыления была достигнута до 5000 /мин.

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата является относительно низкая производительность процесса, недостаточная адгезия в условиях повышенной влажности и перепада температур.

Задача изобретения повышение производительности процесса при нанесении защитных покрытий из нержавеющей стали, повышение адгезии и снижение расхода материала при сохранении стехиометрии материала покрытия по отношению к исходному материалу.

Это достигается тем, что в способе получения защитно-декоративных покрытий из нержавеющей стали, включающим ионное распыление материала в вакуумной камере в среде инертного газа, ионное распыление осуществляют в разряде, поддерживаемым магнитным полем, причем перед распылением в камеру дополнительно вводят кислород, а процесс распыления проводят при давлении инертного газа в камере, равном 0,06 0,08 Па при парциальном давлении кислорода 5 8 Па и плотности ионного тока, равной 150^oC200 мА/см².

При использовании разряда, поддерживаемого магнитным полем, и давлении инертного газа и пациальном давлении кислорода в указанных пределах, достигается скорость равная 150 /с, причем для получения пленки толщиной, равной 0,2 мкм, требуется время, равное 15 с.

При повышении давления инертного газа в камере выше указанных пределов, при сохранении парциального давления кислорода, происходит уменьшение толщины катодного темного пространства, что приводит к резкому снижению эффективности распыления, и, соответственно производительности процесса.

При снижении давления инертного газа снижается коэффициент распыления материала мишени. При уменьшении парциального давления кислорода, концентрации ионов, а следовательно плотность тока будут снижаться, что также снижает производительность процесса. Указанный диапазон парциального давления кислорода позволяет также в широких пределах менять окраску декоративных защитных покрытий на керамических и стеклянных плитках (золотистый, пурпурный, фиолетовый и др.).

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предлагаемого изобретения, позволили установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня, был проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками предлагаемого изобретения, результаты которого показывают, что предлагаемое не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Получение защитно-декоративного покрытия осуществляется на установке магнетронного распыления материалов. Перед процессом распыления вакуумная камера откачивается до давления 0,01 Па, после чего через игольчатые натекатели в камеру подается одновременно нейтральный газ аргон и кислород, при этом давление аргона в камере равно 0,06 0,8 Па при парциальном давлении кислорода, равном 5^oC8 Па. Перед процессом распыления подложка разогревается до 200 300^oC и при включении напряжения между подложкой (анодом) и катодом (магнетроном), на котором располагается мишень из исходного материала (нержавеющая сталь Х18Н9Т), зажигается разряд, предварительно очищающий подложку, после чего происходит распыление мишени ионами газа и распыляемый материал осаждается на подложку, до требуемой толщины (0,1 0,2 мкм).

Высокие скорости распыления, повышают производительность процесса, адгезию наносимого слоя при требуемой толщине и сохраняет стехиометрию исходного материала.

Формула изобретения

Способ получения защитно-декоративного покрытия из нержавеющей стали, включающий ионное распыление материала в вакуумной камере, отличающийся тем, что распыление осуществляют в разряде, поддерживаемом магнитным полем, причем перед распылением в камеру дополнительно вводят кислород, а процесс распыления проводят при давлении инертного газа в камере 0,06 0,08 Па, парциальном давлении кислорода 5 8 Па и плотности ионного тока 150 200 мА/см².