Способ нанесения покрытия

 

Использование: изобретение относится к производству изделий, где требуется улучшенная отделка, защита от агрессивных сред, повышенных температур и повышенная износостойкость. Сущность изобретения: поверхность изделия предварительно обрабатывают ионным пучком инертного вещества в вакууме, затем по крайней мере один раз наносят на обрабатываемую поверхность, бомбардируя соответствующую мишень ионным пучком, слой металла или керамики, на который наносят, бомбардируя соответствующую мишень ионным пучком, слой соответственно керамики или металла, причем все стадии процесса проводят, не ухудшая вакуумных условий, при постоянном остаточном давлении в технологическом объеме вакуумной камеры. 1 ил.

Изобретение относится к производству товаров народного потребления и может быть использовано при производстве посуды, а также других изделий, где требуется улучшенная отделка, защита от агрессивных сред, повышенных температур и повышенная износостойкость.

Известны способы покрытия изделий, в том числе и посуды, заключающиеся в нанесении на поверхности изделий эмалей различного цвета [1] Однако эти процессы не обладают достаточной экологической чистотой из-за необходимости использования токсичных растворителей.

Известен способ нанесения покрытий из нитрида титана [2] Он заключается в распылении титана в атмосфере азота и осаждении полученного соединения на поверхность изделия в вакууме.

Однако этот способ позволяет получать покрытия только одного цвета (как правило желтого) и требует для получения покрытия высокого качества достаточно сложных и трудоемких подготовительных работ. Способ не позволяет получать многослойные покрытия и, в частности, напылять на поверхность диэлектрические материалы.

Целью изобретения является расширение цветовой гаммы покрытий и создание оригинальных цветовых эффектов. Вместе с тем предлагаемое покрытие защищает от агрессивных сред, повышенных температур и повышает износостойкость изделий.

Для достижения цели наносимый материал распыляют и осаждают на поверхность изделия в вакууме. Отличие способа состоит в том, что поверхность изделия предварительно обрабатывают ионным пучком инертного вещества, затем по крайней мере один раз наносят на обрабатываемую поверхность, бомбардируя соответствующую мишень ионным пучком, слой металла или керамики, на который наносят, бомбардируя соответствующую мишень ионным пучком, слой соответственно керамики или металла, причем все стадии процесса проводят, не ухудшая вакуумных условий. Вакуумные условия выбирают не хуже 3^.10^-5 мм рт.ст.

Нанесенный на изделие тонкий слой керамики практически прозрачен при любом ее составе, а окраска поверхностей изделия носит интерференционный характер и определяется толщиной покрытия, спектральным составом падающего света и углом, под которым рассматривается данная поверхность.

Предварительная обработки поверхностей изделия ионным пучком обеспечивает их очистку не только от следов пыли, влаги и других загрязнений, а также удаляет с поверхностей адсорбированные газы, обеспечивая атомно чистые поверхности и весьма прочное сцепление покрытия с подложкой, а проведение всех стадий процесса без ухудшения вакуумных условий обеспечивает прочное сцепление каждого последующего слоя покрытия с предыдущим.

Для обеспечения максимального отражения света на границе керамики с изделием и увеличения яркости интерференционной окраски на поверхность изделия предварительно наносят слой металла. При ухудшении вакуумных условий структура покрытия, его стойкость, художественные качества также ухудшаются.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 ионов, металлическую мишень 2, керамическую мишень 3 и изделие 4. Ионный источник 1 создает пучок 5 ионов, который направляют сначала на изделие 4 и производят его очистку. Затем ионный пучок 5 последовательно направляют на металлическую мишень 2 и керамическую 3. При этом образуются потоки распыленных атомов металла 6 и распыленных молекул керамики 7, которые последовательно осаждаются на изделии 4, образуя слои металла и керамики.

П р и м е р 1. Пучок ионов Кr с энергией 2 кВ и средней плотностью тока 5 мА/см² направляли на фарфоровое изделие в течение 5 мин. Затем ионный пучок направляли на металлическую мишень, выполненную из листового никеля. Энергию ионов повышали до 5 кВ, а среднюю плотность тока до 20 мА/см². Через 2 мин ионный пучок с этими же параметрами направляли на керамическую мишень, выполненную из спеченной окиси алюминия.

Через 15 мин после начала распыления керамики появлялась интерференционная окраска изделия, которая плавно изменялась с ростом толщины керамической пленки от пурпурного до голубого оттенка, после чего чередование цветов в окраске повторялось, однако цвета становились менее насыщенными. Все стадии процесса проводили в вакууме не хуже 3^.10^-5 мм рт.ст.

Так как любое изделие содержит, как правило, не плоские, а выпуклые и вогнутые поверхности, то толщина керамической пленки, а следовательно, и окраска различных частей изделия оказывается различной, зависящей к тому же от угла, под которым рассматривают изделие.

П р и м е р 2. Пучок ионов Аr с энергией 3 кВ и средней плотностью тока 10 мА/см² направляли на керамическое изделие (очистка), а затем пучок с теми же параметрами направляли на медную мишень. Через 5 мин пучок направляли на мишень из окиси алюминия. Энергию пучка поднимали до 6 кВ, а плотность тока до 30 мА/см². Через 20 мин изделие приобрело окраску, в которой преобладали золотистые и розовые тона.

П р и м е р 3. Пучок ионов Аr с энергией 0,7 кВ и плотностью тока 2 мА/см² направляли на изделие из полиамидной пластмассы в течение 3 мин, а затем на латунную мишень. Через 2 мин пучок направляли на керамическую мишень, энергию пучка поднимали до 2,5 кВ, а плотность тока до 5 мА/см². Окраска изделия золотисто-зеленоватая.

В пределах указанных параметров поверхность изделия можно покрыть, предварительно нанеся тонкий (0,05-3 мкм) слой металла, практически любого, различного рода керамическими материалами, толщина слоя керамики при этом составляет 0,1-10 мкм, а материалом может быть как окись алюминия, так и окислы других металлов, например кремния, циркония, а также карбиды, нитриды и комбинации из этих веществ.

П р и м е р 4. Пучок ионов Кr с энергией 4 кВ и плотностью тока 10 мА/см² направляли на полированную пластину из нержавеющей стали (12Х18Н10Т) в течение 10 мин, затем энергию пучка поднимали до 8 кВ, плотность тока до 15 мА/см² и направляли ионный пучок на мишень из окиси алюминия в течение 4 ч, после чего направляли на мишень из никеля в течение 5 мин. Полученный таким образом конденсатор сохранял работоспособность при нагреве до красного каления (примерно 700^оС). (При необходимости получения многослойного покрытия следующие слои получают при тех же параметрах процессов).

Использование предлагаемого способа обработки изделий позволяет расширить возможности их декоративного оформления, не применяя экологически недостаточно чистых процессов, а также защитить изделия от неблагоприятного воздействия внешней среды.

Формула изобретения

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ, включающий вакуумные распыление материала и осаждение его на поверхность изделия, отличающийся тем, что предварительно проводят очистку и активацию поверхности изделия потоком ионов инертного газа, при этом очистку, активацию и осаждение ведут поддерживая постоянное остаточное давление в технологическом объеме вакуумной камеры, а осаждение распыленного материала осуществляют до получения многослойного покрытия последовательным распылением мишеней, выполненных по меньшей мере одна из металла и одна из керамики, причем керамическую мишень при получении отдельного слоя распыляют не менее 15 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1