Изобретение относится к области нанесения покрытий из плазмы вакуумно-дугового разряда и может быть использовано для получения наноструктурированных покрытий на стоматологические конструкции. Для нанесения многослойного покрытия (Zr,Nb)N в качестве материалов катодов используют Zr и Nb. Обрабатываемые стоматологические конструкции устанавливают в вакуумной камере с возможностью их вращения вокруг собственной оси и планетарного вращения вокруг оси стола. На расстоянии h=7-10 мм от стоматологических конструкций устанавливают оптически прозрачные экраны. На указанные конструкции и экраны подают отрицательный потенциал для обеспечения дополнительной ионной бомбардировки разрядом на основе эффекта полого катода при проведении предварительной очистки поверхности в среде аргона и при нанесении покрытий в среде реакционного газа – азота. Улучшается адгезия покрытия, снижаются остаточные напряжения, уменьшается образование капельной фазы. 1 ил.

Изобретение относится к области нанесения покрытий из плазмы вакуумно-дугового разряда и может быть использовано для получения наноструктурированных покрытий с повышенными свойствами.

Известен способ получения наноструктурированных покрытий, упрочняющих поверхность изделий, с использованием методов газотермического напыления, в частности высокоскоростного газопламенного напыления. Способ включает формирование в камере сгорания высокоскоростного распылителя высокотемпературного газового потока путем сжигания топлива в окислителе, подачу в камеру сгорания высокоскоростного распылителя жидкого исходного материала, являющегося источником образования наночастиц, образование, разогрев и перенос высокотемпературным газовым потоком наночастиц и осаждение их на подложке. При этом жидкий исходный материал одновременно используют в качестве топлива для формирования высокотемпературного газового потока. Исходный материал представляет собой истинный или коллоидный раствор органических и/или неорганических соединений в органическом растворителе или смеси нескольких растворителей. Изобретение позволяет простым и экономичным способом, используя стандартное оборудование для высокоскоростного напыления, получить высококачественные наноструктурированные покрытия (патент РФ №2394937, МПК С23С 4/10, В82В 3/00 20.07.2010, Бюл. №20).

Недостатком данного способа является нестойкость напыленных покрытий к ударным механическим нагрузкам.

Известен способ получения наноструктурированных покрытий никель-алюминий с эффектом памяти формы на сталь включает нанесение покрытия при помощи плазменной наплавки порошка NiAl с эффектом памяти формы, закалку при температуре 1000-1200°С с последующим охлаждением в жидком азоте. Последующее проведение пластической деформации покрытия в три этапа. На первом этапе - в интервале температур 300-350°С со степенью пластической деформации ε=4,5-10%. На втором этапе - в интервале температур 350-400°С со степенью пластической деформации ε=10-15%. На третьем этапе в интервале температур 400-480°С со степенью пластической деформации ε=15-40%. При этом после каждого этапа пластической деформации проводят отжиг при температуре 500-600°С в течение 1-1,5 ч. Получается наноструктурированное покрытие NiAl с эффектом памяти формы (патент РФ №2398027, МПК C21D 1/78, В32В 3/00, B23K 9/04 27.08.2010, Бюл. №24).

Недостатком данного способа является сложность и длительность получения покрытия, за счет применения процедуры последующей пластической деформации и охлаждения в жидком азоте, приводящие к удорожанию и усложнению реализации способа. Известен способ получения наноструктурированных пленочных покрытий, когда на подложку осуществляют плазменное нанесение в вакууме наноструктурированного пленочного покрытия при температуре, меньшей 0,3 Т_пл материала подложки. Нанесение слоя покрытия проводят при включении одного или нескольких генераторов плазмы до толщины L, соответствующей L<Rc+ΔRc, где Rc - средняя глубина пространственного распределения энергии, выделенной при упругих столкновениях атомов в покрытии, нм, ΔRc - 0,5 поперечного размера каскада столкновений атомов в покрытии, нм, облучение слоя покрытия пучком высокоэнергетических ионов имплантера до дозы облучения ϕ>δ²/κ⋅(F_D)_эф, 1/нм², где δ - толщина перемешанного слоя подложки и наносимого покрытия, равная 1 нм, (F_D)_эф=(F_Dc+F_Ds)/2; F_Dc - энергия, выделенная при упругих столкновениях атомов в слое, F_Ds - энергия, выделенная при упругих столкновениях атомов в подложке, κ=0,6⋅10^-4 нм⁵эВ^-1 и последующее плазменное нанесение слоев до получения покрытия требуемой толщины. При нанесении многослойного покрытия указанные операции проводят в одном вакуумном объеме, а подложку многократно перемещают от генераторов плазмы к имплантеру. Плазменное нанесение слоя покрытия могут проводить при включении одного или нескольких генераторов плазмы слоя покрытия с одновременным и непрерывным облучением пучком высокоэнергетических ионов имплантера. Наносят наноструктурированные покрытия с высокой адгезией за одну загрузку рабочей камеры, что повышает производительность процесса (патент РФ №2371513 МПК С23С 14/24, С23С 14/48, В82В 3/00, 27.10.2009, Бюл. №30).

Недостатком способа является сложность реализации способа за счет применения дополнительного дорогостоящего оборудования.

Известен способ получения наноструктурированных покрытий из карбидов тугоплавких металлов на подложку магнетронным распылением. Способ включает механическую очистку и обезжиривание поверхности, нанесение покрытия распылением мозаичной мишени в магнетронной распылительной системе. В среде инертного газа до начала магнетронного распыления проводят 5-10 циклов импульсной фотонной обработки (ИФО) поверхности в ультрафиолетовом спектре. Затем одновременно с ИФО проводят магнетронное распыление, причем мощность поступающего излучения выбирают с возможностью обеспечения образования точечных дефектов в приповерхностном слое подложки, но недостаточную для его нагрева выше 10% от температуры плавления конденсируемого материала, длительность импульсов ИФО составляет не более 2 секунд, а промежутки между импульсами не менее 0,5 с. Техническим результатом изобретения является получение покрытий, обладающих повышенной твердостью, износостойкостью при контактных нагрузках, высокими значениями ресурса работы при различных видах трения, химической инертностью в широком интервале температур (патент РФ №2694297 МПК, С23С 14/35, С23С 14/02, 11.07.2019, Бюл. №20).

Недостатком способа является формирование на поверхности точечных дефектов импульсной фотонной обработкой поверхности в ультрафиолетовом спектре, а также сложность испарения магнетронным методом тугоплавких материалов.

Известен способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием, включающий обработку поверхности имплантата, послойное напыление на основу имплантата многослойного покрытия и напыление на это покрытие углеродного нанопокрытия толщиной до 1 мкм, отличающийся тем, что обработку поверхности ведут ускоренными до 1 кэВ ионами аргона при давлении (2-6)⋅10^-2 Па с подачей отрицательного напряжения-смещения на подложку с постепенным увеличением его от 800 до 1500 В в течение не менее 1 ч, многослойное покрытие выполняют из двух чередующихся слоев, с общим количеством слоев 20-30, при толщине каждого слоя 50-100 нм, при этом первый слой многослойного покрытия, состоящий из соединений титана с углеродом напыляют одновременным дуговым распылением титанового катода и импульсно-дуговым распылением графитового катода с увеличением концентрации углерода в каждом последующем слое при суммарном увеличении концентрации в этих слоях от 14 до 75 вес.%, а второй - из твердого аморфного алмазоподобного углерода твердостью 70-100 ГПа напыляют импульснодуговым распылением графитового катода, углеродное нанопокрытие напыляют импульсно-дуговым распылением графитового катода в условиях конденсации алмазоподобной пленки при температуре не выше 150°С и энергии ионов углерода не более 100 эВ. (патент РФ №2571559, МПК A61L 27/06, A61L 27/08, А61С 8/00, B82Y 5/00 20.12.2015, Бюл. №35). Данный способ взят за прототип.

Недостатками прототипа является сложность реализации способа, при обработке поверхности ускоренными до 1 кэВ ионами аргона, температура поверхности может достигать значений при которых возможен перегрев детали, при распылении графитового катода наблюдается загрязнение вакуумной камеры, приводящее к снижению качества получаемого покрытия, кроме того, загрязнение вакуумной камеры требует частой очистки, увеличивая подготовительно-заключительное время.

Задача изобретения заключается в повышении качества обрабатываемой поверхности. Технический результат заключается в получении наноструктурированного поверхностного слоя, способствующего улучшению эксплуатационных и физико-механических свойств: повышении микротвердости на 12 - 15%, коррозионной стойкости формируемого покрытия на 30 - 45% по сравнению с однослойным покрытием, вследствие использования дополнительной ионной бомбардировки и особенностей процесса нанесения покрытий, для формирования наноструктурированного слоя, уменьшения капельной фазы и увеличения плотности плазменного потока вблизи поверхности обрабатываемой детали.

Для проведения испытаний был использован прибор ПМТ-3. Измерения микротвердости проводились путем последовательного вдавливания стандартной 136° алмазной пирамидки (ГОСТ 9450-76) с квадратным основанием, нагрузками 0,2, 0,5, 1,0 и 0,20 Н. После приложения нагрузки к пирамидке производили выдержку в течение 5-10 секунд. Диагонали полученных отпечатков измерялись с помощью 30-кратного эпиобъектива ОЭ-6 с апертурой А=0,65 и 15-кратного окуляра-микрометра АМ9-3, обеспечивающего общее увеличение в 485 раз. Значение микротвердости идентифицировалось по таблицам, определив длину измеренных диагоналей отпечатков и величину прикладываемой нагрузки.

Глубины проникновения индентора можно рассчитать, как отношение половины диагонали отпечатка к половине тангенса 136°.

Для оценки истинного значения измеряемой величины использовалось среднее арифметическое значение. Для выявления грубых ошибок воспользовались критерием Смирнова, позволяющего производить отбраковку аномальных данных.

Стойкость образцов с покрытием и без него оценивалась весовым методом после выдержки в коррозионной среде. По изменению массы образца в результате действия коррозионной среды определялась скорость коррозии по пяти образцам и находилось среднее значение. Исследование показало, что скорость коррозии образцов с однослойным покрытием на 30 - 45% больше, чем у образцов с наноструктурированным покрытием, полученным с использованием разряда на основе эффекта полого катода, а следовательно коррозионная стойкость у образцов с покрытием системы (Zr,Nb)N выше.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что способ осаждения наноструктурированного покрытия на стоматологические конструкции, что процесс синтеза нанослоев многослойного покрытия (Zr,Nb)N осуществляется при проведении дополнительной ионной бомбардировке разрядом на основе эффекта полого катода, генерируемым системой, находящейся под отрицательным потенциалом, состоящей из обрабатываемой детали-стоматологической конструкции и оптически прозрачного экрана и установленного на определенном расстоянии от нее.

Существо изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 изображена схема реализации способа вакуумно-дугового нанесения наноструктурированных покрытий на стоматологические конструкции. Пример конкретной реализации способа: в вакуумной камере 1 устанавливают в приспособление 6 обрабатываемые детали-стоматологической конструкции 7. На определенном расстоянии (h=7-10 мм) от поверхности детали-стоматологической конструкции устанавливают оптически прозрачный экран 8 из титанового сплава ВТ-1.00. Экран 8 и обрабатываемая деталь 7 устанавливаются на приспособление 6 находятся под отрицательным потенциалом. На первом этапе процесса нанесения покрытий проводят предварительную очистку поверхности, которая осуществляется при использовании дополнительной ионной бомбардировки разрядом на основе эффекта полого катода в среде инертного газа аргона (Давление в вакуумной камере Р=13,3 Па). Обработка осуществляется в тлеющем разряде, который зажигается между анодом 4 и катодом 3. Время обработки составляет 10-15 минут. Затем в вакуумной камере 1 создают рабочее давление Р=10^-1-10^-2 Па. Ток дуги электродугового ускорителя 2 составляет I=120-200 А. Осуществляется процесс предварительного нагрева обрабатываемой детали и очистка поверхности ионами материала катода. Время воздействия 0,5-1 мин. Затем осуществляется следующий этап процесс осаждения покрытий. Осаждение нанослоев многослойного покрытия (Zr,Nb)N осуществляется при проведении дополнительной ионной бомбардировке разрядом на основе эффекта полого катода, состоящей из обрабатываемой детали - стоматологической конструкции 7 и оптически прозрачного экрана 8, установленного на расстоянии h=7-10 мм от нее. В качестве катодов 3 использовались материалы Zr и Nb. В качестве реакционного газа используется газ азот. Далее происходит процесс осаждения многослойного наноструктурированного покрытия (Zr,Nb)N в течение 60 мин. Обрабатываемая деталь осуществляет планетарное вращение вокруг оси стола 5 и вокруг собственной оси. Процесс позволяет формировать слои толщиной до 100 нм. Количество слоев и их толщина задаются режимами синтеза. Процесс осаждения завершается выдержкой в вакууме в течение 1 часа. Итак, заявляемое изобретение позволяет формировать наноструктурированное покрытие системы (Zr,Nb)N на стоматологических конструкциях с повышенными эксплуатационными и физико-механическими свойствами.

Способ вакуумно-дугового нанесения наноструктурированных покрытий на стоматологические конструкции, отличающийся тем, что для нанесения многослойного покрытия (Zr,Nb)N в качестве материалов катодов используют Zr и Nb, обрабатываемые стоматологические конструкции устанавливают в вакуумной камере с возможностью их вращения вокруг собственной оси и планетарного вращения вокруг оси стола, на расстоянии h=7-10 мм от стоматологических конструкций устанавливают оптически прозрачные экраны, подают на указанные конструкции и экраны отрицательный потенциал для обеспечения дополнительной ионной бомбардировки разрядом на основе эффекта полого катода при проведении предварительной очистки поверхности в среде аргона и при нанесении покрытий в среде реакционного газа – азота.

Изобретение относится к области микрометаллургии, в частности, к получению покрытий системы Ni-Cr-Мо-TiB2, полученных методом гетерофазного переноса. Способ получения функционально-градиентного покрытия на основе системы Ni-Cr-Mo-TiB2 включает нанесение дисперсных частиц на поверхность изделия методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления с использованием трех автономно работающих дозаторов, при этом в первый дозатор помещают порошок из чистого никеля Ni фракцией 20-40 мкм, во второй - порошок из сплава Ni40Cr18Mo42 фракцией 40-50 мкм, а в третий - наноразмерный порошок диборида титана TiB2 фракцией 80-120 нм, после чего осуществляют напыление функционально-градиентного покрытия с использованием компьютерной программы, согласно которой вначале из первого дозатора производят напыление адгезионного подслоя никеля, затем первый дозатор отключают и включают второй и третий дозаторы, причем из второго дозатора начинают подавать порошок Ni40Cr18Mo42 с максимальным 100% расходом, а из третьего - с минимальным расходом TiB2, затем по линейному закону количество порошка из второго дозатора уменьшают, а из третьего - увеличивают до получения покрытия состава TiB2.Техническим результатом является получение функционально-градиентного покрытия на основе системы Ni-Cr-Mo-TiB2 с высокой микротвердостью 28,8-30 ГПа, стойкостью к износу от 0,6·10-9 до 0,9·10-9 и коррозии менее 0,001 мм/год, адгезией 64-73 МПа.

Способ получения биметаллов с односторонним или двусторонним плакированием с помощью "холодного" газодинамического напыления (хгдн) // 2787322

Изобретение относится к области получения многослойных материалов на основе стали и «мягких» металлов, таких как алюминий, медь, титан, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, энергомашиностроении, судостроении для увеличения ресурса работы механизмов за счет повышения износо- и коррозионной стойкости в агрессивных средах.

Фотовольтаическое устройство с электрон-селективным слоем на основе оксида вольфрама и способ изготовления этого устройства // 2786055

Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к фотоэлектрическим преобразователям на основе полупроводниковых материалов перовскитного типа. Фотовольтаическое устройство содержит следующие слои: 0 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха; 1 - полупрозрачный дырочно-собирающий электрод; 2 - дырочно-селективный слой; 3 - фотоактивный перовскитный слой; 4 - электрон-селективный слой; 5 - электрон-собирающий электрод; 6 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха.

Золотая распыляемая мишень и способ ее получения // 2785507

Изобретение относится к золотой распыляемой мишени и способу ее получения (варианты). Золотая мишень имеет чистоту золота 99,999% или более.

Золотая распыляемая мишень // 2785130

Группа изобретений относится к золотой распыляемой мишени и способу ее изготовления, которые могут использоваться, например, в кварцевых генераторах для изготовления электродов возбуждения с напыленной пленкой Au. Золотая мишень выполнена из золота и неизбежных примесей и имеет поверхность, подлежащую распылению.

Способ получения золотой пленки с использованием золотой распыляемой мишени // 2784174

Изобретение относится к способу получения золотой пленки с использованием золотой распыляемой мишени, содержащей золото и неизбежные примеси. Золотая распыляемая мишень имеет среднее значение твердости по Виккерсу, составляющее от 40 или более до 60 или менее, среднее значение размера кристаллического зерна, составляющее от 15 мкм или более до 200 мкм или менее.

Способ получения покрытия на основе системы ti-al, синтезированного в среде азота и ацетилена // 2782102

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в инструментальном производстве для поверхностного упрочнения металлорежущего инструмента. Покрытие на основе системы Ti-Al получают путем его нанесения на деталь 2 вакуумно-дуговым осаждением с двух электродуговых испарителей из однокомпонентных катодов из титана 3 и алюминия 4, при этом предварительно обезжиривают поверхность детали 2, помещают обрабатываемую деталь 2 в вакуумную камеру 1, создают в камере рабочее давление 8⋅10-3-5⋅10-2 Па, проводят ионную очистку, нагрев и активацию поверхности в два этапа, причем ее нагрев на первом этапе осуществляют до температуры 300-350°C с использованием сильноточного плазменного источника с полым катодом 5 в среде инертного газа аргона, на втором этапе поверхность детали 2 нагревают до температуры 400-450°С электродуговыми испарителями в среде инертного газа аргона, после этого наносят первый слой титана в среде инертного газа аргона, после чего наносят покрытие на основе системы Ti-Al в среде смеси газов азота и ацетилена с образованием фаз TiN, AlN, TiAl, Ti3Al, TiAl3, TiC, TiAlC при ассистировании процесса сильноточным плазменным источником также с использованием полого катода.

Устройство и способ устранения микротрещин космических летательных аппаратов // 2779756

Изобретение относится к области космонавтики, в частности к получению тонких пленок тепловой энергией самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), для устранения микротрещин на поверхности корпуса космических летательных аппаратов (КЛА). Устройство содержит камеру 1, на боковой поверхности которой выполнено смотровое окно 21 из прозрачного материала, и основание, цилиндрическую спрессованную СВС-шихту 8, спираль 12 для инициирования СВС синтеза и испаряемый материал 9, при этом камера 1 выполнена цилиндрической и в верхней части содержит герметичную двойную стенку 2 с вакуумным клапаном 4 и гибким шлангом 5, присоединенным к открытому космосу для создания вакуума 10-5-10-6 мм рт.ст.

Установка для вакуумного осаждения покрытий и способ нанесения покрытий на подложку // 2775991

Изобретение относится к оборудованию для нанесения покрытий на подложку. Установка для вакуумного осаждения для непрерывного осаждения на перемещающуюся подложку покрытий, сформированных из металла или металлического сплава, содержит тигель для испарения, выполненный с возможностью подачи паров металла или металлического сплава и содержащий испарительную трубку 7, камеру для осаждения, выполненную с возможностью прохождения подложки по заданной траектории, и устройство 3 для нанесения покрытий струёй пара, соединяющее испарительную трубку 7 с камерой для осаждения, при этом устройство 3 для нанесения покрытий струёй пара дополнительно включает в себя распределительную камеру 31, содержащую по меньшей мере одно средство повторного нагрева 33, расположенное внутри распределительной камеры, и сопло 32 для выпуска пара, содержащее нижнее отверстие 9, соединяющее сопло 32 для выпуска пара с распределительной камерой 31, верхнее отверстие 10, через которое пар может выходить в камеру для осаждения, и две боковые поверхности 11, 12, сходящиеся друг к другу в направлении верхнего отверстия 10.

Способ получения композиционных покрытий на основе оксида графена // 2774678

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при нанесении покрытий на поверхность изделий, предназначенных для машиностроения, авиации, космонавтики, энергетики. В качестве исходных компонентов используют металлосодержащий порошок и оксид графена в объёмном соотношении (1:1)÷(5:1).

Способ получения слоистого композиционного материала ti-tin трибологического назначения // 2784959

Изобретение относится к технологии получения слоистого композиционного материала Ti-TiN трибологического назначения на основе термически обработанного алюминиевого сплава с чередующимися слоями из титана и нитрида титана различных толщин, полученными методом магнетронного распыления. Данный композиционный материал может быть использован в машиностроении, медицине, авиастроении, при создании изделий с повышенными защитными коррозионно-стойкими свойствами.