RU2092610C1 - Method of manufacturing amorphous coatings - Google Patents
Method of manufacturing amorphous coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092610C1 RU2092610C1 RU95108414A RU95108414A RU2092610C1 RU 2092610 C1 RU2092610 C1 RU 2092610C1 RU 95108414 A RU95108414 A RU 95108414A RU 95108414 A RU95108414 A RU 95108414A RU 2092610 C1 RU2092610 C1 RU 2092610C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- crystalline material
- coatings
- same composition
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике нанесения покрытий и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности. The invention relates to a coating technique and can be used in mechanical engineering, metallurgy and other industries.
Из предшествующего уровня техники известен способ получения аморфных покрытий (см. Быстрозакаленные металлы, Сб. научных трудов под ред. Б.Кантора, М. Металлургия, 1983, с. 245-247), включающий нагрев исходного материала в вакууме до температуры плавления и осаждение паров материала на охлаждаемую подложку. From the prior art, a method for producing amorphous coatings is known (see Quick-hardened metals, Collection of scientific works edited by B. Kantor, M. Metallurgy, 1983, pp. 245-247), which includes heating the starting material in vacuum to a melting point and deposition vapor of material on the cooled substrate.
Недостаток этого способа заключается в том, что при его реализации необходимо использовать сложное оборудование, а также криогенные теплоносители для охлаждения подложки. В частности при получении покрытий из железа температура подложки должна быть ниже 4К, а в случае кобальта 33К. The disadvantage of this method is that in its implementation it is necessary to use sophisticated equipment, as well as cryogenic coolants for cooling the substrate. In particular, upon receipt of coatings from iron, the temperature of the substrate should be below 4K, and in the case of cobalt 33K.
Известен также способ получения аморфных покрытий, взятый в качестве прототипа [1] включающий нагрев исходного материала до температуры плавления, формирование направленного двухфазного высокотемпературного потока и осаждение исходного материала на вращающуюся охлаждаемую подложку. Охлаждение подложки осуществляется как за счет вращения, так и за счет воздействия на нее или покрытие жидким азотом, водой, углекислотой и т.п. Недостаток этого способа заключается в том, что он не обеспечивает получение целевого продукта, не содержащего включений кристаллической фазы. There is also known a method for producing amorphous coatings, taken as a prototype [1], comprising heating the starting material to a melting point, forming a directed two-phase high-temperature flow, and depositing the starting material on a rotating cooled substrate. The substrate is cooled both by rotation and by exposure to it or coating with liquid nitrogen, water, carbon dioxide, etc. The disadvantage of this method is that it does not provide the target product that does not contain inclusions of the crystalline phase.
В основу изобретения поставлена задача разработать способ аморфных покрытий, обеспечивающий получение целевого продукта баз включений кристаллической фазы, т.е. более высокого качества. The basis of the invention is the task to develop a method of amorphous coatings that provides the target product of the bases of inclusions of the crystalline phase, i.e. higher quality.
Поставленная задача решена тем, что в способе получения аморфных покрытий, включающем нагрев исходного материала до температуры плавления с последующим осаждением его на вращающуюся подложку, осаждение осуществляется при скорости вращения подложки, удовлетворяющей неравенству
где sв(Tп) предел прочности кристаллического материала того же состава, что и материал покрытия, при температуре подложки Тп, н/м2;
ρ плотность кристаллического материала того же состава, что и материал покрытия, кг/м3;
R минимальное расстояние от оси вращения до покрытия, м.The problem is solved in that in the method for producing amorphous coatings, including heating the starting material to a melting temperature and then depositing it on a rotating substrate, the deposition is carried out at a substrate rotation speed satisfying the inequality
where s in (T p ) the tensile strength of a crystalline material of the same composition as the coating material, at a substrate temperature T p , n / m 2 ;
ρ density of crystalline material of the same composition as the coating material, kg / m 3 ;
R is the minimum distance from the axis of rotation to the coating, m
Преимущество предложенного способа заключается в том, что образующиеся в процессе охлаждения исходного материала локальные включения кристаллической фазы разрушаются в поле действующих растягивающих напряжений, что повышает качество целевого продукта. Кроме того, твердение материала покрытия в поле действующих растягивающих напряжений позволяет на 10-15% повысить температуру подложки, что снижает расход хладагента в процессе получения аморфных покрытий. The advantage of the proposed method lies in the fact that local inclusions of the crystalline phase formed during the cooling of the starting material are destroyed in the field of existing tensile stresses, which improves the quality of the target product. In addition, the hardening of the coating material in the field of existing tensile stresses allows to increase the substrate temperature by 10-15%, which reduces the consumption of refrigerant in the process of obtaining amorphous coatings.
На фиг.1 изображено устройство для осуществления предложенного способа с подложкой, выполненной в виде диска; на фиг.2 -то же, но с подложкой, выполненной в виде цилиндра. Figure 1 shows a device for implementing the proposed method with a substrate made in the form of a disk; figure 2 is the same, but with a substrate made in the form of a cylinder.
Устройство для осуществления способа содержит источник 1 напыляемого материала и вращающуюся подложку, выполненную либо в виде диска 2, либо в виде цилиндра 3 (фиг.2). A device for implementing the method comprises a source 1 of sprayed material and a rotating substrate, made either in the form of a disk 2, or in the form of a cylinder 3 (figure 2).
Способ получения аморфных покрытий осуществляется следующим образом. The method of obtaining amorphous coatings is as follows.
Наносимый на подложку 2 или 3 материал подают из источника 1, в качестве которого могут быть использованы испарители с резистивным, лазерным или электроннолучевым нагревом, плазмоионные распылительные системы, газопламенные и плазменно-дуговые источники и т.п. Следовательно на выходе источника 1 имеет место либо направленный поток атомов, молекул, либо высокотемпературный двухфазный поток, содержащий капли расплавленного материала. Достигшие поверхности охлаждаемых подложек 2 или 3 частицы материала осаждаются на ней и формируют покрытие. Для получения однородных покрытий источник 1 в процессе нанесения покрытий приводят в колебательное движение с максимальным углом отклонения, равным a. Здесь следует отметить, что из-за больших скоростей вращения подложки n=(15oC30)•103 об/мин не представляется возможным из-за гироскопического эффекта изменять направление оси ее вращения в пространстве.The material applied to the
В процессе нанесения покрытия температура подложки повышается, что оказывает существенное влияние не только на структурообразование материала, наращиваемого на затвердевший аморфизированный слой, но и на структуру ранее выращенного слоя. При получении аморфных покрытий обязательным условием является уменьшение нагрева подложки и затвердевшего аморфизированного слоя. Для этого используются вращающиеся подложки, которые дополнительно охлаждаются жидким или газообразным хладагентом. Согласно же предложенному способу дополнительное условие налагается и на скорость вращения охлаждаемой подложки
В этом случае затвердевший аморфизированный слой будет постоянно находиться в поле растягивающих напряжений, величина которых будет превышать предел прочности sв (Tп) кристаллического материала того же состава при температуре, равной температуре подложки (Тп). Наложение поля растягивающих напряжений препятствует распаду аморфной структуры при возникновении (например, в случае местных перегревов) локальных условий для кристаллизации. С другой стороны наложение поля растягивающих напряжений на твердеющие слои покрытия оказывает тормозящее действие на процесс кристаллизации вследствие изменения диффузионной подвижности атомов.During the coating process, the temperature of the substrate rises, which has a significant effect not only on the structure formation of the material growing on the hardened amorphized layer, but also on the structure of the previously grown layer. Upon receipt of amorphous coatings, a prerequisite is to reduce the heating of the substrate and the hardened amorphized layer. For this purpose, rotating substrates are used, which are additionally cooled by liquid or gaseous refrigerant. According to the proposed method, an additional condition is imposed on the rotation speed of the cooled substrate
In this case, the hardened amorphized layer will constantly be in the field of tensile stresses, the value of which will exceed the tensile strength s in (T p ) of a crystalline material of the same composition at a temperature equal to the substrate temperature (T p ). The application of a field of tensile stresses prevents the decay of the amorphous structure when local conditions (for example, in the case of local overheating) arise for crystallization. On the other hand, the application of a field of tensile stresses on the hardening layers of the coating has a braking effect on the crystallization process due to a change in the diffusion mobility of atoms.
Claims (1)
где σв- предел прочности кристаллического материала того же состава при температуре, равной температуре подложки, Н/м2;
ρ - плотность кристаллического материала того же состава, кг/м3;
R минимальное расстояние от оси вращения до поверхности покрытия, м.A method for producing amorphous coatings, comprising heating the initial crystalline material to a melting temperature and then depositing it on a rotating substrate, characterized in that the deposition is carried out at a substrate rotation speed satisfying the inequality
where σ in is the tensile strength of a crystalline material of the same composition at a temperature equal to the temperature of the substrate, N / m 2 ;
ρ is the density of crystalline material of the same composition, kg / m 3 ;
R is the minimum distance from the axis of rotation to the surface of the coating, m
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108414A RU2092610C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Method of manufacturing amorphous coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108414A RU2092610C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Method of manufacturing amorphous coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95108414A RU95108414A (en) | 1997-02-20 |
| RU2092610C1 true RU2092610C1 (en) | 1997-10-10 |
Family
ID=20168072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95108414A RU2092610C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Method of manufacturing amorphous coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2092610C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2417273C2 (en) * | 2006-03-20 | 2011-04-27 | Ниппон Стил Корпорейшн | Steel material of high corrosion resistance produced by hot-dip galvanising |
-
1995
- 1995-05-26 RU RU95108414A patent/RU2092610C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Куницкий Ю. А., Коржик В.Н., Борисов Ю.С. Некристаллические металлические материалы и покрытия в технике.- Киев: Тэхника, 1988, с.38, 39. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2417273C2 (en) * | 2006-03-20 | 2011-04-27 | Ниппон Стил Корпорейшн | Steel material of high corrosion resistance produced by hot-dip galvanising |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95108414A (en) | 1997-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0608409A1 (en) | Surface preparation and deposition method for titanium nitride onto carbonaceous materials. | |
| Bergmann et al. | Laser and electron-beam melted amorphous layers | |
| JPH04232249A (en) | Adhesion of diamond-like carbon film | |
| RU2092610C1 (en) | Method of manufacturing amorphous coatings | |
| JP2564197B2 (en) | Amorphous metal film and manufacturing method thereof | |
| JPH0382748A (en) | Coated work as well as its manufacture and device | |
| EP0132907B1 (en) | Method of producing amorphous metallic material | |
| EP0969120B1 (en) | Method for plasma deposition | |
| Lopez-Otero | The dependence of the grain size of continuous epitaxial films on the growth conditions | |
| JPH02107757A (en) | Production method of amorphous superlattice alloy | |
| US4342734A (en) | Method for forming γ-boron | |
| JPS6338428B2 (en) | ||
| RU2122601C1 (en) | Method of manufacturing articles from wear-resistant, strong and high-temperature materials | |
| JPS60194066A (en) | Production of hard film-coated material | |
| JP4050461B2 (en) | Combined hardening of metal products | |
| Qingrun et al. | Micro-hardness and adhesion of boron carbon nitride coatings | |
| JPS61201693A (en) | How diamonds are made | |
| JPS62224669A (en) | Ceramic coating method with laser | |
| Lu et al. | Electron cyclotron resonance plasma assisted pulsed laser deposition for compound host film synthesis and in situ doping | |
| JP2526698B2 (en) | Substrate coated with boron nitride thin film and method for manufacturing the same | |
| JPH073441A (en) | Method for forming cubic boron nitride | |
| JPS61122197A (en) | Production of diamond | |
| JPH1192914A (en) | Sliding member coated with amorphous boron nitride thin film | |
| Bachmann | Surface modification technology in Neuchâtel | |
| JPH05132395A (en) | Production of substrate having diamond film on surface |