RU2214476C2 - Method of forming coat from precious metals and their alloys - Google Patents
Method of forming coat from precious metals and their alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214476C2 RU2214476C2 RU2002101701A RU2002101701A RU2214476C2 RU 2214476 C2 RU2214476 C2 RU 2214476C2 RU 2002101701 A RU2002101701 A RU 2002101701A RU 2002101701 A RU2002101701 A RU 2002101701A RU 2214476 C2 RU2214476 C2 RU 2214476C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- alloys
- coating
- precious metals
- magnetron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления покрытий из драгоценных металлов на изделиях различного назначения и может быть использовано в ювелирной, электротехнической, радиотехнической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of manufacturing coatings of precious metals on products for various purposes and can be used in jewelry, electrical, radio engineering and other industries.
Известен способ формирования металлизации межсоединений для интегральных схем (авторское свидетельство СССР 1707995, кл. С 23 С 14/35, 1994), включающий нанесение слоя металла из алюминия или его сплавов с добавками примеси титана в атмосфере плазмообразующего аргона в установках магнетронного распыления, в котором нанесение проводят в установках с вакуумной блокировкой при давлении в рабочей камере (1-9,6)•10-1 Па и давлении в общей камере, меньшем или равном 1,33•10-3 Па, и содержании активных газовых примесей в рабочей камере с давлением, не превышающем для кислорода - 2•10-6 Па, воды - 2•10-5 Па, азота - 1•10-5 Па, углеводородных масс - 1,5•10-7 Па. К недостатку способа следует отнести отсутствие упрочнения поверхности, что негативно сказывается на износостойкости.A known method of forming a metallization of interconnects for integrated circuits (USSR author's certificate 1707995, class C 23 C 14/35, 1994), comprising applying a layer of metal from aluminum or its alloys with the addition of titanium impurities in a plasma-forming argon atmosphere in magnetron sputtering installations, in which the application is carried out in installations with vacuum blocking at a pressure in the working chamber (1-9.6) • 10 -1 Pa and a pressure in the common chamber less than or equal to 1.33 • 10 -3 Pa, and the content of active gas impurities in the working chamber with pressure do not exceed it for oxygen - 2 • 10 -6 Pa, water - 2 • 10 -5 Pa, N - 1 • 10 -5 Pa, the hydrocarbon mass - 1.5 • 10 -7 Pa. The disadvantage of this method is the lack of surface hardening, which negatively affects the wear resistance.
Известен также способ и слоистая структура для прикрепления золота к подложке (заявка РСТ 90/09464, кл. С 23 С 14/02, 1991), в котором предложены слоистая структура, содержащая непосредственно на подложке первый слой нитрида, карбида или карбонитрида металла - титана, циркония или гафния, поверх которого находится слой жаропрочного металла, над которым расположен слой золота или его сплава, нанесенные предпочтительно путем катодного плазменного распыления. Недостатком способа является недостаточная износостойкость металлического покрытия, определяемая в этом случае твердостью золота. There is also known a method and a layered structure for attaching gold to a substrate (PCT application 90/09464, class C 23 C 14/02, 1991), in which a layered structure is proposed containing directly on the substrate a first layer of metal nitride, carbide or carbonitride - titanium , zirconium or hafnium, on top of which is a layer of heat-resistant metal, over which is a layer of gold or its alloy, deposited preferably by cathodic plasma spraying. The disadvantage of this method is the insufficient wear resistance of the metal coating, which is determined in this case by the hardness of gold.
В способе магнетронного напыления тонких пленок (авторское свидетельство СССР 1760776, кл. С 23 С 14/35, 1994), включающем формирование в магнетронном источнике магнитного поля электромагнитом переменного тока, зажигание разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях, распыление материала катода и осаждение его на подложку, перед осаждением осуществляют нагрев подложек магнетронным источником, причем потоком электронов, бомбардирующих подложку при выключении электромагнита на время изменения направления переменного тока. В этом способе, как и предыдущем, сформированные покрытия на основе драгоценных металлов не отличаются износостойкостью, что относится к его недостаткам. In the method of magnetron sputtering of thin films (USSR author's certificate 1760776, class C 23 C 14/35, 1994), including the formation of a magnetic field in a magnetron source by an alternating current electromagnet, igniting a discharge in crossed electric and magnetic fields, sputtering the cathode material and depositing it on a substrate, before deposition, the substrates are heated by a magnetron source, with a stream of electrons bombarding the substrate when the electromagnet is turned off while the alternating current direction changes. In this method, as well as the previous one, the formed coatings based on precious metals do not differ in wear resistance, which relates to its disadvantages.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ нанесения покрытий на подложки и подложки с таким покрытием (патент США 5068020, кл. С 23 С 14/46, 1993), в котором для нанесения на алмазную подложку золотой пленки поверхность алмазной подложки подвергают распылению потоком ионов инертного газа при комнатной температуре, затем наносят пленкообразующий материал - золото, при этом энергия ионов достаточна для распыления атомов пленкообразующего материала и переноса этих атомов к поверхности подложки с усилием, достаточным для образования золотой пленки, прочно скрепленной с поверхностью подложки. Этому способу также свойственна невысокая износостойкость покрытия из золота из-за малой твердости последнего. The closest in technical essence to the claimed is a method of coating on substrates and substrates with such a coating (US patent 5068020, class C 23 C 14/46, 1993), in which to deposit a gold film on a diamond substrate, the surface of the diamond substrate is sprayed of inert gas ions at room temperature, then a film-forming material - gold is applied, while the ion energy is sufficient to atomize the atoms of the film-forming material and transfer these atoms to the surface of the substrate with an effort sufficient to the formation of a gold film firmly bonded to the surface of the substrate. This method is also characterized by low wear resistance of the gold coating due to the low hardness of the latter.
Технический результат изобретения заключается в повышении износостойкости покрытия из драгоценных металлов и их сплавов. The technical result of the invention is to increase the wear resistance of the coating of precious metals and their alloys.
Технический результат достигается в способе формирования покрытия из драгоценных металлов и их сплавов, включающем предварительное ионное травление подложки, распыление мишени-катода из драгоценных металлов или их сплавов ионами с энергией, достаточной для переноса атомов металлов или их групп к подложке, их осаждения и образования покрытия, скрепленного с поверхностью подложки, в котором формирование покрытия ведут с микролегированием покрытия хромом и железом, осуществляемым при сосуществовании магнетронного разряда и тлеющего разряда, возникающего в результате гальванической связи между анодным блоком и подложкой с положительным электродом и мишенью-катодом и элементами устройства, выполненными из легированной стали, - с отрицательным электродом. The technical result is achieved in a method of forming a coating of precious metals and their alloys, including preliminary ion etching of the substrate, sputtering a cathode target of precious metals or their alloys with ions of energy sufficient to transfer metal atoms or their groups to the substrate, their deposition and coating formation bonded to the surface of the substrate, in which the coating is formed by microalloying the coating with chromium and iron, which is carried out in the coexistence of a magnetron discharge and a glow a charge arising as a result of galvanic coupling between the anode block and the substrate with a positive electrode and a cathode target and elements of the device made of alloy steel, with a negative electrode.
Суть изобретения заключается в следующем. The essence of the invention is as follows.
Микролегирование покрытия из драгоценных металлов и их сплавов малыми количествами (до 5•10-3 мас.%) хрома и железа вызывает дисперсионное твердение покрытия, при котором легирующие добавки вытесняются на межзеренные границы, чем достигается повышение износостойкости покрытия. Микролегирование осуществляют совместным магнетронным распылением мишени-катода из драгоценных металлов или их сплавов и весьма незначительньм распылением тлеющим разрядом элементов устройства, выполненных из легированной стали, имеющей в своем составе хром и основную составляющую - железо, и их последующее совместное осаждение на подложку. Скорость распыления элементов устройства в 103-104 раз меньше скорости распыления мишени-катода, чем и достигается эффект микролегирования.Microalloying a coating of precious metals and their alloys with small amounts (up to 5 • 10 -3 wt.%) Of chromium and iron causes dispersion hardening of the coating, in which alloying additives are displaced to grain boundaries, thereby increasing the wear resistance of the coating. Microalloying is carried out by co-magnetron sputtering of a cathode target made of precious metals or their alloys and a very insignificant sputtering of device elements made of alloy steel having chromium and the main component is iron, and their subsequent co-deposition on a substrate. The sputtering speed of the elements of the device is 10 3 -10 4 times lower than the sputtering speed of the cathode target, which is achieved by microalloying.
Сосуществование магнетронного и тлеющего разрядов обеспечивается соответствующим соединением электродов и элементов технологического оборудования, а именно гальванической связью анодного блока и подложки с положительным электродом, мишени-катода и элементов устройства из легированной стали - с отрицательным электродом. The coexistence of magnetron and glow discharges is ensured by the corresponding connection of electrodes and elements of technological equipment, namely, galvanic coupling of the anode block and the substrate with a positive electrode, the target cathode and elements of the alloy steel device with a negative electrode.
Способ реализован при нанесении покрытий из золота, серебра и сплавов на их основе. Некоторые примеры использования приведены ниже. The method is implemented when applying coatings of gold, silver and alloys based on them. Some examples of use are given below.
Пример 1. Напыление золота с содержанием 99,99 мас.% основного элемента осуществляли на подложки в виде латунных дисков диаметром 36 мм в объеме, имеющем элементы устройства, выполненные из легированной хромом стали 12Х18Н10Т. При этом две мишени-катода были соединены с элементами устройства и заземлены. Диски, закрепленные на держателе, были гальванически связаны с анодным блоком магнетрона и положительным электродом. Мощность, подводимая к каждому магнетрону, составляла 0,3-0,4 кВт. При ведении процесса наблюдалось сосуществование магнетронного разряда на мишени и тлеющего разряда между подложками и элементами устройства, выполненными из легированной стали. В результате напыления получены покрытия толщиной 1-1,5 мкм с содержанием 6•10-4 мас. % хрома и 2•10-3 мас.% железа. При испытании покрытия на износостойкость последняя найдена в 1,5-2 раза большей по сравнению с таковой без микролегирования.Example 1. Gold was sprayed with a content of 99.99 wt.% Of the main element was carried out on substrates in the form of brass disks with a diameter of 36 mm in a volume having device elements made of 12Kh18N10T steel alloyed with chrome. In this case, the two cathode targets were connected to the elements of the device and grounded. The disks mounted on the holder were galvanically coupled to the magnetron anode block and the positive electrode. The power supplied to each magnetron was 0.3-0.4 kW. During the process, the coexistence of a magnetron discharge on the target and a glow discharge between substrates and device elements made of alloy steel was observed. As a result of spraying, coatings with a thickness of 1-1.5 microns with a content of 6 • 10 -4 wt. % chromium and 2 • 10 -3 wt.% iron. When testing the coating for wear resistance, the latter was found to be 1.5-2 times larger compared to that without microalloying.
Пример 2. Напыление серебра с содержанием 99,99 мас.% основного элемента осуществляли на медные подложки в виде прямоугольников 15•30 мм в вакуумном объеме, элементы которого выполнены из легированной хромом стали 12Х18Н10Т. При этом две мишени-катода были соединены с элементами устройства, выполненными из легированной стали, и заземлены. Подложки, закрепленные на держателе, были гальванически связаны с анодным блоком магнетрона и положительным электродом. Мощность, подводимая к каждому магнетрону, составляла 0,3-0,5 кВт. При ведении процесса наблюдалось сосуществование магнетронного разряда на мишени и тлеющего разряда между подложками и элементами устройства, выполненными из легированной стали. Получены покрытия толщиной 1,5-3,0 мкм с содержанием 2•10-4 мас.% хрома и 1•10-3 мас.% железа. При испытании покрытия на износостойкость последняя найдена в 1,7-2,3 раза большей по сравнению с таковой без микролегирования.Example 2. Silver was sprayed with a content of 99.99 wt.% Of the main element on copper substrates in the form of rectangles 15 • 30 mm in a vacuum volume, the elements of which are made of 12Kh18N10T steel alloyed with chrome. In this case, two cathode targets were connected to the elements of the device made of alloy steel and grounded. The substrates mounted on the holder were galvanically coupled to the magnetron anode block and the positive electrode. The power supplied to each magnetron was 0.3-0.5 kW. During the process, the coexistence of a magnetron discharge on the target and a glow discharge between substrates and device elements made of alloy steel was observed. Coatings with a thickness of 1.5-3.0 μm with a content of 2 • 10 -4 wt.% Chromium and 1 • 10 -3 wt.% Iron were obtained. When testing the coating for wear resistance, the latter was found to be 1.7-2.3 times greater compared to that without microalloying.
Пример 3. Напыление покрытия на изделия неправильной формы, габариты которых не превышали 10•12•30 мм, производили распылением сплава, содержащего золота - 75 мас.%, серебра - 8 мас.%, остальное - медь, при условиях, как в примерах 1 и 2. При анализе состава покрытий отмечено присутствие до 5•10-4 мас. % хрома и (2-4)• 10-3 мас.% железа. Испытания износостойкости покрытия показало увеличение ее в 1,2-1,4 раза по сравнению с таковой без микролегирования.Example 3. The coating was sprayed onto irregular shaped products, the dimensions of which did not exceed 10 • 12 • 30 mm, produced by spraying an alloy containing gold - 75 wt.%, Silver - 8 wt.%, The rest - copper, under conditions as in the examples 1 and 2. When analyzing the composition of the coatings, the presence of up to 5 • 10 -4 wt. % chromium and (2-4) • 10 -3 wt.% iron. Tests of the wear resistance of the coating showed an increase of 1.2-1.4 times compared with that without microalloying.
Таким образом, примеры реализации способа и результаты, изложенные в них, свидетельствуют об увеличении износостойкости покрытий из драгоценных металлов и их сплавов вследствие дисперсионного упрочнения. Thus, examples of the implementation of the method and the results set forth in them indicate an increase in the wear resistance of coatings of precious metals and their alloys due to dispersion hardening.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20010952 | 2001-07-18 | ||
| KZ2001/0952.1 | 2001-07-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002101701A RU2002101701A (en) | 2003-07-10 |
| RU2214476C2 true RU2214476C2 (en) | 2003-10-20 |
Family
ID=31987555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002101701A RU2214476C2 (en) | 2001-07-18 | 2002-01-17 | Method of forming coat from precious metals and their alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2214476C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2296180C2 (en) * | 2005-05-04 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Наро-Фоминский машиностроительный завод" | Coating on articles applying method in vacuum chamber |
| US20150104896A1 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Von Ardenne Gmbh | Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates |
| RU2784174C2 (en) * | 2017-12-06 | 2022-11-23 | Танака Кикинзоку Когио К.К. | Method for production of gold film, using gold sprayed target |
| US11569074B2 (en) | 2016-06-02 | 2023-01-31 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Gold sputtering target |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1322670A (en) * | 1971-07-19 | 1973-07-11 | Sablev L P | Apparatus for metal evaporation coating |
| SU1465226A1 (en) * | 1987-02-25 | 1989-03-15 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Method of making multilayer coatings on reconditioned parts |
| SU1680799A1 (en) * | 1988-08-26 | 1991-09-30 | Научно-Производственное Объединение Технологии И Оборудования Защитных Покрытий В Автомобильной Промышленности | Wear-resistant multilayer coating |
| US5068020A (en) * | 1989-07-10 | 1991-11-26 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Coated substrates and process |
| SU1707995A1 (en) * | 1989-12-04 | 1994-07-30 | Научно-исследовательский институт молекулярной электроники | Method for bonding integrated circuit connections |
-
2002
- 2002-01-17 RU RU2002101701A patent/RU2214476C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1322670A (en) * | 1971-07-19 | 1973-07-11 | Sablev L P | Apparatus for metal evaporation coating |
| SU1465226A1 (en) * | 1987-02-25 | 1989-03-15 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Method of making multilayer coatings on reconditioned parts |
| SU1680799A1 (en) * | 1988-08-26 | 1991-09-30 | Научно-Производственное Объединение Технологии И Оборудования Защитных Покрытий В Автомобильной Промышленности | Wear-resistant multilayer coating |
| US5068020A (en) * | 1989-07-10 | 1991-11-26 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Coated substrates and process |
| SU1707995A1 (en) * | 1989-12-04 | 1994-07-30 | Научно-исследовательский институт молекулярной электроники | Method for bonding integrated circuit connections |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2296180C2 (en) * | 2005-05-04 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Наро-Фоминский машиностроительный завод" | Coating on articles applying method in vacuum chamber |
| US20150104896A1 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Von Ardenne Gmbh | Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates |
| US9190249B2 (en) * | 2013-10-15 | 2015-11-17 | Von Ardenne Gmbh | Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates |
| RU2785130C2 (en) * | 2016-06-02 | 2022-12-05 | Танака Кикинзоку Когио К.К. | Golden sprayed target |
| US11569074B2 (en) | 2016-06-02 | 2023-01-31 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Gold sputtering target |
| US11817299B2 (en) | 2016-06-02 | 2023-11-14 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Gold sputtering target |
| RU2784174C2 (en) * | 2017-12-06 | 2022-11-23 | Танака Кикинзоку Когио К.К. | Method for production of gold film, using gold sprayed target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101175867B (en) | Hard material layer | |
| KR100631275B1 (en) | Low particle generation sputtering target or backing plate and low particle generation sputtering method | |
| KR20010015664A (en) | Insulating ceramic coated metallic part in a plasma sputter reactor | |
| US20060019035A1 (en) | Base for decorative layer | |
| JPH0450382B2 (en) | ||
| US7554052B2 (en) | Method and apparatus for the application of twin wire arc spray coatings | |
| US5192578A (en) | Method of producing coating using negative dc pulses with specified duty factor | |
| JP2017512909A (en) | Multi-layer substrate and manufacturing method | |
| RU2214476C2 (en) | Method of forming coat from precious metals and their alloys | |
| RU2146724C1 (en) | Method for depositing composite coatings | |
| JPH0356675A (en) | Coating of ultrahard alloy base and ultrahard tool manufactured by means of said coating | |
| WO2002070776A1 (en) | Deposition process | |
| JP2000034561A (en) | Method of forming metal compound thin film with few coarse droplets by arc ion plating method | |
| US7279078B2 (en) | Thin-film coating for wheel rims | |
| CN111996486B (en) | Film forming device member and film forming device provided with film forming device member | |
| GB2227755A (en) | Improving the wear resistance of metallic components by coating and diffusion treatment | |
| RU2379378C2 (en) | Method of ion-plasma spraying coating of multicomponent film coatings and installation for its implementation | |
| RU2214477C2 (en) | Installation for coating deposition | |
| WO2008013469A1 (en) | Method for ion-plasma application of film coatings and a device for carrying out said method | |
| Alimbabaeva et al. | Composite materials production technology for machining materials | |
| JPH05125521A (en) | Sliding material and its manufacture | |
| CS255357B1 (en) | A method for preparing an abrasion resistant titanium nitride layer on an electrically conductive substrate | |
| Herklotz et al. | Technological advances in physical vapor deposition | |
| GB2108533A (en) | Ion plating | |
| JP4868534B2 (en) | Method for depositing a high melting point metal carbide layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120118 |