Способ получения антифрикционных покрытий

Способ получения антифрикционных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКШТИЙ, включающий распыление кшшени, выполненной из халькогенида переходного металла, преимущественно молибдена или вольфрама, о т л и ч a ю te и и с я тем, что, с целью увеличения долггвечноСти покрытия и упрсяцения технологического процесса, в процессе расшлления мишени на подложку подают отрицатель шли потенциал смещения при котором осуществляют нанесение переходного металла до толщины не менее мо,нослоя, после чего значение потенциала см ещения плавно уменьшают до нуля в течение времени нанесения покрытия. . 9 2. Способ по п.2, отличаю;Щ и и с я тем, что потенциал смеще:ния выбирают равным пятикратной . : энергии связи переходный металл .халькогенид переходного метгшла. дд о О1

,SU„„1 А

3(5Н С 23 С 15 00 ЛЮО ЯФ ю «а О@«а а

< е! < t,114!ÔÂ, Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н - МЕ1. н ARTOPCslOhIV СВИЦЕПОВФТВЮ

/ар

4I (2i). 3429291/18-21 (22). 27.04.82 (46) 07 02 84. Бюл. Ф 5 (72) A.Ï.Ñåûåâàâ, Н.A.Âîðîèèí и И.В..Ножейков

{71} Институт машиноведения . - иы.A.A. Благонравова (53) 621 ° 793..14 (088 ° 8) (56) 1. Физика тонких пленок. Под ред. Хасса Г. и Туна P.Э., т.III, И., "Иир", 1967", с. 9.7. ,2, Дякин С.Н., Кривцов Б.С., Лимончиков Б.Д. н др. "Двухслойные антифрикционные покрытия на титановых сплавах в тяжело нагруженных шарнирах..Сб. "Тепловая динамика и моделирование внешнего. трения". И., "Наука", 1975,.с. 111.

3. Григоров A.È., Семенов A.Ï.

Обработка газовых подшипников с при.менением ионного распыления. И., "Наука", 1976 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 71НТИ4PHKQNGHHblX HOKPblTNR, включающий распыление мишени, выполненной из халькогенида переходного металла, преимущественно молибдена или вольФрама, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности покрытия и упрощения технологического процесса, в процессе распыления мишени на подложку подают отрицательный потенциал смещения, при котором осуществляют нанесение переходного металла до толщины не менее монослоя, после чего значение потенциала см ещения плавно уменьшают до нуля в течение времени нанесения покрытия.

2. Способ по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что потенциал смещения выбирают равным пятикратной энергии связи переходный металлхалькогенид переходного металла.

1071665

Изобретение относится к,машиностроению и может быть применено для получения антифрикционных покры-. тий на деталях машин и,приборов.

Известен способ нанесения покрытий ионным распылением мишени, изготовленной из.материала покрцтия Р13.

Недостатком известного способа является нестабильность адгеэии покрытия, обусловленная наличием многих . факторов: взаимной растворимостью ма- !О териалов пленки и подложки, смачиваемости материалов, .наличия переходных оксидных слоев и т.д. Указанный недостаток может быть устранен .применением промежуточных слоев. 15

Известен также способ получения антифрикционных покрытий на основе дисульфида молибдена с применением промежуточных. слоев никеля или молибдена С23. 20

Недостатком известного способа является низкая долговечность покрытия.

Наиболее близким техническим реше-. нием к изобретению является способ получения антифрикционных покрытий, 1нключающий распыление мишени, выполненной из халькогенида переходного металла, преимущественно молибдена или вольфрама f33, Недостатком известного способа является недостаточная долговечность покрытия и сложность технологического процесса нанесения покрытий, обусловленная последовательным распы- лением двух мишеней для получения Ç5 подслоя и халькогенида переходного металла.

Целью изобретения является увеличение долговечности покрытия и упрощение технологического процесса. . 4p . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения антифрикционных покрытий, включающему распыление мишени, выполненной из халькогенида переходного металла, 45 преимущественно молибдена или вольфрама, в процессе распыления мишени .на.подложку подают отрицательный по тенциал смещения, при котором осуществляют нанесение переходного металла до толщины не менее монослоя, после чего значение потенциала смещения плавно уменьшают до нуля в течение времени нанесения покрытия.

Кроме того, потенциал смещения выбирают равным пятикратной энергии связи переходный металл — халькогенид переходного металла.

Сущность предложенного способа за ключается в создании условий получения антифрикционного покрытия, при 60 которых обеспечивается плавный переход по составу от материала подслоя, состоящего целиком из переходного металла, до наружного слоя,состоящего из халькогенида этого переходного металла. Приложенный к подложке отрицательный потенциал cMealeния обеспечивает бомбардировку растущего покрытия ионами гаэораэрядной плазмы. В результате на подложке при выбранном потенциале смещения осаждается практически чистый переходной металл, а халькоген удаляется. Значение потенциала смещения, при котором это становится возможным, зависит от величины энергии связи между металлом и халькогеном, В общем случае оно должно быть не менее .пятикратной величины энергии связи переходный металл — халькогенид переходного металла. Так, для Мо$ потенциал сме-. щения, обеспечивающий образование пленки практически чистого молибдена, должен быть не менее 800 В энергия связи Мо — S равна 162,8 зВ) для

Мо Beg - 600 В (з нергия связи равна 120 эВ1.

Получаемое на первой стадии нанесения металлическое .покрытие характе.ризуется высокой адгеэией к подложке, хорошими прочностными свойства.ми,но высокими значениями коэффициен-. та трения. Постепенное снижение потенциала смещения в процессе напыления позволяет увеличить содержание халькогена н последовательно образующихся слоях покрытия, что благоприятным образом сказывается íà его антифрикционных свойствах. Уменьшение потенциала до нуля приводит к осаждению слоя стехиометрического соста ва, обладающего высокими антифрикционными свойствами (низкими эначениями коэффициента трения н .высокой долговечностью при трении скольжения .

Закон изменения по енциала смещения в общем случае зависит от требуемого состава антифрикционного покрытия. При скачкообразном изменении потенциала смещения покрытие будет состоять из слоев двух или более), резко отличающихся по содержанию халькогена. При плавном уменьшении потенциала смещения содержание халькогена н покрытии будет постепенно увеличинаться. Целесообразным является в начальный момент нанести покрытие из переходного металла при максимальном значении потенциала смещения толщиной не менее монослоя для обеспечения высоких адгезионных связей покрытия переменного состава, получаемого в течение времени нанесения антифрикционного покрытия.

Пример. Производилось нанесение покрытия толщиной 0,5 мкм из

MoS на образцы иэ компактной kepaмики распылинанием по известной технологии и по предлагаемому способу.

Технологические режимы напыления приведены н таблице.

1071665

Способ нанесения

Время напыления

Мо 8, Потенциал,, Характер иэсмещения,В,менения по тенциала смеВремя изменения потенциала сме-щения, мин

Высокочастотный потенциал мишени,кВ

Известный (ионное распыление без смещения) 30

3,0

Предложенный 3,0

S0O-0 Плавный

15

Составитель С.Мирощкин

Редактор Г.Волкова Техред М Тепер Корректор В.Бутяга

Заказ. 77/22 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Были проведены фрикционные испыта- 2О ния покрытий по схеме диск-сфера на воздухе.

На чертеже приведены результаты испытаний (где кривая 1 отражает зависимость коэффициента трения от времени испытаний покрытий MoS, полученных известным способом).

Долговечность такого покрытия. составляет около 0,5 ч при установившемся значении коэффициента трения

Ар =0,08. На кривой 2 изображено изменение значения коэффициентов трения со временем для покрытия с переходным слоем, полученного ионным распылением с приложением к подложке потенциала смещения. Коэффициент трения такого покрытия также равен

0,08, однако долговечность возросла до 2,0-2,5 ч.

Использование предлагаемого покрытия и способа его получения обеспечивает, по сравнению с известными покрытиями на основе халькогенидов переходных металлов, увеличение долговечности в 4-5 раз при сохранеии прежних антифрикционных свойств.

I.