Защитные покрытия

Защитные покрытия из драгоценных металлов

Существующие индустриальные технологии получения покрытий из золота и других драгоценных металлов основаны на применении электролитических способов осаждения, которые имеют ряд недостатков. Основные из них - недостаточная адгезия покрытий и высокая токсичность используемых химических веществ, что представляет опасность для персонала и окружающей среды. Также имеются проблемы с воспроизведением естественного цвета металлов в покрытиях.
       В лаборатории ИПТ ИЯФ разработана оригинальная технология магнетронного нанесения высококачественных покрытий из драгоценных металлов на металлические и неметаллические изделия широкого применения. Процесс осаждения покрытий происходит в вакууме, поэтому полностью сохраняются богатые цветовые оттенки драгоценных металлов и блеск полированных изделий. Магнетронное осаждение драгоценных металлов не использует неудобные в обращении токсичные химические растворы.
       Покрытия имеют повышенную стойкость к износу в результате дисперсионного упрочнения осажденного слоя микродобавками хрома, железа и других элементов. Толщина покрытий и расход драгоценных металлов легко контролируются.
       В производственном цикле отсутствуют невозвращаемые потери драгоценных металлов. Часть распыленных металлов, которая оседает внутри камеры не на изделиях, легко собирается и вместе с остатками мишеней повторно используется для изготовления новых мишеней для магнетрона.
       Разработана и изготовлена высокопроизводительная промышленная вакуумная магнетронная установка для нанесения покрытий из драгоценных металлов. Без замены мишеней на установке выполняют 3 - 4 цикла нанесения покрытий толщиной 2 - 3 mkm. Один цикл осаждения от загрузки изделий в камеру до их выгрузки длится 2,5 - 3 часа, в зависимости от толщины покрытий.
       Максимальная общая площадь поверхности изделий в одном цикле (в загрузке) 500 cm². В камере объемом 20 dm² на шести предметных стойках с планетарным вращением можно разместить 36 изделий в форме диска диаметром 4 cm для двухстороннего нанесения покрытий. Все предметные стойки имеют форму трехгранной призмы.
       Полученные технологические результаты могут быть применены на монетных дворах, на промышленных предприятиях для изготовления ювелирных, бытовых и других изделий с покрытиями из драгоценных металлов.
       На Заводе цветных металлов (г. Усть-Каменогорск, Казахстан) действует с 1994 года технологическая линия магнетронного осаждения покрытий из драгоценных металлов на государственные награды. Многолетний опыт работы в промышленности показал отсутствие потерь драгоценных металлов, а также высокие механические и декоративные качества покрытий и надежность разработанной техники.

Защитные покрытия из нитрида титана

Высокая твердость и хорошие декоративные качества покрытий из нитрида титана способствуют их использованию в промышленности на предприятиях для изготовления, медицинских, бытовых изделий и инструмента (рис. 8).

Рис.8 Декоративные покрытия из нитрида титана

       Существующие плазменные технологии получения покрытий из нитрида титана не обеспечивают необходимые декоративные и защитные свойства изделий. Нанесение покрытий сопровождается нагревом обрабатываемых изделий до высокой температуры (600⁰С) и ухудшением свойств материала изделий.
       Разработанная ионно-плазменная технология и соответствующее магнетронное оборудование позволили существенно улучшить зрительное восприятие покрытий из нитрида титана. Покрытие синтезируется и осаждается при распылении титановых мишеней в рабочем газе, содержащем азот.
       Покрытия биологически совместимы с мягкими тканями организма человека и в течение ряда лет с успехом используются в стоматологической практике. Полученные по нашей технологии декоративные покрытия сохраняют блеск полированных изделий и имеют различный состав с цветовыми оттенками известных сплавов золота.
       Защитные покрытия из нитрида титана на инструментальной стали и на других изделиях, когда необходимо реализовать максимальную твердость нитрида титана, имеют контролируемый стехиометрический состав. Оригинальные производительные магнетронные распылители обеспечивают хорошую адгезию покрытий с поверхностью изделий. Высокая твердость покрытий из нитрида титана придает им устойчивость к износу и увеличивает срок службы изделий. Нанесение покрытий на специальный инструмент происходит при температуре 150⁰С, поэтому после окончания процесса свойства закаленной стали не изменяется.
       Разработана и изготовлена высокопроизводительная промышленная вакуумная магнетронная установка для нанесения защитных покрытий из нитрида титана (рис. 1). Без замены мишеней на установке выполняют 10 циклов нанесения покрытий толщиной 2 mkm. Общая площадь поверхности изделий в одном цикле (в загрузке) 500 cm². Скорость нанесения покрытий на изделия равна 2 mkm/h.

Заведующий лабораторией Тулеушев Юрий Жианшахович