close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12867

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 32B 15/04
C 23C 28/00
C 23C 14/22
C 25D 3/02
ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ
(21) Номер заявки: a 20071402
(22) 2007.11.20
(43) 2009.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Вершина Алексей Константинович; Агеев Виталий Александрович; Беляев Геннадий Яковлевич (BY)
BY 12867 C1 2010.02.28
BY (11) 12867
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 4252862, 1981.
JP 58064378 A, 1983.
US 4226082, 1980.
BY а 20040347, 2005.
RU 2171316 C2, 2001.
BY 9076 C1, 2007.
BY 2431 C2, 1998.
BY 215 C2, 1994.
(57)
Защитно-декоративное покрытие, выполненное в виде многослойной структуры,
включающей контактирующий с основой электролитически осажденный слой хрома или
никеля и внешний декоративный слой, осажденный плазменно-вакуумным методом и содержащий соединение титана, обеспечивающее цветовой тон, светлоту, насыщенность
цвета и блеск покрытия, отличающееся тем, что между указанными слоями дополнительно введен промежуточный слой, содержащий общие с декоративным слоем компоненты, причем слои выполнены со следующим соотношением толщин (10-15):1:1,
соответственно, а толщина контактирующего с основой слоя составляет 3-4 мкм.
Изобретение относится к области декоративной отделки изделий нанесением покрытий и может быть использовано в часовой, ювелирной и легкой (мебельная фурнитура,
товары народного потребления) промышленности, архитектурно-строительной практике,
а также медицине (стоматология), в частности, для замены золота в традиционных областях его применения путем придания поверхности цвета и блеска золота и его соединений,
стойкости к кислотам и щелочам, к температурным, абразивным и атмосферным воздействиям, солнечной радиации и т.п.
Известно [1, 2], что задачей любого защитно-декоративного покрытия является реализация:
а) априорно заданных визуально воспринимаемых декоративных характеристик покрытия - цветовой тон, светлота, насыщенность цвета и блеска,
б) защиты материала основы изделия от внешних воздействий (температурных, абразивных и атмосферных а также действия кислот и щелочей, солнечной радиации и т.п.),
в) сплошности и целостности покрытия при хорошей адгезии к основе,
BY 12867 C1 2010.02.28
г) экономической целесообразности при выборе компонентно-фазовоструктурной
композиции защитно-декоративного покрытия и способе его формирования.
Решение такой многофункциональной задачи обычно выполняется путем формирования многослойной структуры, включающей контактирующий с основой внутренний слой,
который должен исключить возможность внешних воздействий на основу изделия, и
обеспечить хорошую адгезию с внешним слоем, реализующим заданные визуально воспринимаемые декоративно-цветовых характеристики покрытия. Обычно в качестве слоя,
контактирующего с основой изделия, применяют электролитически осажденный слой
хрома или никеля [1, 5]. Известно также широкое применение в качестве внешнего слоя
имитирующих цвет золота соединении титана, например, нитрида, оксинитрида или оксикарбонитрида, формируемых плазменно-вакуумным методом [2]. Если требуются покрытия с другим цветом, то в качестве внешнего слоя используется оксид титана [2].
Известны защитно-декоративные покрытия, выполненные в виде многослойной структуры, включающей нанесенные методом ионного осаждения контактирующий с основой
слой титана толщиной 0,8 мкм, и внешний (декоративный) слой толщиной 1,5 мкм, содержащий соединения титана (оксиды, карбиды, нитриды, оксинитриды, оксикарбонитриды) [3, 4]. Необходимость формирования переходного, контактирующего с подложкой
слоя, обусловлена тем, что вследствие неизменности свойств покрытия в пределах одного
слоя на границе раздела с материалом основы происходит резкое изменение физикомеханических свойств, приводящее к образованию в покрытии высоких остаточных напряжений и, как следствие, к снижению адгезионной связи покрытия с основой, которая
необходима для успешной эксплуатации изделия с покрытием.
Недостатком данной структурно-компонентной конструкции покрытия является пористость и столбчатая структура слоев (как титана, так и его соединений), что приводит к
ухудшению внешнего вида изделия в процессе эксплуатации вследствие точечной коррозии.
Известно также защитно-декоративное покрытие, выполненное в виде многослойной
структуры, включающей контактирующий с основой электролитически осажденный слой
хрома, и внешний (декоративный) слой, представляющий собой нанесенный плазменновакуумными методами нитрид титана [5].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является защитно-декоративного покрытие, выполненное в виде многослойной структуры, включающей
контактирующий с основой электролитически осажденный слой хрома или никеля, и внешний декоративный слой, осажденный плазменно-вакуумным методом, содержащий соединение, обеспечивающее цветовой тон, светлоту, насыщенность цвета и блеск покрытия [6].
Недостатком данной структурно-компонентной конструкции покрытия является отсутствие промежуточного пластичного слоя между хромом (или никелем) и внешним слоем, что приводит к растрескиванию последнего и ухудшению внешнего вида покрытия.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение защитнодекоративных характеристик покрытия, наносимого на поверхность изделия.
Поставленная задача решается тем, что защитно-декоративное покрытие, выполненное в виде многослойной структуры, включающей контактирующий с основой электролитически осажденный слоя хрома или никеля и внешний слой, осажденный плазменновакуумным методом и содержащий соединение титана, обеспечивающее цветовой тон,
светлоту, насыщенность цвета и блеск покрытия, между указанными слоями дополнительно введен промежуточный слой, содержащий общие с декоративным слоем компоненты, причем слои выполнены со следующим соотношением толщин (10-15):1:1,
соответственно, а толщина контактирующего с основой слоя составляет 3-4 мкм.
В качестве материала слоя, контактирующего с основой, используются характеризующиеся хорошей пластичностью хром либо никель, которые наиболее технологично
осаждать на поверхность изделия электролитическим методом, что обеспечивает хорошую адгезию последующих слоев к основе. Кроме того, слой хрома или никеля указанной
2
BY 12867 C1 2010.02.28
толщины 3-4 мкм выполняет в предлагаемом покрытии защитные функции, реализуя, в
частности, повышение коррозионной стойкости изделия в процессе его эксплуатации.
Уменьшение толщины слоя хрома или никеля приводит к его несплошности, что сопровождается ухудшением защитных свойств покрытия в целом, а увеличение толщины - к
росту внутренних напряжений в слое, приводящих в процессе эксплуатации к саморастрескиванию покрытия.
В качестве материала дополнительного промежуточного слоя толщиной 0,3-0,8 мкм,
содержащего общие с внешним декоративным слоем компоненты целесообразно использовать либо титан, либо нитрид титана, либо углерод, которые нанесены плазменновакуумным методом. Этот слой выполняет функции пластичной прокладки между контактирующим с основой и декоративным слоями, обеспечивая хорошую адгезию с осажденным плазменно-вакуумным методом внешним (декоративным) слоем, содержащим
соединение титана, например, оксид, оксинитрид или оксикарбонитрид, характеризующимся стойкостью к истиранию вследствие высокой твердости, но низкой пластичностью.
Уменьшение толщины слоя титана вызывает рост внутренних напряжений в покрытии [7],
а увеличение его толщины приводит к ухудшению декоративных характеристик покрытия
в целом (снижению блеска и уменьшению коэффициента отражения).
Указанная структурно-компонентная композиция покрытия только при данном соотношении толщин слоев обеспечивает достижение требуемого технико-экономического
эффекта, что подтверждается результатами лабораторных испытаний, отраженными в
таблице. Проявление требуемого эффекта - повышение защитной способности при хороших декоративных характеристиках (высокий блеск) - реализуется не просто вследствие
формирования трехслойной композиции покрытия, а только при соблюдении указанных
оптимальных соотношениях толщин слоев с указанными ингредиентами.
Пример.
Слой хрома осаждали электрохимически по известной технологии [8]. Слой титана и
соединения титана (карбонитроид титана) осаждали плазменно-вакуумным методом на
установке УРМ 3.279.048. Коррозионные испытания проводили согласно требованиям часовой промышленности в следующих агрессивных средах: уксусной, искусственного пота
и серосодержащей. Определение спектрального коэффициента отражения осуществляли с
помощью спектрофотометра СФ-18. Удовлетворительным считался коэффициент не менее 50 %. Из результатов испытаний, представленных в таблице, следует, что предлагаемое изобретение обеспечивает наиболее высокое качество покрытия по сравнению с
покрытиями, полученными с отклонениями от предлагаемого технического решения.
Аналогичные результаты были получены при использовании в качестве промежуточного
слоя нитрида титана толщиной 0,4 мкм либо углерода толщиной 0,6 мкм, наносимых
плазменно-вакуумным методом путем распыления титанового катода в кислородной среде
пониженного давления или мишени из углерода в вакууме.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать защитное покрытие с
высокой защитной способностью и декоративными характеристиками, обеспечивающими
требуемые цветовой тон, светлоту, насыщенность цвета и блеск покрытия. Использование
трехслойного покрытия с предлагаемыми толщинами исключает возможность трещинообразования в слоях за счет применения оптимальной комбинации слоев и оптимального
соотношения толщин. Как показывают данные, представленные в таблице, отсутствие одного из элементов, входящих в состав покрытия, или отклонения от толщины слоя приводит к ухудшению качества (защитной способности или блеска) покрытия.
3
BY 12867 C1 2010.02.28
6
Прототип
4
1
Стойкость в коррозионной среде
Уксуснокислая
7
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Искусственного пота
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4
Серосодержащая
9
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
СКО, %
Качество покрытия
10
52
54
50
53
46
48
46
49
40
38
47
46
50
54
55
56
34
42
52
53
11
Удовлетворительное
52
Неудовл. в связи с
низким блеском
Неуд, в связи с низким блеском и низкой защити,
способностью
Неуд, в связи с низкой защити, способностью
Неуд, в связи с низким блеском и низкой защити,
способностью
Неуд, в связи с низкой защити, способностью
BY 12867 C1 2010.02.28
4
Соотношения Толщина слоя, мкм
Толщина
№
толщины сло№ серии
слоя Сr,
опыта
ев
мкм
Ti
Ti(N,C)
Cr/Ti/Ti(N,C)
1
2
3
4
5
6
1
3
10:1:1
0,3
0,3
2
3
15:1:1
0,2
0,2
1
3
4
10:1:1
0,4
0,4
4
4
15:1:1
0,25
0,25
2
1
3
10:2:1
0,6
0,3
2
3
15:2:1
0,4
0,2
3
3
10:1:2
0,3
0,6
4
3
15:1:2
0,2
0,4
1
4
10:2:1
0,8
0,4
2
4
10:1:2
0,4
0,8
3
3
4
15:2:1
0,5
0,25
4
4
15:1:2
0,25
0,5
1
2
5:1:1
0,4
0,4
2
2
10:1:1
0,2
0,2
4
3
2
15:1:1
0,15
0,15
4
2
20:1:1
од
0,1
1
5
5:1:1
1,0
1,0
2
5
10:1:1
0,5
0,5
5
3
5
15:1:1
0,3
0,3
4
5
20:1:1
0,25
0,25
BY 12867 C1 2010.02.28
Источники информации:
1. Андронова Т.М., Гриките В.К., Липин Ю.В. Защитно-декоративные вакуумные покрытия: Обзор.информ. / ЛатНИИНТИ. - Рига: 1984. - С. 61.
2. Вершина А.К., Агеев В.А. Ионно-плазменные защитно-декоративные покрытия. Гомель: ИММС НАНРБ, 2001. - С. 172.
3. Заявка Японии 54-85214, МПК С 23С 13/04, 1977.
4. Патент США 4226082, НКИ 368-258, 1978.
5. Заявка Японии 58-64378, МПК С 23С 13/04, 1983.
6. Патент США 4252862, МПК В 32В 15/04, 1981 (прототип).
7. Матвеев Н.В. и др. Проблемы прочности. 1985, № 5, - С. 90-93.
8. Матулис Ю. и др. Блестящие электрохимические покрытия. - Вильнюс: Минтис,
1969, - С. 714.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
96 Кб
Теги
by12867, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа