Способ ионно-плазменного осаждения сверхтвердых многокомпонентных наноструктурных покрытий на основе карбидов и боридов титана и хрома при одновременной ионной имплантации 

Левашов Е.А., Штанский Д.В., Кирюханцев-Корнеев Ф.В.,
 Шевейко А.Н., Башкова И.А..
Регистрация 199-164-2006 от 18.04.06
 
В перечень подлежащих охране сведений входят:
    -   Технологические режимы ионно-плазменного осаждения покрытий при одновременной ионной имплантации.
Разработан процесс ионно-плазменного осаждения сверхтвердых многокомпонентных наноструктурных покрытий на металлические (стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные; титановые сплавы; твердые сплавы) и неметаллические (стекло, монокристаллический кремний, керамика) подложки. Разработанные приемы и режимы нанесения покрытия существенно отличаются от используемых при распылении металлических мишеней и оптимизированы для распыления композиционных мишеней на основе карбидов и боридов титана и хрома. Использование ионной имплантации высоко-энергетических ионов металлов (с энергией до 200 КэВ) в процессе осаждения покрытия позволяет влиять на формирование переходных слоев и структуру и свойства самого покрытия. Принципиально новым является возможность одновременной работы имплантора и магнетронных испарителей. Ионная имплантация может быть использована и для предварительной модификации поверхности, легирования поверхности подложки и покрытия, “пришивки” ранее нанесенного тонкого покрытия. Наиболее целесообразным считаем использование ионной имплантации на этапе формирования переходных слоев покрытие-подложка и различных слоев покрытия. Технологический цикл работы имплантора, как правило, включает этап предварительной обработки поверхности подложки в течении 2-5 минут. Одновременную работу имплантора и магнетронных испарителей в течение времени формирования нового слоя покрытия толщиной 150нм, что соответствует эффективной глубине проникновения имплантируемых ионов. Более продолжительная работа имплантора уже практически не влияет на формирование адгезионных слоев, однако может быть использована для модификации структуры и легирования (до нескольких атомных процентов) слоя растущего покрытия. При работе имплантора, с целью достижения максимального эффекта, как правило, используются достаточно высокие ускоряющие напряжения: до 50КВ при имплантации и 30 КВ при ассистировании. В технологическом процессе используются СВС- мишени, выпускаемые ЗАО “Научно-производственное объединение “Металл” по ТУ 1984-002-11301236-93, ТУ 1984-003-11301236-93, ТУ 1984-004- -11301236-93, ТУ 1984-010-11301236-00, ТУ 1984-015-11301236-2003, ТУ 1984-016-11301236-2003. Разработанная технология отражена в ТИ 22-11301236-2005.
Предложен способ ионно-плазменного осаждения сверхтвердых многокомпонентных наноструктурных покрытий на основе карбидов и боридов титана и хрома, при одновременной ионной имплантации, сочетающих высокую твердость (до 40 ГПа), упругое восстановление (до 70%), низкую скорость износа (>2*10-6 мм3/Н*м, контртело-шарик из твердого сплава, нагрузка 5 Н) с высоким уровнем адгезии (>80 Н, скратч-тестирование