Способ подготовки металлических поверхностей

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 8 С 23 С 14/02 ИЗОБР ИС К ДВТОРС ИДЕТЕЛ ЬСТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР)(46) 30.05,93, Бюл, 1 Ф 201711 Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро научного приборостроения АН УэССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1469905, кл. С 23 С 14/02, 1987,(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ(57) Область использования: относится кспособам предварительной обработки в ваИзобретение относится к способам предварительной обрлаботки металлических поверхностей перед нанесением на них лакокрасочных покрытий и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства,Целью изобретения является увеличение коррозионной устойчивости и улучшение адгезии покрытий за счет улучшения качества переходного слоя подложка-покрытие.ПОставленная цель достигается тем, что иэделие в вакууме обрабатывают потоком ионов из плазмы инертного газа дозами (1-2) 10 см и в том же технологическом процессе наносят покрытие из титана толщлиной 20 - 100 нм. Далее на поверхность изделий наносят лакокрасочное покрытие стандартными способами.Исходные изделия из стали содержат в своем составе, на поверхности и в приповерхностном слое углерод и углеводорода, а также другие вещества, влияющие на адгевской поверхности путем ировки и может быть исшиностроении и других обного хозяйства. Цель величение коррозионной ышение адгезионной прочых покрытий. Сущность изоаллическую поверхность ем полимерного покрытия отоком ионов из плазмы ин ой(1 - 2) 10" см с последуем слоя титана до толщины же технологическом цикле. кууме металлич ионной бомбард пользовано в ма ластях народ изобретения: у стойкости и пов ности полимерн бретения; мет перед нанесени обрабатывают п ертного газа доз ющим осажден и 20-100 нм в том 2 табл,зионную прочность и другие параметры системы покрытие-подложка, Кроме того, заметную роль играет топография поверхности подложки или наличие на поверхности тонких пленок различных металлов и сплавов. Исходя из этого и учитывая, что воздействия на параметры материала подложки (иэделйя), например, термические воздействия, ухудшают прочностне свойства металлов, предлагаемый способ подготовки поверхности содержит ряд преимуществ,Предлагаемый способ исключает химическую очистку и подготовку поверхности, заменяя их экологически чистой вакуумной обработкой, Применяемая вакуумная ионная обработка потоком ионов инертного газа из плазмы разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях и озволяет без значительного нагрева обрабатываемого изделия (свыше 400 К) в течение 1 - 2 мин провести распыление приповерхностного слоя материала и модификацию состояния поверхности,Слой титана толщиной более 20 нм создает сплошное покрытие с высокой адгезионной прочностью, что является барьером для материалов подложки по отношению к наносимому лакокрасочному покрытию, Следует отметить, что нанесенный слой титана отличается по параметрам от объемных титановых образцов по составу и структуре, что обеспечивает устойчивость границы полимер-титановое покрытие при различных физико-химических воздействиях. В частности, структурй, получаемые текин образом,называются в 4 - 5 раз более устойчивыми к коррозии.Верхняя граница слоя титана (100 нм) определяется производительностью процесса осаждения покрытия, дальнейший рост толщины при этом не изменяет положительного эффекта.Основные данные по параметрам покрытий, получаемых предлагаемым способом, приведены в табл.1,Выбор для обработки поверхности потока инертного газа (неона, аргона, криптона или ксенона, но предпочтительно аргона как наиболее доступного) обусловлен максимальным коэффициентом катодного распыления мишеней при ионной обработке потоками газов, отсутствием химического взаимодействия с мишенью и экологической чистотой процесса.Выбор интервала доз обработки от 10Щ -2до 2 10 см обусловлен необходимошстью распыления поверхностного слоя изделия (примесей) и активацеией поверхности. При этом дозы менее 10 см не позволяют провести полную очистку поверхности, Дозы более 2 10 см 2 практически не изменяют состояние поверхности, однако пропорционально дозе увеличивается время обработки и распыление поверхности, в чем нет необходимости.Предлагаемый способ подготовки металлических поверхностей реализован следующим образом. Образцы изделий из сталей, применяемых в автомобильной промышленности, помещают, з акрепив в оснастке, е вакумной камере, откачивают вакуум до 10 Па или более, С помощью источника ионов образцы обрабатывают потоком ионов из плазмы инертного газа (аргона или криптона) дозой (1 - 2) 10 см, Затем в той же вакуумной камере, т.е, в том же технологическом процессе, проводят осаждение покрытия из титана толщиной 20 - 100 нм.П р и м е р. Образцы изделий из сталей, применяемых в автомобильной промышленности - 10 ХНДП, 08 ММК, 08 ЮАНОР -без предварительной обработки закрепляют в оснастке и размещают в вакуумной камере установки вакуумного напыления типа УВНР, После достижения степени 5 вакуума не хуже 10 Па стандартными средствами откачки, образцы помещают в позицию ионной обработки и напыления, Ионную обработку осуществляют с помощью источника ионов типа ИИ- 0,15 10 (" Радикал" ) при подаче рабочего газа - аргона или криптона давлением 10 Па. При этом ток разряда составляет 50 - 120 мА, напряжение 4 0,5 кВ, Время обработки для набора дозы облучения ионами (1-2)х1 В -г15 х 10 см составляет 1-2 мин (доза определяется произведением плотности тока и времени об работки), Н е посредственно после проведения ионной обработки включают распылительное магнетронное 20 устройство на основе магнетрона типа МАГ 5 или МАГЦМ с блоком питания, обеспечивающим ток разряда 2 - 3 А при н апряжении 450 - 600 В, давлении рабочего газа 10 Па, На обработанную поверхность образцов, не 25 к ялекая их из вакуумной камеры установки, т.е. в том тех технологическом процессе, провоядт осаждение покрытия из титана (титанового сплава ОТ) в течение 1 - 5 мин, Проведение обработки поверхности об разцов ионами и осаждение титана в едином технологическом процессе является в данном способе необходимым условием для достижения положительного эффекта.При этом оседает покрытие толщиной- 35 100 нм, нагрев поверхности изделий непревышает 350 К, После этого образцы извлекают из вакуумной камеры и помещают в межоперационную тару, после чего проводят окраску изделий стандартными метода ми нанесения лакокрасочных покрытий.Данные сравнительных испытаний устойчивости лакокрасочных покрытий для различных методов подготовки поверхности под окраску приведены в табл,2, 45 Использование предлагаемго способаподготовки металлических поверхностей под окраску обеспечивает е сравнении с используемыми в настоящее время способами химической подготовки, а также дуговыми 50 методами обработки, следующие преимущества: экологическая чистота операций; высокая производительность процесса подготовки поверхности; возможность длительного хранения подготовленных изделий;55 высокая эффективность подготовки поверхности по отношению к адгезии и коррозионной стойкости изделия; возможность унификации и стандартизации технологического процесса и используемого оборудо1818357 вания; повышение процента выхода годных после покраски изделий.Формула изобретения Способ обработки металлических поверхностей перед нанесением полимерных покрытий; включающий ионную очистку поверхности изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,Таблица 1 10 проводили в кислом растворе.мом способе практически отсутствуют взд р,5 м ное подготовка - окраска составляло Составитель В, КимТехред М.Моргента ректор М. Керецман Тираж Подписное твенного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 и ГКНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 РедакторЗаказ 1926ВНИИПИ Го н и.я; 1, Испытани 2. В предлага в диаметре. 3. Межопера 30 дней,что, с целью повышения коррозионной стойкости и адгезии полимерного покрытия, ионную очистку осуществляют потоком ионов плазмы инертного газа дозой (1-2)х 5 х 10 смс последующим осаждением в томже технологическом процессе слоя титана до толщины 20 - 100 нм,