Основные свойства ионно-плазменных покрытий нитридов титана и гафния

Основные свойства ионно-плазменных покрытий нитридов титана и гафния.

Казанский национальный исследовательский технологический университет

г. Казань, Республика Татарстан

ВВЕДЕНИЕ

         Традиционными способами улучшения свойств изделий является нанесение на их поверхность прочных защитных покрытий или модификация поверхности и приповерхностного слоя. Важной задачей, стоящей перед промышленностью, является уменьшение глубины упрочненных слоѐв и создание всѐ более тонких покрытий без ухудшения потребительских качеств изделия. Физические методы получения покрытий в вакууме – наиболее распространённые процессы модификации поверхности. Они основаны на взаимодействии ионов, макро- и атомных частиц, полученных в низкотемпературной плазме, с поверхностью твёрдого тела. Результатом взаимодействия потока частиц в разреженной среде с поверхностью является осаждённая плёнка или изменённая структура поверхности. Применение плазменной технологии возможно в различных областях техники, где они используются для получения полированных поверхностей, упрочнения инструмента, защиты поверхностей износо- и коррозионностойкими плёнками, создания декоративных покрытий и т.д. [1]

         Повышение эффективности использование и срока службы медицинских инструментов предполагает модификации поверхности с целью обеспечение их защиты от воздействия агрессивных сред. Применение метода конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой позволяет существенно повысить работоспособность режущих инструментов. Наибольшее применение в настоящее время находят покрытия на основе  нитриды титана в чистом виде и в сочетании с другими элементами. Это связано, прежде всего, с достаточно хорошим сочетанием физико-механических свойств и относительно невысокой стоимостью титана. Различные комбинации параметров режима нанесения позволяет получать покрытия необходимого состава и структуры.

         В результате нанесения на медицинский инструмент металлических покрытий при помощи метода катодно-ионной бомбардировки (КИБ) можно увеличить их стойкости к коррозии. Полученные с помощью данного метода плёнки  имеют характерную структуру, они представляют собой сплюснутые конгломераты, плотность таких покрытий меньше, чем плотность исходного металла, и корозионнно-электрохимические защитные свойства зависят от толщины покрытия [2].

          1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

          1.1 Металлические покрытия и пленки полученные конденсацией из плазменной фазы

         Покрытия служат для улучшения таких свойств как, стойкость к коррозии, адгезии, смачиваемость, износостойкость, стойкость к высоким температурам, электропроводность и др., но основным свойством, предъявляемым к металлическим покрытиям, остаётся улучшение защитных качеств.

         Покрытия, полученные методами металлизации. Это метод модификации свойств поверхности изделия как неметаллических (стекло, бетон, керамика) так и металлических путём нанесения слоя металла. В случае с металлическими подложками материалом для нанесения служит другой металл, который является более твердым или коррозиестойким.              

         Существуют различные способы получения покрытий из металлов, нитридов и карбидов (и их соединений). Одним из методов является метод КИБ - катодно-ионной бомбардировки или, по-другому, метод конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности.  Синтез нитридного покрытия из металлической плазмы происходит многостадийными процессами, связанными с плазмохимическими взаимодействиями и физическим ростом кристаллов. 

Нитриды подгруппы титана обладают высокими защитными качествами по отношению к агрессивным средам. Покрытия на их основе способны предотвращать процесс коррозии основного металла (подложки)[3].