CS233355B1

CS233355B1 - A method of increasing the durability of machine components, particularly aluminum alloy parts for textile machines

Info

Publication number: CS233355B1
Application number: CS815142A
Authority: CS
Inventors: Jindrich Musil; Vladimir Stepan; Antonin Rajsky; Petr Taras; Ladislav Bardos
Original assignee: Jindrich Musil; Vladimir Stepan; Antonin Rajsky; Petr Taras; Ladislav Bardos
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS514281A1

Abstract

Vynález se týká strojírenství, zejména technologie výroby textilních strojů a řeSi problém vytváření ochran- . nýoh otěruvzdorných a mechanicky odolných vrstev na povrchu součásti, které jsou silné namáhané abrasivním otěrem zpracovávaných materiálů. Podstatou vynálezu je způsob zvýšení trvanlivosti součástí strojů ochrannou vrstvou na jejich povrchu, vytvořenou z otěruvzdorných a mechanicky odolných látek. Na součásti, které jsou umístěny v reaktoru a jejichž poloha a teplota jsou řiditelné, ss působí vzhledem k jejich povrchu směrovaným proudy aktivované i neutrál- * ní složky plynné pracovní směsi, vytvo- " řsné působením izotropního nebo magneto- * aktivního plazmatiokého výboje na plynnou pracovní směs za sníženého tlaku a při teplotách nižších, nežli jo teplota táni materiálu součásti.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the technology of textile machinery production, and solves the problem of creating protective, abrasion-resistant and mechanically resistant layers on the surface of components that are heavily stressed by abrasive abrasion of the processed materials. The essence of the invention is a method of increasing the durability of machine components by a protective layer on their surface, formed from abrasion-resistant and mechanically resistant substances. Components that are placed in a reactor and whose position and temperature are controllable are acted upon with respect to their surface by directed currents of activated and neutral components of the gaseous working mixture, created by the action of an isotropic or magneto-active plasma discharge on the gaseous working mixture under reduced pressure and at temperatures lower than the melting temperature of the component material.

Description

Vynález se týká způsobu zvýšeni trvanlivosti součástí strojů, zejména součástí z hliníkových slitin pro textilní stroje, ochrannou vrstvou na jejich povrchu, vytvořenou z otěruvzdorných a mechanicky odolných látek·The invention relates to a method for increasing the durability of machine parts, in particular aluminum alloy parts for textile machines, with a protective layer on their surface formed of abrasion-resistant and mechanically resistant materials.

V současné době existuji na textilních strojích součásti silně namáhané abrasivnxm otěrem zpracovávaných materiálů·· Tyto součásti jsou obvykle vyráběny z hliníkových slitin, například z duralu· Důvodů pro výběr takových materiálů je více: především snadné obrobitelnost,. dosaženi hladkého povrchu funkčních ploch a nízká hmotnost· Tyto součásti plně vyhovují při zpracovávání přírodních vláken, která nejsou znečištěna například piskem nebo jinými prachovými částicemi. Trvanlivost součástek se však podstatně snižuje při zpracováváni umělých vláken, která obsahuji legury s vysokým abrasivním účinkem. Trvanlivost součástí při spřádání umělých vláken je lOx až 100 x kratší nežli při spřádání přírodních vláken. Toto je velká nevýhoda, která zásadně ovlivňuje činnost strojů, jakost výrobků a jejich konkurenční schopnost.There are currently parts on textile machines that are heavily stressed by abrasive wear of these materials. These parts are usually made of aluminum alloys, such as duralumin. · The reasons for choosing such materials are more: above all, easy machinability. Achieving a smooth surface of functional areas and low weight · These components are fully suited to the processing of natural fibers that are not contaminated by, for example, sand or other dust particles. However, the durability of the components is substantially reduced in the processing of man-made fibers containing high-abrasive alloying alloys. The durability of components for spinning man-made fibers is 10 to 100 times shorter than for spinning natural fibers. This is a major disadvantage, which fundamentally affects the operation of machines, product quality and their competitive ability.

Zvýšeni trvanlivosti součástek lze řešit několika způsoby. Především lze součástky silně namáhané abrasivním otěrem zhotovit z látky odpovídajících mechanických vlastností. Tento způsob je však neekonomický, a proto se zvyšování trvanlivosti součásti strojů provádí bu3 úpravou povrchu součástí nebo nanesením vhodné ochranné vrstvy.Increasing the durability of components can be solved in several ways. First of all, components heavily stressed by abrasive abrasion can be made from a substance of corresponding mechanical properties. However, this method is uneconomical and therefore the durability of machine components is increased either by treating the surface of the components or by applying a suitable protective layer.

Úprava povrchu součástí se provádí bu3 s použitím iontové nitridace nebo oxydací povrchu a podobně.Surface treatment of the components is performed either by ionic nitriding or surface oxidation and the like.

Naneseni vhodné ochranné vrstvy na povrch součástí lze provést bu3 galvanickou metodou, zejména tak zvanou anodizací, nebo některou z chemických metod nanášení vrstev. Hlavni nevýhodou při dosud známých technologiíy/j^sou poměrně vysoké teploty, nákladný provoz a malá univerzálnost stávajících metod, to znamená, že tyto metody jsou s ohledem na výši teploty a elektrickéThe application of a suitable protective layer to the surface of the components can be carried out either by a galvanic method, in particular by so-called anodization, or by one of the chemical methods of coating. The main disadvantage of the prior art technologies is the relatively high temperatures, costly operation and low versatility of the existing methods, i.e. these methods are temperature and electrical

233 3SS vodivosti použitelné pouto u užšího výběru Materiálu, ktoré vyhovuji požadavků* na né kladanýn ténito aatodani.233 3SS Conductivity Applicable Bond for a Shortlist of Materials That Meet the Requirements * of these Materials and Methods.

Nevýhody a nedostatky dosud zníných a používaných způsobů zvýšeni trvanlivosti součásti strojů jsou vo značné siře naho zcela odstraněny vynáleze· způsobu zvýšeni trvanlivosti součásti strojů, zajnéna součásti z hliníkových slitin pro textilní stroja, ochrannou vrstvou na jejich povrchu, vytvořenou z otěruvzdorných a Mechanicky odolných látok·Disadvantages and disadvantages of the previously mentioned and used methods of increasing the durability of machine parts are largely eliminated by the invention · method of increasing the durability of machine parts, provided with aluminum alloy parts for textile machines, a protective layer

Podle vynélezu sa na součásti unisténá v raaktoru, jejichž poloha a teplota jsou řiditelná, působí vzhledán k jejich povrchu snérovanýni proudy aktivovaná 1 neutrální složky plynná pracovní snési, vytvořená působeni* izotropního nebo nagnetoaktivniho plaznatickáho výboje na plynnou pracovní snés za sníženého tlaku, při teplotách nižších nežli ja teplota táni součásti.According to the invention, the components which are uncontrollable in the ratchet, the position and temperature of which are controllable, are exposed to their surface by a plurality of active activated gaseous constituents formed by isotropic or nagnetoactive plasma discharge on the gaseous working constraint under reduced pressure. than the temperature of the component.

Způsob zvýšeni trvanlivosti součásti strojů podle vynálezu vykazuje celou řadu výhod. Jednou z nejdůležltéjšich výhod ja skutečnost, že na součásti se deponuji vrstvy předepsaného složeni plaznatickýn procese* při nízkých, přesné definovaných teplotách součásti. Tyto teploty nohou dosáhnout ze určitých předpokladů úroveň pokojová teploty. Vrstvy se vytvářejí při první variantě způsobu podle vynálezu při plaznatickán rozprašováni pevného terče a při druhá variantě způsobu podle vynálezu při plaznochenlcká reakci v plynná fázi. Pro nízkoteplotní depozici tenkých vrstev se nejlépe hodí při první variantě způsobu eagnetronové rozprašováni pevného terče, jehož hlavni výhodou je skutečnost, Že součást, ne niž se ná vytvořit povlak předepsaného složeni, se unis233 355 luje mimo výboj. Součást se ohřívá pouze dopadem částic, které na povrchu součásti kondenzuji a vytvářejí požadovanou vrstvu. Tento ohřev může být velmi malý a teplota součásti může být blízká pokojové teplotě. Ohřev součásti lze snadno regulovat velikosti výbojového proudu, to znamená rychlosti depozice a nastavením vhodné vzdálenosti mezi rozprašovaným terčem a póvle ková nou součásti. Kromě toho je možno sodčásti umístit na bhřivaný nebo chlazený stolek a takto udržovat teplotu součásti při depozici na konstantní teplotě. V případě kovové součásti lze mezi ni a terčem vytvořit elektrické pole a takto lze ovlivňovat energii některých částic, většinou věak iontů, dopadajících na součást. Zdroj elektrického napětí je připojen jedním polem ke stolku s kovovou součásti, druhým pčlem k terči. Nezávislá regulace jednak napěti na povlakových součátech, jednak jejich teploty dává*možnost výrazně ovlivňovat vlastnosti vytvářených vrstev a velikost jejich přilnavosti k povrchu součásti.The method of increasing the durability of a machine component according to the invention has a number of advantages. One of the most important advantages is the fact that layers of the prescribed composition of the plasma process are deposited on the workpiece at low, precisely defined temperatures of the workpiece. These temperatures can reach room temperature levels under certain conditions. The layers are formed in the first variant of the process according to the invention in the case of plasmatic spraying of a solid target and in the second variant of the process according to the invention in the case of the Plaschenchen gas phase reaction. For the low temperature deposition of thin films, the first variant of the method of eagnetron spraying of a solid target is best suited for the fact that the component before which the coating of the prescribed composition is formed is unisected by the discharge. The workpiece is only heated by the impact of particles that condense on the workpiece surface to form the desired layer. This heating may be very small and the temperature of the component may be close to room temperature. The heating of the component can be easily controlled by the magnitude of the discharge current, i.e. the deposition rate, and by adjusting the appropriate distance between the target to be sprayed and the half-shaped component. In addition, it may be partially placed on a bent or cooled table to maintain the temperature of the component at a constant temperature during deposition. In the case of a metal part, an electric field can be created between it and the target, and thus the energy of some particles, mostly due to the ions, incident on the part can be influenced. The power supply is connected by one field to a table with a metal part and the other to the target. Independent regulation of the stresses on the coating components and their temperatures gives the possibility to significantly influence the properties of the formed layers and the amount of their adhesion to the surface of the component.

Tím, že lze součást umístit mimo oblast plazmatického výboje, se vylučuje zároveň negativní vliv plazmatu na součást, která není vystavena bombardování a poškozeni povrchu ionty, takže nevzniká přídavný ohřev a součást lze udržet na libovolné stálé teplotě.By placing the workpiece outside the plasma discharge area, it also eliminates the negative effect of the plasma on the workpiece that is not exposed to bombardment and surface damage by the ion, so that no additional heating occurs and the workpiece can be maintained at any constant temperature.

Pokud se týká terče, může být při magnetronovém rozprašování zhotoven z materiálu stejného složení jako je požadované složeni otěruvzdorné vrstvy a rozprašování terče se provádí ionty plazmatu vytvořeného v inertní, obvykle argonové atmosféře. Důležitou výhodou je konečně skutečnost, že změna plynných komponentů pracovní směsi během depozice způsobuje změnu vlastnosti a složeni vrstev na povrchu součásti. V důsledku toho je možno vytvořit vícenásobné vrstvy nebo vrstvy s plynule měnitelnými vlastnostmi.With respect to the target, the magnetron sputtering can be made of a material of the same composition as the desired abrasion-resistant composition and the sputtering is performed by plasma ions formed in an inert, usually argon, atmosphere. Finally, an important advantage is that changing the gaseous components of the working mixture during the deposition causes a change in the properties and composition of the layers on the surface of the component. As a result, multiple layers or layers with continuously variable properties can be formed.

Pří reaktivním rozprašování terče, to znamená při plazraochemické reakci ve smšsi plynů, tedy při druhé variantě způsobu, probíhá rozprašováni terče v plazmatu vytvořeném ve směsi inertního a reaktivného plynu; terč není stejného složení jako deponovaná vrstva, ale většinou je zhotoven z čistého kovu aIn the reactive atomization of a target, i.e., in a plasma-chemical reaction in a gas mixture, i.e. in a second variant of the method, the target is atomized in a plasma formed in a mixture of inert and reactive gas; the target is not of the same composition as the deposited layer, but is usually made of pure metal; and

- 4 233 355 reaktivním plynem může být například dusík, kyslík, acetylén, methan, což umožňuje s výhodou vytvářet nitridy, oxydy, karbidy, případně jiné sloučeniny prvků podle druhu reaktivního plynu. Takto lze vytvořit také uhlíkové vrsívy s vlastnostmi diamantu, jež jsou ve světové odborné literatuře označovány Diamond like carbon. Tyto vrstvy se mohou vytvářet taktéž při nízkých teplotách a to rozprašováním grafitového terče nebo rozkladem uhlovodíků CH^, CgHg, Ο-^Ηθ, C^Hv plazmatu těchto plynů .The reactive gas may be, for example, nitrogen, oxygen, acetylene, methane, which makes it possible to advantageously form nitrides, oxides, carbides or other compounds of the elements according to the type of reactive gas. In this way it is also possible to create carbon layers with diamond properties, which are known in the world literature as Diamond like carbon. These layers can also be formed at low temperatures by spraying a graphite target or by decomposing the hydrocarbons CH ^, CgHg, ΟΟ ^ΗΗ, C ^H in the plasma of these gases.

Velkou výhodou druhé varianty způsobu dle vynálezu je opět skutečnost, že lze syntetizovat výsledný produkt při nízké teplotě, někdy dokonce blízké teplotě pokojové. Kromě toho lze aktivovanou i neutrální plynnou složku vzhledem k součásti směrovat, čímž lze dosáhnout lokální tvorbu vrstvy na jejím povrchu. Pří dokonalém rozptýlení plynů, což při této variantě nastává, lze nanášet a povlakovat rovnoměrně velké plochy součásti. Tvorbu vrstvy lze výhodně provádět mimo oblast plazmatu využitím dlouhé životnosti aktivovaných částic některých plynů, například dusíku nebo kyslíku.A great advantage of the second variant of the process according to the invention is again that the resulting product can be synthesized at a low temperature, sometimes even near room temperature. In addition, the activated and neutral gaseous components can be directed relative to the component, thereby providing local layer formation on its surface. With a perfect dispersion of the gases, which occurs in this variant, uniformly large areas of the component can be applied and coated. The formation of the layer can advantageously be carried out outside the plasma region by utilizing the long life of activated particles of some gases, for example nitrogen or oxygen.

Další výhodou je opět možnost plynulé nebo skokové změny plynných složek pracovní směsi během depozice a tím změny vlastností i složení vrstev, v důsledku čehož je možno vytvářet vícenásobné vrstvy nebo vrstvy s plynule měnitelnými vlastnostmi.A further advantage is again the possibility of a continuous or step change of the gaseous components of the working mixture during the deposition and thus a change in the properties and composition of the layers, as a result of which multiple layers or layers with continuously variable properties can be formed.

Principiálně lze vytvářet povlaky plazmochemickou reakcí v plynné fázi i v případě, kdy oba nebo více reagujících plynů je uvedeno do plazmatického stavu. V tom případě se součásti určené k povlakování umístují přímo do oblasti výboje.In principle, it is possible to form coatings by a plasma-chemical reaction in the gas phase even when both or more reactive gases are brought into the plasma state. In this case, the components to be coated are placed directly in the discharge area.

Podstata předmětu vynálezu je dále objasněna pomocí výkresů na nichž je znázorněno: na obr. 1 - schematické znázornění principu zařízení pro provádění první varianty způsobu podle vynálezu, na obr. 2 - schematické znázornění principu zařízení pro provádění druhé varianty způsobu podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic representation of the principle of the apparatus for carrying out the first variant of the method of the invention; FIG. 2 is a schematic representation of the principle of the apparatus for carrying out the second variant of the method of the invention.

Na obr. 1 je zařízení vytvořeno z reaktoru 3, v němž se provádí depozice vrstvy _1 na součást 12 upevněnou ke stolku 13, který je posuvný, otočný a vyhřívaný. Tento stolek 13 je upev5In Fig. 1, the device is formed from a reactor 3 in which deposition of the layer 1 is carried out on a component 12 fixed to a table 13 which is slidable, rotatable and heated. This table 13 is fixed

233335 něn k trubce, jež je provlečena vakuově těsným průchodem 14 v horní stěně reaktoru 3. K trubce je připojen zdroj 20 elektrického napětí. Reaktor 3 je dále opatřen a připojen k čerpacímu zařízeni 4. Po vyčerpáni vzduchu je reaktor 3 naplněn pracovním plynem tvořeným směsi inertního plynu 5, přiváděného přívodem 6, a reaktivního plynu 7, přiváděného přívodem 8.233335 to the tube, which is passed through a vacuum-tight passage 14 in the top wall of the reactor 3. A voltage source 20 is connected to the tube. The reactor 3 is further provided and connected to the pumping device 4. After exhaustion of the air, the reactor 3 is filled with working gas consisting of a mixture of inert gas 5 supplied by inlet 6 and reactive gas 7 supplied by inlet 8.

Ve dnu reaktoru 3, je magnetronový rozprašovací systém 10 s pevným terčem 2, připojený ke zdroji 9 elektrického napětí. Částice 11 materiálu z rozprašovaného terče 2 kondenzují na povrchu součásti 12.In the bottom of the reactor 3, a fixed target magnetron sputtering system 10 is connected to a power source 9. Particles 11 of the target material 2 condense on the surface of the component 12.

Na obr. 2 je zařizení vytvořeno z reaktoru 3,, v němž se provádí depozice vrstvy 1 na součást 12 upevněnou k pevnému stolku 13. Reaktor 3, je opatřen čerpacím zařízením 4, připojeným potrubím ke jeho dnu. V horním víku reaktoru 3, je přívod prvního neutrálního plynu 15 například sílánu SiH^· V boční stěně reaktoru 3, je přívod plazmaticky aktivovaného plynu 16, například «fusifcu Ng. Druhý neutrální plyn 18 se přivádí do generátoru 19 plazmatu 17, jimž se aktivuje. Plazmochemická reakce vzniká v reakční zéně 21« činnost zařizení při prováděni způsobu dle vynálezu při první alternativě: princip činnosti spočívá v rozprašováni pevného terče 2 v plazmatu a v kondenzaci směsi neutrálních atomů a iontů materiálu terče 2 na povrchu povlakované součásti 12.In Fig. 2, the device is formed from a reactor 3 in which deposition of layer 1 is carried out on a component 12 fixed to a fixed stage 13. The reactor 3 is provided with a pumping device 4 connected by a pipeline to its bottom. In the upper lid of the reactor 3, there is a supply of a first neutral gas 15, for example SiH 2 silane. In the side wall of the reactor 3, there is a supply of a plasma activated gas 16, for example a Ng. A second neutral gas 18 is fed to the plasma generator 19 for activation. Plasmochemical reaction occurs in the reaction zone 21 'by the operation of the apparatus in carrying out the method according to the invention in a first alternative: the principle of operation consists in spraying a solid target 2 in plasma and condensing a mixture of neutral atoms and ions of target material 2 on the surface of the component 12.

Pevný terč 2 může být zhotoven z materiálu stejného složeni jako je požadované složeni otěruvzdorné vrstvy. V tomto případě se rozprašování terče 2 provádí ionty plazmatu vytvořeného v inertní, obvykle argonové atmosféře. Depozice vrstev se však může provádět také při reaktivním rozprašováni terče 2, to znamená, že probíhá v plazmatu vytvořeném ve směsi inertního a reaktivního plynu. V tomto případě nemá pevný terč 2 totéž složeni jako deponovaná vrstva Jl na povrchu součásti li a většinou je terč 2 vyroben z čistého kovu. Reaktivní plyn může být například dusík, kyslík, acetylén, methan. Takto lze vytvářet nitridy, oxydy, karbidy, případně jiné sloučeniny prvků podle druhu reaktivního plynu. 3a-li například terč 2 zhotoven z čistého titanu, pak při jeho rozprašováni ve směsi argonu a uhlovodíku C₂H₂ lze vytvářet vrstvy karbidu titanu TiC. Oe-li například terč 2 zhoto233 355 ven z čistého hliníku, pak při jeho rozprašováni ve směsi argonu a kyslíku lze vytvářet vrstvy kysličníku hliníku AlgOj.The fixed target 2 may be made of a material of the same composition as the desired composition of the abrasion-resistant layer. In this case, the atomization of the target 2 is carried out by plasma ions formed in an inert, usually argon, atmosphere. However, the deposition of the layers can also be carried out in the reactive atomization of the target 2, i.e. it takes place in a plasma formed in a mixture of inert and reactive gas. In this case, the solid target 2 does not have the same composition as the deposited layer 11 on the surface of the component 11, and most of the target 2 is made of pure metal. The reactive gas may be, for example, nitrogen, oxygen, acetylene, methane. Thus, nitrides, oxides, carbides or other compounds of the elements can be formed according to the type of reactive gas. For example, if the target 2 is made of pure titanium, titanium carbide layers of TiC can be formed by atomizing it in a mixture of argon and C ₂ H ₂ . For example, if the target 2 is out of pure aluminum, then when sprayed in a mixture of argon and oxygen, aluminum oxide Al 2 O 3 layers can be formed.

Reaktor 3 se po vyčerpáni čerpacim zařízením $ naplní pracovním plynem, tvořeným směsi inertního plynu £, přiváděného přívodem £, 9 reaktivního plynu 2, přiváděniho přívodem §.The reactor 3, after being exhausted by the pumping device 5, is filled with a working gas consisting of a mixture of inert gas 6 supplied by the inlet 8, 9 of the reactive gas 2 supplied by the inlet 8.

Ve směsi tohoto pracovního plynu se po připojeni napětí z jeho zdroje 2 magnetronovému rozprašovacímu systému JO vytvoří výboj a terč jž se rozprašuje. Částice jj materiálu z rozprašovaného terče £ kondenzují na povrchu součásti a tvoři se vrstva χ. Součást JJ2 je upevněna na stolku JJ, který je posuvný i otočný a je vyhříván.In the mixture of this working gas, upon application of the voltage from its source 2 to the magnetron sputtering system 10, a discharge is formed and the target is sprayed. The particles of material from the spray target 6 condense on the surface of the component and form a layer χ. The component JJ2 is mounted on a stage JJ that is both sliding and rotatable and heated.

Popsaný způsob byl vyzkoušen při povlakováni součásti vrstvou nitridu titanu TiN. Pracovním plynem byla směs argonu a dusiku. Vytvářené vrstvy měly tlouštku od desítek nanometrů až do několika mikrometrů a byly deponovány při teplotách okolo 100 °C rychlostí od 0,05 mikrometru za 1 minutu do 0,15 mikrometru za 1 minutu.The described process has been tested in coating a part with a titanium nitride layer of TiN. The working gas was a mixture of argon and nitrogen. The layers formed ranged from tens of nanometers up to several micrometers and were deposited at temperatures of about 100 ° C at a rate of from 0.05 micrometer per minute to 0.15 micrometer per minute.

Přiklad 1Example 1

Do vyčerpaného prostoru reaktoru, v němž je umístěn na vyhřívané podložce duralový spřádací rotor, se napustí pro vytvořeni pracovní plynné směsi argon jakožto inertní plyn a dusík jakožto reaktivní plyn, přičemž tlak pracovní plynné směsi je 0,4 Pa. Terč je zhotoven z titanu, teplota podložky, k niž je upevněn duralový spřádací rotor, se udržuje na hodnotě 200 °C. Podle nasměrováni pracovní plynné směsi se magnetronovým rozprašovacím systémem rozprašuje titanový terč a vytváří se otěruvzdorné tvrdá vrstva nitridu titanu TiN uvnitř nebo _vr1ě na povrchu duralového spřádacího rotoru rychlosti nejméně 0,1 mikrometru za 1 minutu.Argon as the inert gas and nitrogen as the reactive gas are charged into the exhausted space of the reactor, where a duralumin spinning rotor is placed on the heated support, to form a working gas mixture, and the pressure of the working gas mixture is 0.4 Pa. The target is made of titanium, the temperature of the support to which the duralumin spinning rotor is fixed is maintained at 200 ° C. Depending on the direction of the working gas mixture, the titanium target is sprayed with the magnetron sputtering system and a wear-resistant hard layer of titanium nitride TiN is _formed within or on the surface of the duralumin spinning rotor at a rate of at least 0.1 micrometer per minute.

Činnost zařízeni při prováděni způsobu dle vynálezu při druhé alternativě: princip činnosti spočívá v plazmochemické reakci ve směsi plynů, z nichž alespoň jeden je aktivován průchodem plazmatem, a v depozici vzniklého produktu na povrch součásti 12. Aktivace směsi nebo alespoň některéhokomponentu směsiOperation of the apparatus in carrying out the method according to the invention in a second alternative: the principle of operation consists in a plasma chemical reaction in a mixture of gases, at least one of which is activated by plasma passage, and deposition of the resulting product on the surface of component 12. Activation of the mixture or at least some component of the mixture

- 7 233 3SS je mimořádně důležitá, protože umožňuje syntetizovat výsledný produkt při nízké teplotě, nikdy dokonce blízki teploti pokojové. Jedná se tedy stejné jako při první alternativě způsobu dle vynálezu o nízkoteplotní způsob vytvářeni povlaků.- 7 233 3SS is extremely important as it allows the product to be synthesized at low temperature, never even close to room temperature. Thus, it is the same as in the first alternative of the process of the invention a low temperature coating process.

Jeko příklady jsou uvedeny následující plezaochemické reakce: C zaprvé vytvořeni nitridu titanu TIK:Examples of these are the following plezaochemical reactions: C first, titanium nitride formation TIK:

^T1tl4 ZgZ ⁺ *2 ZplZ ^{+ 2 H}2 ZgZ ^T1tl 4 ZgZ ⁺ * 2 ZplZ ^{+ 2 H} 2 ZgZ

TÍH _/$/ ♦ 4 HCl _/g, zadruhé vytvořeni karbidu titanu T1C:WEIGHT _{/ $ /} ♦ 4 HCl _{/ g} , second formation of titanium carbide T1C:

^T1el4 ZgZ * ^CM4 ZplZ ^T1el 4 ZgZ * ^CM 4 ZplZ

TK _/s/ * 4 HCl _/e/ zatřetí vytvořeni nitridu křealku SI^N^:TK _(s) * 4 HCl _(e) thirdly, the formation of silicon nitride SI ^ N ^:

^S1H4 ZgZ * ⁴ i ZplZ ⁵¹3*4 Z.Z + 12 ^H2 ZgZ začtvrté vytvořeni *^l2^Cl6 ZgZ * ³ «2 oxydu hliníku AlgO^: ZplZ * ^{3 H}2 ZgZ -* *^l2°3 ZsZ * ^{6 HCl} ZgZ * ^{+ 3} ZgZ. ^S1H 4 ZgZ * ⁴ i ZplZ ⁵¹ 3 * 4 ZZ + 12 ^H 2 ZgZ Fourth Generation * ¹ 2 ^Cl 6 ZgZ * ³ «2 Aluminum Oxide AlgO ^: ZplZ * ^{3 H} 2 ZgZ - * * ^l 2 ° 3 ZsZ * ^{6 HCl} ZgZ * ^{+ 3} ZgZ.

Index ZgZ označuje plynnou fázi, Index ZplZ označuje Index ZsZ pevnou fázi. Hvězdička x označuje aktivaci ho plynu při jeho průchodu plazaetea.The ZgZ index indicates the gas phase, the ZplZ index indicates the ZsZ solid phase index. The asterisk x indicates the activation of the gas as it passes through the plazaetea.

plazaa e přisluěné$ea patři také přípravo uhlíkových vrstev s vlastnostmi dlaaantu, jež jsou označovány ve světové odborné literatuře áiaaond 11 ke carbon. Tyto vrstvy lze rovněž vytvářet při nízkých teplotách a to bud rozpraěovánla grafitového terče nebo rozkladen uhlovodíků CH*, ^C2^H6* ®3^H8* ^v Ptazaatu těchto plynů.plazaa e associated $ e also includes the preparation of the carbon layers with the properties of the palatant, which are referred to in the world literature aaaond 11 to carbon. These layers can also be formed at low temperatures, either by spraying a graphite target or by decomposing the CH *, ^C 2 ^H 6 * 3 ^H 8 * hydrocarbons ^{in the} Ptazaate of these gases.

Reaktor 3 ·· P® vyčerpáni čerpecla zařizenla 6 naplní směsi neutrálního plynu 15# například sílenu S1H*, a plazmaticky aktivovaného plynu 1£, například ^t0 znamená plazmaticky aktivovaného dusíku. Při smícháni plynů 43 * 16 ^v reakčni zóněReactor 3 ', pump depletion of device 6, feeds a mixture of neutral gas 15 #, for example, silicon S1H *, and plasma activated gas 16, for example ^t0 means plasma activated nitrogen. By mixing gases 43 * 16 ^{in the} reaction zone

233335 dojde k plazaocheaické reakci · joji· produkte· je Látko kondenzující ne součástech J2 a vytvářející vrstvu 1· Při syntéze sílenu S1H* e plaznetlcky aktivovaného dusíku se ne součástech 12 vytváří vrstva nitridu křenlku Si^N^. Aktivace neutrálního plynu 1£ se provádí průchode· plezneten které je vytvořeno generátore· 1£<233335 a plaza-chemical reaction occurs, and the product condenses on the components J2 and forms layer 1. In the synthesis of the silicon-activated nitrogen S1H * e, a layer of silica quartz nitride is formed on the components 12. Activation of neutral gas £ 1 is performed through a passage · plezneten which is generated by the generator · £ 1 <

Tento způsob povlekovánl byl vyzkouien při vytvářeni vrstvy nitridu křánlku Sl^N*. Tlouitke vytvářených vrstev se pohybovala od desítek nenonetru do 1 nlkronetru. Vrstvy ee deponovaly při teplotách 200 si 300 °C rychlosti nikoli ke nanometrů za 1 «lnuto.This coating process has been tried to form a slurry of slime nitride S1 ^ N *. The thickness of the layers formed ranged from tens of non-dip to 1 micron. The layers ee deposited at temperatures of 200 and 300 ° C at speeds not to nanometers per minute.

Přiklad 2Example 2

Do vyčerpaného prostoru reaktoru, v nlnž je unlstln ne vyhřívané podložce duralový spřádací rotor, se nepustí snls neutrální ho' plynu, vytvořená jednak ze sílenu S1H* v anožství 4 X a z argonu v anožství 96 X, jednak z plaznetlcky aktivovaného dusíku N., pomoci mikrovlnného surfetronu, příčeni tlak této pracovní plynné snlsi je 100 Pa e teplota vyhřívané podložky duralového spřádacího rotoru se udržuje na hodnot!Neutral gas formed from 4 x S1H silicon and 96 x argon argon, and plasminically activated nitrogen N, are not allowed into the exhausted space of the reactor in which the aluminum spinning rotor is unheated. The pressure of this working gaseous snow is 100 Pa and the temperature of the heated duralumin spinning pad is maintained at a temperature of 100 Pa.

200 °C. Při sni cháni plynů v reakční zón! dojde k plazmochemické reakci a jejln produkte· je látka kondenzující na vnljšln nebo i vnitřní· povrchu duralového spřádacího rotoru, která tvoři otlruvzdornou ochrannou vrstvu nitridu křenlku SijN^·200 ° C. When reducing gases in the reaction zones! a plasma chemical reaction occurs and its product is a condensation agent on the outer or even inner surface of the duralumin spinning rotor, which forms an abrasion-resistant protective layer of quartz nitride SijN ^ ·

Tato vrstva se tvoři rychlosti nejnén! 0,01 mikrometru ze 1 minutu.This layer forms the speed of at least! 0.01 micrometer from 1 minute.

Jestliže se blhen depozice vrstvy nlni složeni pracovní atmosféry v reaktoru, lze snadno vytvořit vrstvy s plynule nebo skokea proměnnými vlastnostmi. Nahradl-li se při rozprašováni terče z titanu ve emisi argonu e dusíku například dusík metanem CH^, lze na vrstvu nitridu titanu TIN deponovat vratvu karbidu titanu TiC bez zainy terče a bez vyndáni povlekovená sou- .If the deposition layer adheres to the composition of the working atmosphere in the reactor, it is easy to form layers with continuously or leaps of variable properties. If, for example, nitrogen has been replaced by methane CH 2 when sputtering a titanium target in an argon and nitrogen emission, the titanium nitride layer TiC can be deposited on the titanium nitride TiIN layer without the target and without the coated coating.

- 9 části z reaktoru. 233 355 a- 9 reactor parts. 233 355 a

Pokud se žádá depozice zcela jiné vrstvy, napři klad vrstvy oxydu kliniku Al^O^, na vrstvu nitridu titanu TiN, umísti se do reaktoru dve terče zhotovené z titanu a z kliniku a součást se umísti například na otočný stolek, který umožňuje tuto součást střídavé umistovat nad terč z titanu nebo nad terč z kliniku.If deposition of a completely different layer, such as an Al 2 O 4 clinic oxide layer, on a TiN titanium nitride layer, is desired, two titanium and clinic targets are placed in the reactor, and the component is placed, for example, on a rotary table over a titanium target or a clinic target.

Ovojvrstvy z nitridu titanu TiN a oxydu kliniku Al^O^ ^sesnadno vytvoří, když se součást přemísti z polohy ned terče* z titanu do polohy nad terče· z kliniku a když se dusík ve směsi argonu a dusíku nekradl kyslíkem. Takovou dvojvrstvu lze tedy volal jednoduše zhotovit bez vyjmuti povlakované součásti z reek toru. Kombinace vrstev na povlekovanýck součástech umožňuje vytvářet povlaky splňující’nej různější vlastnosti mechanická, tepelná, chemická, fyzikální a odolnost proti otěru.The titanium nitride TiN and oxyde layers of the Al 2 O 4 clinic ^are easily formed when the component is moved from a non-target position from the titanium to a position above the clinic target and the nitrogen in the argon-nitrogen mixture has not been stolen by oxygen. Thus, such a bilayer can be called simply made without removing the coated component from the speaker. The combination of layers on the coated components allows the formation of coatings meeting the most diverse mechanical, thermal, chemical, physical and abrasion resistance properties.

Povlakované součásti mohou být kovová 1 nekovová vlivem toho, že vytvářeni tenkých otáruvzdorných a mechanicky odolných povlaků se provádí při nízká teplotě, dokonce i při pokojová teplotě ze určitých předpokladů. Depozice povlaků při tak nizkých teplotách je možná především proto, že povlakované součásti jsou umístěny do prosčoru mimo plazma a nejsou s nim tedy v přímém kontaktu. Principiálně lze však vytvářet povlaky plazaochemickou reakci v plynná fázi taká v případě, kdy dva nebo více reagujících plynů jsou uvedeny do plazmatickáho stavu. V takovém připadá se povlakované součásti umistuji >či»o do oblasti plazma tického výboje.The coated parts may be non-metallic due to the fact that the formation of thin, wear-resistant and mechanically resistant coatings is carried out at low temperature, even at room temperature, under certain conditions. Deposition of coatings at such low temperatures is possible primarily because the coated parts are located outside the plasma and are therefore not in direct contact with them. In principle, however, plasmachoemic gas phase coatings can be formed such that two or more reactive gases are brought to the plasma state. In such a case, the coated parts are placed in the plasma discharge region.

Claims

SUBJECT V Υ uA t f á υ

233 355

Method of increasing the durability of machine parts, in particular of aluminum alloy parts for textile machines, with a protective layer on their surface made of abrasion-resistant and mechanically resistant substances, characterized in that the components placed in the reactor whose position and temperature are controllable are and the gaseous working mixture under reduced pressure, at temperatures below the melting point of the material being part of the material, being directed by the streams of activated and neutral components of the gaseous working mixture formed by the action of isotropic or magnetoactive plasma discharge.