PL239275B1 - Sposób nanoszenia metodą magnetronową na podłoża ultracienkich powłok funkcyjnych o zwiększonej odporności fizycznej i chemicznej oraz podłoża z powłokami funkcyjnymi otrzymane tym sposobem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nanoszenia metodą magnetronową na podłoża ultracienkich powłok funkcyjnych o zwiększonych parametrach fizykochemicznych i podłoża z powłokami funkcyjnymi otrzymane tym sposobem, zwłaszcza podłoża szklane, ceramiczne, metaliczne oraz z tworzyw sztucznych.

Znany jest powszechnie sposób otrzymywania warstw za pomocą procesu magnetronowego polegający na tym, że w wyniku efektywnego bombardowania targetu wykonanego z materiału rozpylanego jonami gazu roboczego w postaci gazu szlachetnego i/lub reaktywnego, następuje jego rozpylanie poprzez kinematyczne uwolnienie atomów z powierzchni targetu, a rozpylone atomy osiadając na umieszczonym w komorze próżniowej podłożu tworzą cienką warstwę. Stosowane są różne sposoby zasilania magnetronowych układów rozpylających w tym stałoprądowe, zmiennoprądowe i impulsowe, dzięki czemu możliwe jest otrzymanie warstw o różnych właściwościach elektrycznych, takich jak metalicznych, rezystywnych i dielektrycznych. Poza tym w standardowym procesie rozpylania magnetronowego obecność gazu roboczego jest czynnikiem koniecznym do realizacji tego procesu, gdyż jony gazu roboczego stanowią główne medium bombardujące ujemnie spolaryzowany target. Atomy gazu roboczego mogą wbudować się w osadzoną warstwę, a tym samym powodują zanieczyszczenie warstwy, a ponadto wpływają one na warunki geometrycznego rozchodzenia się cząstek i obniżają na skutek zderzeń energię rozpylanych na podłoża atomów. W standardowym procesie magnetronowym targety (katody) umieszczone są w odrębnych komorach co umożliwia napylanie powłok o składzie chemicznym zależnym od składu targetu.

Znany z polskiego opisu patentowego PL187951 sposób powlekania szkła polegający na kolejnym nakładaniu wewnętrznej warstwy przeciwodbiciowej, zanieczyszczającej warstwę tlenku tytanu, co najmniej jednej warstwy srebra oraz zewnętrznej warstwy przeciwodbiciowej, przy czym warstwę tlenku tytanu nakłada się przez katodowe napylanie magnetronowe, stosując napięcie przemienne o częstotliwości wynoszącej 5-100 kHz charakteryzuje się tym, że nakładanie warstw tlenku tytanu metodą magnetronową prowadzi się w atmosferze zawierającej argon, tlen i azot do czasu osiągnięcia przez nią grubości 15-50 nm, a na tę warstwę bezpośrednio nakłada się warstwę tlenku cynku również przez katodowe napylanie magnetronowe, przy czym nakładanie tej warstwy prowadzi się aż osiągnie ona grubość 2-18 nm, a warstwę srebra nakłada się bezpośrednio na warstwę tlenku cynku.

Z polskiego opisu patentowego PL223800 znany jest sposób próżniowego napylania powłok metodą magnetronową z rurowym magnetronem polegający na tym, że katodę z materiału napylanego otacza się próżnią od 0,1 do 10 Pa, wprowadza się w pole magnetyczne o natężeniu od 2000 do 0,02 kA, między katodę i napylone podłoże przykłada się napięcie wynoszące od 250 do 2500 V, przy czym źródło pola magnetycznego dzieli się na człony oddalone między sobą na odległości od 1,0 mm do 100 mm i chłodzi, a następnie źródło pola magnetycznego wprowadza się w ruch posuwisto zwrotny o szybkości od 0,01 do 10 cm/sek i skoku nie mniejszym od odległości między sąsiadującymi ze sobą członami magnetycznymi źródła pola magnetycznego oraz korzystnie w ruch obrotowy względem jego osi wzdłużnej o szybkości od 0,1 do 10 obr/sek.

Znany z polskiego opisu patentowego PL211397 sposób otrzymywania warstw za pomocą impulsowego procesu rozpylania magnetronowego, przystosowany do próżniowego nanoszenia cienkich warstw, w którym anomalne wyładowanie jarzeniowe w stanowisku próżniowym inicjuje się po wprowadzeniu gazu roboczego i po spolaryzowaniu targetu wykonanego z rozpylonego metalu, polega na tym, że po osiągnięciu krytycznej wartości mocy wydzielonej w targecie, przy której ilość jonów materiału rozpylanego jest zdolna do podtrzymywania wyładowania włącza się odpływ gazu roboczego, a wyładowanie jonowe podtrzymuje się wyłącznie jonami materiału rozpylanego, przy czym magnetron zasila się impulsami o częstotliwości 60 kHz, pomiędzy którymi występuje przerwa w czasie mniejszym niż czas zaniku plazmy.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego PL 167391 sposób osadzania warstw polegający na umieszczeniu w zbiorniku próżniowym katody urządzenia magnetronowego, źródła jonów oraz podłoża, na które nanoszona jest warstwa, odparowywaniu zbiornika próżniowego do wysokiej próżni i wytwarzaniu przez źródło wiązki jonów, która kierowana jest na powierzchnię katody magnetronowego urządzenia rozpylającego, po czym na zespół tego urządzenia magnetronowego podawane jest wysokie napięcie i inicjowane wyładowanie magnetronowe.

PL 239 275 B1

Znane jest również z europejskiego opisu patentowego EP1887101B1 powlekanie powierzchni szklanych tlenkiem cyny metodą rozpylania magnetronowego, polegające na umieszczeniu folii wykonanej ze stopu indowo-cynowego pomiędzy płytami miedzi i cyny i wytwarzania wiązania metalicznego w temperaturach, w których stop tego środka wiążącego topi się. Metoda ta pozwala na zastosowanie jednorodnej ilości środka wiążącego na granicy faz i oszczędności ekonomicznych osiągniętych dzięki zmniejszeniu użycia czystego indu.

Poniżej podano definicje niektórych pojęć użytych w niniejszym opisie patentowym, a mianowicie: • tafla/podłoże - oznacza gładką płytę z twardego sztywnego materiału, zwłaszcza ze szkła, materiału ceramicznego, metalicznego lub z tworzywa;

• powłoka funkcyjna - oznacza powłokę samoczyszczącą lub powłokę zabezpieczającą podłoże przed jego zarysowaniem;

• katoda - oznacza źródło pierwiastków metalicznych typu Ti, Cu, Ni, Zn, Fe, Nb, Mn, Al i Sn które są z niej wybijane przez gaz nośny będący argonem i reagują ze zjonizowanym gazem reaktywnym to jest tlenem dając powłoki tlenkowe na powierzchni tafli lub niemetalicznych typu Si lub C które są z niej wybijane przez gaz nośny będący argonem dając na powierzchni tafli powłoki krzemowe lub węglowe;

• target - inaczej katoda, w postaci mono lub wielostopowej;

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu nanoszenia metodą magnetronową na podłoża powłok funkcyjnych o dowolnym składzie chemicznym.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że do nanoszenia na powierzchnie szklane, ceramiczne, metaliczne lub z tworzywa powłok funkcyjnych metalicznych oraz niemetalicznych, stosuje się dwa sąsiadujące naprzemiennie pracujące targety. Sposób nanoszenia powłok polega na naprzemiennej ich aplikacji zgodnie z zadanym czasem cyklu włączania i wyłączania plazmy naprzemiennie pracujących targetów. Przy czym każdy z dwóch targetów może również pracować w trybie impulsowym o danej częstotliwości impulsu naprzemiennie generowanego w sposób zsynchronizowany przez oba targety, tak, że impulsy nie pokrywają się ze sobą.

Sposób według wynalazku umożliwia nakładanie wielowarstwowej powłoki o całkowitej grubości od 20 nm do 300 μm, przy czym finalna ilość warstw może wynieść od 1 do 400, optymalnie 5 do 60. Grubość każdej warstwy zależy od długości każdego cyklu, czasu trwania wyładowania plazmy, czasu posuwu podłoża w stosunku do targetu, przy czym każdy z targetów może być zasilany identycznymi lub różnymi gazami procesowymi.

Sposób według wynalazku umożliwia uzyskanie powłok funkcyjnych o zwiększonej odporności fizycznej i chemicznej, o dowolnym składzie chemicznym.

W standardowym procesie nanoszenia na tafle powłok funkcyjnych metodą magnetronową dochodzi do wysokoenergetycznego bombardowania targetu zjonizowanym gazem nośnym (argonem), co powoduje wybijanie metalu z tego targetu. Tak wybity metal reaguje ze zjonizowanym tlenem dając tlenki o wielkości rzędu kilku angstremów, które z dużą energią kinetyczną osadzają się na podłożu (tafli), dając powłokę o grubości 10 nm do 1 μm. Zgodnie z wynalazkiem, usytuowanie jonizatora plazmowego równolegle od powierzchni transportowej - wprowadzonej w ruch posuwisty lub posuwisto-zwrotny tafli szklanej - pozwala na uzyskanie większej ilości gazów reaktywnych w postaci tlenku w formie zjonizowanej typu O, O^2-, O+, O²⁺, O2^- ,O^2- a tym samym na zwiększenie grubości nanoszonych powłok tlenkowych w zakresie 60-80%. Przy czym, korzystnym jest, gdy odległość jonizatora plazmowego od tafli wynosi 40-60 mm, a odległość tego jonizatora od targetu wynosi 60-100 mm.

Ponadto, zgodnie z wynalazkiem, wyposażenie rozpylającego urządzenia magnetronowego w jonizator plazmowy z zasilaczem typu High Impuls umożliwia efektywną jonizację reaktywnych gazów nośnych to jest tlenu, stosowanych w czasie nanoszenia powłok funkcyjnych na taflę.

Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania, nieograniczających zakre su wynalazku, a także na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematycznie zespół magnetronowy w układzie gaz nośno-reaktywny, natomiast Fig. 2 przedstawia schematycznie zespół magnetronowy w układzie gaz nośny oraz gaz reaktywny.

Oznaczenia na rysunkach dotyczą: 1 - komory próżniowej, 2 - górnej pokrywy komory próżniowej, 3 - zespołu transportowego, 4 - tafli/podłoża, 5 - powłoki funkcyjnej, 6 - jonizatora plazmowego typu „High Impuls”, 7 - targetów, 8 - magnesu, 9 - zasilacza elektrycznego, 10 - sterownika, 11 - dyszy rurowej doprowadzającej gaz nośny, 12 - dyszy rurowej doprowadzającej gaz reaktywny, 13 - dyszy rurowej doprowadzającej gaz nośno-reaktywny, 14 - pola magnetycznego, 15 - bieguna dodatniego jonizatora plazmowego, 16 - bieguna ujemnego jonizatora plazmowego.

PL 239 275 B1

Na rysunku Fig. 1 i Fig. 2 przedstawiono schematycznie zestaw funkcjonalnie połączonych ze sobą urządzeń i elementów stanowiących magnetronowe urządzenie rozpylające o specjalnym układzie dwóch targetów działających naprzemiennie z zadanym czasem cyklu włączania i wyłączania plazmy wraz z umieszczoną pomiędzy nimi taflą, na którą nanoszona jest powłoka funkcyjna. Każdy z sąsiadujących dwóch targetów może pracować również w trybie impulsowym o danej częstotliwości impulsu naprzemiennie generowanego w sposób zsynchronizowany przez oba targety, w którym impulsy nie pokrywają się ze sobą. Ponadto istnieje możliwość różnego względem siebie ustawienia częstotliwości impulsu dla każdego z targetów.

Magnetronowe urządzenie rozpylające według wynalazku zawiera komorę próżniową z górną pokrywą, wewnątrz której w dolnej jej części umieszczony jest zespół transportowy wykonujący ruch posuwisto-zwrotny (lub obrotowy w urządzeniu magnetronowym planetarnym) z umieszczoną na nim taflą poddawaną procesowi napylania odpowiednią powłoką funkcyjną, a nad tym zespołem umieszczony jest jonizator plazmowy typu „High Impuls”. Z kolei do dolnej części górnej pokrywy komory próżniowej przymocowane są dwa targety z umieszczonym nad nim magnesem „N-S”, przy czym każdy target połączony jest z biegunem ujemnym zasilacza elektrycznego, którego biegun dodatni „+” połączony jest z tą pokrywą, zaś zasilacz ten połączony jest z zewnętrznym sterownikiem zasilanym prądem elektrycznym o napięciu 230 V. Ponadto komora próżniowa tego urządzenia wyposażona jest w rurową dyszę doprowadzającą gaz nośny w postaci argonu, której dolny koniec - wylot umieszczony jest pod targetem, oraz w rurową dyszę doprowadzającą gaz reaktywny w postaci tlenu lub acetylenu, której wylot skierowany jest w kierunku jonizatora plazmowego o mocy 10 kW. Alternatywnie, komora próżniowa wyposażona jest w rurowe dysze doprowadzające gaz reaktywno-nośny w postaci tlenu, których dolny koniec - wylot umieszczony jest pod targetem. Jonizator zasilany jest prądem elektrycznym o napięciu 400 V i częstotliwości 50 Hz, umożliwiający zwiększenie ilości tlenu w formie zjonizowanej O, O^2-, O⁺, O²⁺, O2^-, oraz spełniający funkcje jonizacji gazów reaktywnych to jest tlenu lub acetylenu, przy czym cały proces sterowany jest sterownikiem połączonym z zasilaniem elektrycznym. Zastosowane w zestawie tego magnetronowego urządzenia rozpylającego targety zawierają mieszaninę metali typu tytan (Ti), miedź (Cu), nikiel (Ni), cynk (Zn), żelazo (Fe), glin (Al), cyna (Sn), niob (Nb), mangan (Mn) lub niemetali typu krzemowego (Si), lub węglowego (C), które są wybijane z tego targetu przez gaz nośny (to jest argon lub tlen) i reagują ze zjonizowanym gazem reaktywnym to jest tlenem lub acetylenem, przy czym proces tego napylania przebiega w polu magnetycznym o kierunku sił pola magnetycznego, którego źródłem są magnesy umieszczone pomiędzy targetami i górną pokrywą komory próżniowej tworząc powłoki tlenkowe lub krzemowe lub węglowe lub krzemowo-węglowe na powierzchni napylanej tafli.

W przypadku, gdy proces napylania tafli przebiega w atmosferze tlenu bez argonu, tlen stanowiący jednocześnie gaz reaktywny i nośny podawany jest dyszą rurową wybijając tytan (Ti) lub inny składnik targetu, a w wyniku jednoczesnej reakcji tytanu lub innego składnika target z tlenem tworzą się powłoki tlenkowe. Z kolei w przypadku, gdy proces ten przebiega w atmosferze tlenu i argonu lub acetylenu i argonu, główną funkcję wybijania tytanu (Ti) lub innego metalu/składnika tego targetu pełni argon dostarczany dyszą rurową, tlen lub acetylen dostarczane dyszą rurową pełnią wówczas funkcję gazu reaktywnego. Pomiędzy biegunem dodatnim i ujemnym jonizatora plazmowego następuje przepływ elektronów o dużej gęstości wytworzony impulsem elektrycznym podanym z zasilacza, a na skutek dostarczanej energii tlen lub acetylen podawany przez dysze rurową ulega jonizacji do form wyżej opisanych, przy czym działanie natężenia pola elektrycznego rozpędza jony i elektrony do tak dużej prędkości, że w czasie ich zderzeń z obojętnymi cząsteczkami gazu reaktywnego (tlenu lub acetylenu) cząsteczki te ulegają dalszej jonizacji, zwanej jonizacją zderzeniową. W wyniku opisanego wyżej działania magnetronowego urządzenia rozpylającego uzyskiwano na powierzchni tafli odpowiednie powłoki funkcyjne, tlenkowe lub krzemowe lub węglowe lub krzemowo-węglowe o grubości wynoszącej od 20 nm do 300 μm.

P r z y k ł a d 1

Podłoże 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm umieszczono na zespole transportowym 3 magnetronowego urządzenia rozpylającego powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej, po czym włączono do sieci elektrycznej 400 V zasilacz elektryczny 9 tego urządzenia, ustawiono w jego komorze próżniowej 1 jonizator plazmowy typu „High impuls” 6 w odległości A=40 mm od tafli szklanej oraz w odległości B=60 mm od tytanowych targetów 7 tego urządzenia i taflę tę poddano procesowi jednokrotnego napylania tlenkiem tytanu (IV) w wysokiej próżni panującej w tej komorze wynoszącej 10^-3 - 10^-1 Pa, przy natężeniu wyjściowego prądu elektrycznego wynoszącym

PL 239 275 B1

A. W czasie tego procesu stosowano targety zawierające 100% tytanu (Ti), a pomiędzy ich dolny koniec oraz jonizator plazmowy 6 poprzez dysze rurowe 13 doprowadzano tlen w ilości 680 cm ³/min, a napylane podłoże 4 w postaci tafli szklanej przesuwano z prędkością 2,60 cm/min uzyskując powłokę funkcyjną 5 o grubości 30 ± 2 nm składającą się w 100% z tlenku tytanu (IV). W trakcie prowadzenia tego procesu tytan wybijany jest z targetów 7 przez gaz nośno-reaktywny - tlen doprowadzany dyszami rurowymi 13 do magnetronowej komory próżniowej 1. W wyniku jednoczesnej reakcji tytanu z tlenem oraz zastosowaniu jonizatora plazmowego 6 zwiększającego ilość tlenu w formie zjonizowanej O^2-, O⁺, O²⁺ i O2^-, tworzy się tlenek tytanu (IV) osadzony w postaci powłoki funkcyjnej o grubości 30 ± 2 nm napylonej na podłoże 4 w postaci tafli szklanej.

P r z y k ł a d 2

Podłoże 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm umieszczono na zespole transportowym 3 magnetronowego urządzenia rozpylającego powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej, po czym włączono do sieci elektrycznej 400 V zasilacz elektryczny 9 tego urządzenia, ustawiono w jego komorze próżniowej 1 jonizator plazmowy typu „High impuls” w odległości A=40 mm od tej tafli szklanej oraz w odległości B=60 mm od tytanowych targetów 7 tego urządzenia i taflę tę poddano procesowi jednokrotnego napylania tlenkiem tytanu (IV) w wysokiej próżni panującej w tej komorze wynoszącej 10^-3 - 10^-1 Pa, przy natężeniu wyjściowego prądu elektrycznego wynoszącym 38 A. W czasie tego procesu stosowano targety zawierające 100% tytanu (Ti), a pomiędzy ich dolny koniec oraz jonizator plazmowy 6 poprzez dyszę rurową 11 doprowadzano gaz nośny - argon w ilości 136 cm³/min, zaś dyszą rurową 12 doprowadzano gaz reaktywny - tlen w ilości 544 cm³/min, a napylane podłoże 4 w postaci tafli szklanej przesuwano z prędkością 2,60 cm/min uzyskując powłokę 5 o grubości 40±2 nm składającą się w 100% z tlenku tytanu (IV). W trakcie prowadzenia tego procesu tytan wybijany jest z targetów 7 przez gaz nośny - argon. W wyniku jednoczesnej reakcji tytanu z tlenem oraz zastosowaniu jonizatora plazmowego 6 zwiększającego ilość tlenu w formie zjonizowanej, tworzy się tlenek tytanu (IV) osadzony w postaci powłoki 5 o grubości 40±2 nm napylonej na podłoże 4 w postaci tafli szklanej.

P r z y k ł a d 3

Proces nanoszenia powłoki funkcyjnej 5 w postaci powłoki samoczyszczącej na podłoże 4 w postaci tafli szklanej prowadzono również w sposób analogiczny jaki opisano w przykładzie 2, z tym, że taflę 4 w postaci tafli szklanej, poddawano trzykrotnemu procesowi napylania magnetronowego, uzyskując powłokę o grubości 90±2 nm. Zespół transportowy 3 wykonywał wówczas wraz z umieszczoną na nim napylaną taflą szklaną ruch posuwisto-zwrotny.

P r z y k ł a d 4

Postępując jak w przykładzie 1, jonizator plazmowy typu „High Impuls” 6 ustawiono w odległości A=60 mm od tafli 4 w postaci tafli szklanej oraz w odległości B=100 mm od targetów 7 tego urządzenia, otrzymując powłokę na tej tafli szklanej o grubości 20±2 nm składającą się w 100 % z tlenku tytanu (IV).

P r z y k ł a d 5

Postępując jak w przykładach od 1 do 4, proces nanoszenia powłoki funkcyjnej 5 w postaci powłoki samoczyszczącej prowadzono również na tafli 4 w postaci tafli ceramicznej uzyskując powłoki tlenkowe o grubościach wynoszących od 20 nm - 90 nm.

P r z y k ł a d 6

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 4 mm umieszczono na zespole transportowym 3 magnetronowego urządzenia rozpylającego powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania po czym włączono do sieci elektrycznej 400 V zasilacz elektryczny 9 tego urządzenia, zamocowano w jego komorze próżniowej 1 jonizator plazmowy typu „High Impuls” 6 w odległości A=40 mm od tej tafli szklanej oraz w odległości B=60 mm od krzemowych targetów 7 tego urządzenia i taflę tę poddano procesowi jednokrotnego napylania krzemem w wysokiej próżni wnoszącej 10^-3 Pa, przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 38 A i prędkości przesuwu tak napylanej tafli wynoszącej 2,60 cm/min z wykorzystaniem jonizatora plazmowego typu „High Impuls” 6 usytuowanego analogicznie jak w przykładzie 1. Proces tego napylania przeprowadzono w atmosferze argonu w ilości 680 cm³/min, wykorzystując targety krzemowe o zawartości 100% Si w wyniku czego otrzymano powłokę o grubości 55 nm o zawartości 100% Si.

P r z y k ł a d 7

Postępując jak w przykładzie 6 jonizator plazmowy typu „High Impuls” 6 usytuowano względem tafli 4 w postaci tafli szklanej w odległości A=60 mm oraz w odległości B=100 mm względem krzemowych targetów 7 o zawartości 100% Si, stosując atmosferę argonu w ilości 720 cm ³/min, natężenie

PL 239 275 B1 prądu elektrycznego wynoszące 45 A, prędkość przesuwu napylanej tafli wynoszącą 2,70 cm/min oraz trzykrotny proces tego napylania magnetronowego. Uzyskano w ten sposób grubość powłoki funkcyjnej na tej tafli szklanej wynoszącą 165 nm o zawartości 100% Si.

P r z y k ł a d 8

Postępując jak w przykładzie 6 proces napylania magnetronowego tafli 4 w postaci tafli szklanej prowadzono z użyciem argonu w ilości 544 cm³/min oraz acetylenu w ilości 136 cm³/min uzyskując grubość powłoki krzemowo-węglowej o grubości wynoszącej 75 nm.

P r z y k ł a d 9

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 8 mm poddano procesowi jednokrotnego napylania postępując jak w przykładzie 6, przy czym napylanie prowadzono węglem w wysokiej próżni wynoszącej 10^-1 Pa, przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 40 A i prędkości przesuwu tak napylanej tafli wynoszącej 2,70 cm/min z wykorzystaniem jonizatora plazmowego typu „High Impuls” 6 działającego jak w przykładzie 1 usytuowanego w odległości A=40 mm od tafli 4 i odległości B=60 mm od targetów 7 w atmosferze argonu w ilości 720 cm³/min z wykorzystaniem grafitowych targetów 7 o zawartości 100% węgla w wyniku czego uzyskano powłokę węglową o grubości 45 nm.

Przyk ł ad 10 ‘ ‘ ‘

Postępując jak w przykładzie 9 taflę 4 w postaci tafli szklanej poddano trzykrotnemu procesowi napylania magnetronowego uzyskując powłokę węglową o grubości wynoszącej 135 nm.

P r z y k ł a d 11

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 3 mm poddano procesowi jednokrotnego napylania postępując jak w przykładzie 6, przy czym napylanie prowadzono węglem w wysokiej próżni wynoszącej 10^-3 Pa oraz natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 45 A, prędkości przesuwu napylanej tafli wynoszącej 2,70 cm/min, w atmosferze argonu w ilości 720 cm ³/min wykorzystując do tego grafitowe targety o zawartości 100% C uzyskując powłokę węglową o grubości 130 nm.

P r z y k ł a d 12 ‘ ‘ ‘ ‘

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 3 mm poddano procesowi jednokrotnego napylania postępując jak w przykładzie 6, przy czym proces napylania magnetronowego prowadzono przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 45 A, prędkości przesuwu napylanej tafli wynoszącej 2,70 cm/min, w atmosferze argonu w ilości 720 cm³/min wykorzystując do tego target grafitowy (100% C) oraz target krzemowy (100% Si) uzyskując w ten sposób powłokę wielowarstwową, której pierwszą warstwę stanowiła warstwa węglowa o grubości 65 nm składająca się w 100% z węgla, a drugą warstwę stanowiła warstwa krzemowa o grubości 65 nm składająca się w 100% z krzemu.

P r z y k ł ‘ a d 13 ‘ ‘

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 3 mm poddano procesowi jednokrotnego napylania postępując jak w przykładzie 6, przy czym proces napylania magnetronowego prowadzono przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 45 A, prędkości przesuwu napylanej tafli wynoszącej 2,70 cm/min, w atmosferze argonu w ilości 720 cm³/min wykorzystując do tego target grafitowy (100% C) oraz target krzemowy (100% Si). W przypadku targetu grafitowego pracowano w trybie włączania (30 ms) i wyłączania (3 ms) plazmy. W przypadku targetu krzemowego pracowano w trybie ciągłym. Uzyskano powłokę mieszaną o grubości 80 nm składającą się w 60% z krzemu i 40% z węgla.

P r z y k ł a d 14

Taflę 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach 2500 x 1195 x 3 mm poddano procesowi jednokrotnego napylania postępując jak w przykładzie 6, przy czym proces napylania magnetronowego prowadzono przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym 45 A, prędkości przesuwu napylanej tafli wynoszącej 2,70 cm/min, w atmosferze argonu w ilości 720 cm³/min wykorzystując do tego target grafitowy (100% C) oraz target krzemowy (100% Si). W przypadku targetu grafitowego pracowano w trybie impulsowym (1.0 kHz). W przypadku targetu krzemowego pracowano w trybie impulsowym (0.5 kHz). Uzyskano powłokę mieszaną o grubości 80 nm składającą się w 30% z krzemu i 60% z węgla.

P r z y k ł a d 15

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej o grubości 30±2 nm składającej się w 100% z tlenku tytanu (IV).

P r z y k ł a d 16

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej o grubości 40±2 nm składającej się w 100% z tlenku tytanu (IV).

PL 239 275 B1

P r z y k ł a d 17

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej o grubości 90±2 nm składającej się w 100% z tlenku tytanu (IV).

P r z y k ł a d 18

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 5 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki samoczyszczącej o grubości 20±2 nm składającej się w 100% z tlenku tytanu (IV).

P r z y k ł a d 19

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 55 nm składającej się w 100% z krzemu.

P r z y k ł a d 20

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 165 nm składającej się w 100% z krzemu.

P r z y k ł a d 21

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 75 nm składającej się w 75% z krzemu i 25% węgla.

P r z y k ł a d 22 ‘

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 8 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 45 nm składającej się w 100% z węgla.

P r z y k ł a d 23

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 135 nm składającej się w 100% z węgla.

P r z y k ł a d 24

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 3 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 65 nm składającej się w 100% z węgla.

P r z y k ł a d 25

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 130 nm składającej się w 100% z węgla.

P r z y k ł a d 26

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki wielowarstwowej odpornej na zarysowania, przy czym pierwsza z nich to warstwa węglowa o grubości 65 nm składająca się w 100% z węgla, a druga to warstwa krzemowa o grubości 65 nm składająca się w 100% z krzemu.

P r z y k ł a d 27 ‘ ‘

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiada powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 80 nm składającej się w 60% z krzemu i 40% z węgla.

P r z y k ł a d ‘ 28

Tafla 4 w postaci tafli szklanej o wymiarach gabarytowych 2500 x 1195 x 4 mm posiadająca powłokę funkcyjną 5 w postaci powłoki odpornej na zarysowania o grubości 80 nm składającej się w 30% z krzemu i 60 % z węgla.

Claims (11)

1. Sposób nanoszenia metodą magnetronową na podłoża powłok funkcyjnych to jest samoczyszczących, odpornych na zarysowania, o zwiększonej odporności fizycznej i chemicznej, polegający na tym, że w urządzeniu magnetronowym, zaopatrzonym w jonizator plazmowy typu „High Impuls” mocy 10 kW zasilany napięciem 400 V o częstotliwości 50 Hz jonizujący gazy reaktywne, na zespole transportowym umieszcza się taflę po czym włącza się zasilacz i sterownik tego urządzenia, a następnie za pomocą dysz rurowych do komory próżniowej doprowadza się gaz nośny typu argon w ilości 136-720 cm³ /min oraz gaz reaktywny typu tlen w ilości 544 do 720 cm³/min lub acetylen w ilości 136 cm³/min, bądź też gaz nośno-reaktywny typu tlen w ilości 544-720 cm³/min, jednocześnie w komorze próżniowej tego urządzenia wytwarza się próżnię wynoszącą od 10^-3 do 10^-1 Pa przy natężeniu prądu elektrycznego wynoszącym od 38 do 45 A, a górną powierzchnię tej tafli poddaje się procesowi napylania, znamienny tym, że komora próżniowa (1) zaopatrzona jest w dwa sąsiadujące naprzemiennie pracujące targety (7), przy czym powłoki funkcyjne (5) aplikuje się naprzemiennie zgodnie z zadanym czasem cyklu włączania i wyłączania plazmy naprzemiennie pracujących targetów (7), przy czym każdy z dwóch targetów (7) może również pracować w trybie impulsowym o danej częstotliwości impulsu naprzemiennie generowanego w sposób zsynchronizowany przez oba targety (7), tak, że impulsy nie pokrywają się ze sobą.

2. Podłoża z powłokami funkcyjnymi znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a napylane powłoki funkcyjne (5) stanowią powłoki o dowolnym składzie chemicznym, tlenkowe lub węglowe lub krzemowe lub krzemowo-węglowe o grubości od 20 nm do 300 μm, przy czym ilość warstw powłok funkcyjnych (5) może wynosić od 1 do 400.

3. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłoki funkcyjne (5) nanosi się na taflę (4), którą stanowi tafla szklana.

4. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłoki funkcyjne (5) nanosi się na taflę (4), którą stanowi tafla ceramiczna.

5. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłoki funkcyjne (5) nanosi się na taflę (4), którą stanowi tafla metaliczna.

6. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłoki funkcyjne (5) nanosi się na taflę (4), którą stanowi tafla z tworzywa sztucznego.

7. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłokę funkcyjną (5) stanowi powłoka samoczyszcząca zawierająca w swym składzie 100% tlenku tytanu (IV).

8. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłokę funkcyjną (5) stanowi powłoka odporna na zarysowania zawierająca w swym składzie 100% krzemu (Si).

9. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłokę funkcyjną (5) stanowi powłoka odporna na zarysowania zawierająca w swym składzie 100% węgla (C).

10. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłokę funkcyjną (5) stanowi powłoka wielowarstwowa krzemowo-węglowa odporna na zarysowania, której każda z naprzemiennych warstw zawiera w swym składzie 100% krzemu (Si) lub 100% węgla (C).

11. Podłoża według zastrz. 2, znamienne tym, że otrzymane są sposobem zdefiniowanym w zastrz. 1, a powłokę funkcyjną (5) stanowi powłoka krzemowo-węglowa odporna na zarysowania zawierająca w swym składzie od 0,1 do 99,9% krzemu (Si) oraz od 0,1 do 99,9% węgla (C).