Метод за повърхностна модификация на титан и неговите сплави, Патентна банка
Изобретението се отнася до областта на галваничното покритие и може да се използва за получаване на защитни и декоративни покрития в промишлеността, по-специално за образуване на тънки филми от титанов нитрид върху повърхностите на титана и неговите сплави. Методът включва електролитно производство на тънък слой титанов нитрид върху титановата повърхност, докато образуването на покритието се извършва по метода на анодна поляризация при постоянен ток в електролити на базата на полярни органични разтворители с добавяне на вода в наличие на 0,1-0,5 тегл.% от електропроводими добавки с барботиращ азотсъдържащ газ, докато електролизата се извършва при стайна температура на електролита. ЕФЕКТ: получаване на тънки, плътни, еднородни слоеве титанов нитрид с различна дебелина, включително върху части от различни конфигурации. 8 пр.
Предложеното изобретение се отнася до областта на електрохимичните технологии за получаване на защитни и декоративни покрития и може да се използва в индустрията за модифициране на повърхността на титана чрез образуване на слой от титанов нитрид с висока химическа устойчивост, твърдост и износоустойчивост, декоративни свойства.
Основните характеристики на този метод са: методът на магнетронно отлагане на слой от титанов нитрид, получаване на полупрозрачен тънък филм от титанов нитрид, получаване на тънък метален слой алуминий със скорост 16-20 Å/s за 50-60 s в среда на аргон и азот със съдържание на азот в газова смес 6-8%.
Съществена характеристика, обща с основните характеристики на предложения метод, е производството на тънки титаниево-нитридни филми с ниска дебелина (в заявения метод - производството на тънки слоеве титанов нитрид).
Причините, които възпрепятстват постигането на техническия резултат, са високата консумация на енергия и сложността на процеса поради използването на вакуум, сложността на управлението на процеса. В допълнение, покритията, получени по метода на магнетронното разпрашаване, се отличават с повишена грапавост и порьозност, следователно те изискват образуването на защитни слоеве с голяма дебелина, което води до допълнителни разходи за енергия и материали.
Основните характеристики са методът на електролитна обработка, режим на импулсна електролиза: след 1-5 положителни импулса, 1-100 отрицателни импулса с амплитуда на напрежението на импулсите от двете полярности 50-1500 V.
Съществена характеристика, обща за основните характеристики на предложения метод, е метод за електролитно покритие (в заявения метод - образуване на електролитно покритие върху титан).
Причините, които възпрепятстват постигането на техническия резултат, са високата енергийна интензивност на процеса (напрежението за обработка достига 1500 V) и фактът, че методът е предназначен за образуване на многослойни защитни покрития и не позволява образуването на тънки декоративни покрития от титанов нитрид.
Методът на прототипа (за разлика от втория аналог) дава възможност да се модифицира титановата повърхност, да се контролира процесът на повърхностна модификация и да се образуват слоеве с еднаква дебелина и структура.
Основните характеристики на този прототип са:
- обработка на титан във воден електролит, съдържащ 12-воден тринатриев фосфат - 20-120 g/l, натриев тетраборат 10-воден - 10-80 g/l, натриев волфрамат 2-воден - 1-12 g/l;
- електролиза с променлива анодно-катодна поляризация;
- продължителност на импулса 0,0033-0,1 и ефективна плътност на тока 0,01-0,3 A/cm 2 .
Съществена характеристика, обща за заявения метод, е обработката на титан в електролит (при заявения метод - електролитно образуване на покритие върху титан).
Причината, която пречи на постигането на техническия резултат, е, че този метод не позволява получаване на покритие от титанов нитрид, тъй като е предназначен за модифициране на титановата повърхност чрез окисляване.
Целта на изобретението е да се получат тънки, плътни и еднородни слоеве титанов нитрид с различна дебелина, включително върху части със сложна конфигурация; опростяване на процеса на образуване на титанов нитрид на повърхността на титана и неговите сплави чрез използване на метода на електролитна обработка и контрол на електролитния процес на повърхностна модификация; значително намаляване на енергийната консумация на процеса.
За постигане на техническия резултат в метода за модифициране на повърхността на титана и неговите сплави, включително електролитно образуване на покритие върху титан с получаване на тънък слой титанов нитрид, образуването на покритието се извършва по метода на анодната поляризация при постоянен ток в полярни органични разтворители, включително с добавяне на вода (0-20 тегл.%), в присъствието на 0,1-0,5 тегл.% електропроводими добавки, докато барботират с газ, съдържащ азот, при стайна температура на електролита.
Техническият резултат се постига от факта, че при метода за модифициране на повърхността на титана и неговите сплави, включително електролитното образуване на покритие върху титан, за да се получи тънък слой титанов нитрид, образуването на покритието се извършва от метод на анодна поляризация при постоянен ток в полярни органични разтворители, включително с добавяне на вода (0-20 тегл.%) и в присъствието на 0,1-0,5 тегл.% електропроводими добавки, докато бълбука с азотсъдържащ газ. В този случай електролизата се извършва при стайна температура на електролита.