×
10.02.2014
216.012.9ebd

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОКРЫТИЯ НА КЕРАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способу получения адгезионно-прочных медных покрытий на керамической поверхности с использованием газодинамического напыления. Проводят предварительное напыление подслоя из оксида меди (1) с последующим напылением медного покрытия и термическую обработку покрытия. Напыление материала подслоя и медного покрытия ведут при давлении воздуха в качестве рабочего газа в интервале 0,5-1,0 МПа, причем для подслоя при температуре в пределах 500-600°С, для медного покрытия - в пределах 300-400°С, а термическую обработку медного покрытия проводят в интервале температур 1065-1070°С в течение 1,0-3,0 часов. Обеспечивается получение медных покрытий, имеющих прочность на отрыв не ниже 50 МПа. 1 пр.
Основные результаты: Способ получения медного покрытия на керамической поверхности газодинамическим напылением, включающий предварительное напыление материала подслоя с последующим напылением медного покрытия и термическую обработку покрытия, отличающийся тем, что в качестве материала подслоя используют оксид меди(I), при этом напыление материала подслоя и медного покрытия ведут при давлении воздуха в качестве рабочего газа в интервале 0,5-1,0 МПа, причем для подслоя при температуре в пределах 500-600°С, для медного покрытия - в пределах 300-400°С, а термическую обработку медного покрытия ведут в интервале температур 1065-1070°С в течение 1,0-3,0 ч.

Изобретение относится к способу получения адгезионно-прочных медных покрытий на поверхности оксида алюминия с использованием газодинамического напыления. Способ может быть использован для медной металлизации керамических подложек.

Известен способ нанесения металлических покрытий на крупноразмерные подложки в вакууме (патент RU №2062818, МПК 6 С23С 14/34, С03С 17/06), которые используется для радиочастотного и оптического диапазона. По этому способу напыление осуществляется в вакуумной камере с использованием источника металлической плазмы. Этот способ не позволяет формировать покрытия на деталях, имеющих размеры более чем габариты вакуумной камеры, имеет низкую производительность и сложен в автоматизации процесса.

Известен способ нанесения покрытий плазменным напылением (Кудинов В.В., Иванов В.И. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. - М.: Машиностроение, 1981. - с.159-165). По этому способу материал покрытия в виде порошка либо проволоки вводится в высокотемпературную плазменную струю, где он интенсивно нагревается, плавится, распыляется и при взаимодействии с поверхностью обрабатываемой детали образует покрытие.

Основными недостатками являются температурные напряжения в покрытии и подложке, приводящие к температурным поводкам и искажению профиля, а также невозможность использовать высокодисперсные наноструктурные композиты, интенсивное взаимодействие частиц с окружающей средой, приводящее к окислению и испарению высокодисперсных порошков.

Известен способ нанесения медного покрытия с использованием газодинамического напыления меди на поверхность из оксида алюминия (Kerstin-Raffaela Donner, Frank Gaertner, and Thomas Klassen "Metallization of Thin A1203 Layers in Power Electronics Using Cold Gas Spraying" Journal of Thermal Spray Technology 2011, Volume 20, Numbers 1-2, Pages 299-306). Согласно этому способу напыление меди проводят в струе азота при давлении 3,0 МПа и температуре 600°С. В качестве подслоя на поверхность оксида алюминия напылялся алюминий газодинамическим способом при температуре 420°С и давлении азота 3,5 МПа. Для увеличения адгезии медного покрытия использовали нагрев подложек в процессе напыления при температуре 280°С.

Основным недостатком указанного способа является повышенные температуры напыления меди 600°С, что приводит к частичному окислению меди за счет кислорода, находящегося в азоте в качестве примеси, а также высокие значения давления азота, что усложняет приборное оформление способа напыления.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения медных покрытий (В. Wielage, Т. Grund, С. Rupprecht, S. Kuemmel «New method for producing power electronic circuit boards by cold-gas spraying and investigation of adhesion mechanisms» Surface & Coatings Technology 205 (2010) p.1115-1118), в котором процесс газодинамического напыления подслоя алюминия и слоя меди проводят при давлении азота 2,8 МПа и температуре азота 300°С. Последующая термическая обработка подложек проводилась при 300°С в азоте в течение 10 час., что обеспечивало среднее усилие на отрыв (адгезию) медного покрытия равное 15±3 МПа.

Данный способ не позволяет получить прочность на отрыв (адгезию) медных покрытий больше, чем 20 МПа, что делает этот способ невостребованным в технологии для медной металлизации керамических покрытий, для которой требуется прочность на отрыв не хуже 50МПа. Использование азота в качестве рабочего газа не позволяет снизить затраты на производство медных покрытий по сравнению с использованием воздуха в качестве рабочего газа.

Предлагаемым изобретением решается задача создания способа, обеспечивающего получение медных покрытий газодинамическим напылением с использованием воздуха в качестве рабочего газа, для которых прочность на отрыв (адгезия) не хуже 50 МПа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения медного покрытия газодинамическим напылением предварительно напыляется подслой оксида меди(I), при этом в качестве рабочего газа используется воздух. Повышенные значения адгезии медного покрытия достигается термообработкой в инертном газе.

Для получения заявляемого технического результата в предлагаемом способе напыления медных покрытий, включающем напыление подслоя материала на поверхность оксида алюминия и обеспечивающего адгезию медного покрытия к поверхности оксида алюминия, используется предварительное напыление подслоя из материала, отличного от алюминия. Новым является то, что в качестве подслоя используется оксид меди(I), который напыляется в интервале давлений 0,5-1,0 МПа в интервале температур 500-600°С. Для получения адгезии более 50 МПа используют термообработку медного покрытия в инертной атмосфере в интервале температур 1065-1070°С. Увеличение прочности на отрыв (адгезии) медного покрытия за счет термообработки в инертном газе в интервале температур 1065-1070°С обусловлено образованием эвтектического расплава в системе Cu-Cu2O при температуре 1064°С.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень. Пример.

Навеску оксида меди(I) 5 г помещают в дозатор известного устройства и проводят известным способом (патент RU №2399695 МПК 6 С23С 24/04, В05В 7/14) газодинамическое напыление материала на поверхность из оксида алюминия при давлении воздуха в пределах 0,5-1,0 МПа и нагретого до температуры в пределах 500-600°С. В результате получают равномерное покрытие оксида меди(I) на поверхности оксида алюминия с толщиной в пределах 5-10 мкм. Далее в дозатор помещают навеску меди 5 г и в таком же режиме напыляют медь поверх напыленного оксида меди(I) при давление воздуха в пределах 0,5-1,0 МПа и температуры воздуха в пределах 300-400°С. В результате процесса напыления получают равномерное медное покрытие на поверхности оксида меди(1) с толщиной в пределах до 400 мкм.

Далее проводят термическую обработку медного покрытия в инертной атмосфере при температуре в пределах 1065-1070°С в течение 1-3 часов. В результате термообработки медное покрытие обладает прочностью на отрыв не хуже 50 МПа. Таким образом, в условиях заявленного способа можно получить медное покрытие на поверхности оксида алюминия, для которого прочность на отрыв (адгезия) в 4 раза больше по сравнению с прототипом. Измерение прочности на отрыв (адгезии) медных покрытий проводили на отрывной машине Zwick/Roell 005 методом нормального отрыва по ГОСТ 28089.

Источники информации:

1. Патент RU №2062818, МПК 6 С23С 14/34, С03С 17/06

2. Кудинов В.В., Иванов В.И. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. - М.: Машиностроение, 1981. - с.159-165;

3. Kerstin-Raffaela Donner, Frank Gaertner, and Thomas Klassen "Metallization of Thin A1203 Layers in Power Electronics Using Cold Gas Spraying" Journal of Thermal Spray Technology 2011, Volume 20, Numbers 1-2, Pages 299-306;

4. В. Wielage, T. Grund, С. Rupprecht, S. Kuemmel «New method for producing power electronic circuit boards by cold-gas spraying and investigation of adhesion mechanisms» Surface & Coatings Technology 205 (2010) p.1115-1118 - прототип;

5. Патент RU №2399695, МПК 6 С23С 24/04, В05В 7/14

Способ получения медного покрытия на керамической поверхности газодинамическим напылением, включающий предварительное напыление материала подслоя с последующим напылением медного покрытия и термическую обработку покрытия, отличающийся тем, что в качестве материала подслоя используют оксид меди(I), при этом напыление материала подслоя и медного покрытия ведут при давлении воздуха в качестве рабочего газа в интервале 0,5-1,0 МПа, причем для подслоя при температуре в пределах 500-600°С, для медного покрытия - в пределах 300-400°С, а термическую обработку медного покрытия ведут в интервале температур 1065-1070°С в течение 1,0-3,0 ч.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 46.
27.03.2013
№216.012.30fb

Способ получения растворимого гексагонального нитрида бора

Изобретение относится к коллоидным растворам различных наноформ гексагонального нитрида бора (h-BN) в жидких средах, а именно к получению гексагонального нитрида бора h-BN, растворимого в воде и полярных растворителях. Способ получения растворимого гексагонального нитрида бора включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478077
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.06.2013
№216.012.49b7

Рентгеновский способ определения вещества вложения в инспектируемом объекте по значениям плотности и эффективности атомного номера

Использование: для проверки багажа, ручной клади и других объектов контроля во время таможенного и специального досмотра. Сущность: заключается в том, что выполняют двухспектральный режим просвечивания с выделением отдельно сигналов, обусловленных поглощением излучения в фоновом веществе, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484451
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.07.2013
№216.012.5758

Способ выращивания монокристаллов литий-магниевого молибдата

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов литий-магниевого молибдата LiMg(MoO). Способ включает расплав литий-магниевого молибдата в расплаве растворителя, кристаллизацию при охлаждении расплава и охлаждение выращенных кристаллов, при этом в качестве растворителя используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487968
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d5a

Способ напыления покрытия на изделие из натурального камня или из металлического материала и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам и устройствам напыления покрытий на поверхности изделий холодным газодинамическим напылением, в том числе на поверхности художественных изделий и объемных форм из натурального камня или из металлического материала. Осуществляют формирование сверхзвукового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489519
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5ffe

Способ выделения одностенных углеродных нанотруб

Изобретение может быть использовано в электронике, материаловедении, приборостроении, метрологии, информатике, химии, экологии, биологии и медицине. Исходный продукт электродугового синтеза разделяют на легкую и тяжелую фракции разгонкой в режиме «кипящего слоя» или флотацией. Для режима...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490206
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.601d

Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий на керамические изделия и может применяться в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности. Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей содержит керамическую пластину из оксида или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490237
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.67b7

Неорганический пигмент на основе молибдата

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс, керамики, строительных материалов. Неорганический пигмент на основе молибдата, включающего церий и щелочноземельный металлы, представляет собой сложный молибдат со структурой шеелита состава CaCeMoO, где...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492198
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.7664

Способ выращивания кристаллов сульфидных соединений на основе полуторных сульфидов редкоземельных элементов

Изобретение относится к области химической технологии и касается получения кристаллов сульфидных соединений на основе полуторных сульфидов редкоземельных элементов (ПСРЗЭ), легированных оловом, в том числе и в виде высокотемпературной полиморфной γ-модификации (ВТПМ). Способ включает загрузку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495968
Дата охранного документа: 20.10.2013
10.01.2014
№216.012.94a3

Устройство газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий

Изобретение относится к устройствам газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий и может быть использовано в машиностроении, в автомобильной промышленности, энергетике, строительстве и нефтегазовой отрасли промышленности. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503745
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9be5

Способ очистки висмута

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от Ag, Te, Po при использовании солянокислых растворов. Способ очистки висмута включает электрорафинирование висмута с использованием солянокислого раствора висмута в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505615
Дата охранного документа: 27.01.2014
Показаны записи 1-10 из 56.
27.03.2013
№216.012.30fb

Способ получения растворимого гексагонального нитрида бора

Изобретение относится к коллоидным растворам различных наноформ гексагонального нитрида бора (h-BN) в жидких средах, а именно к получению гексагонального нитрида бора h-BN, растворимого в воде и полярных растворителях. Способ получения растворимого гексагонального нитрида бора включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478077
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.06.2013
№216.012.49b7

Рентгеновский способ определения вещества вложения в инспектируемом объекте по значениям плотности и эффективности атомного номера

Использование: для проверки багажа, ручной клади и других объектов контроля во время таможенного и специального досмотра. Сущность: заключается в том, что выполняют двухспектральный режим просвечивания с выделением отдельно сигналов, обусловленных поглощением излучения в фоновом веществе, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484451
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.07.2013
№216.012.5758

Способ выращивания монокристаллов литий-магниевого молибдата

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов литий-магниевого молибдата LiMg(MoO). Способ включает расплав литий-магниевого молибдата в расплаве растворителя, кристаллизацию при охлаждении расплава и охлаждение выращенных кристаллов, при этом в качестве растворителя используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487968
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d5a

Способ напыления покрытия на изделие из натурального камня или из металлического материала и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам и устройствам напыления покрытий на поверхности изделий холодным газодинамическим напылением, в том числе на поверхности художественных изделий и объемных форм из натурального камня или из металлического материала. Осуществляют формирование сверхзвукового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489519
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5ffe

Способ выделения одностенных углеродных нанотруб

Изобретение может быть использовано в электронике, материаловедении, приборостроении, метрологии, информатике, химии, экологии, биологии и медицине. Исходный продукт электродугового синтеза разделяют на легкую и тяжелую фракции разгонкой в режиме «кипящего слоя» или флотацией. Для режима...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490206
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.601d

Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий на керамические изделия и может применяться в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности. Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей содержит керамическую пластину из оксида или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490237
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.67b7

Неорганический пигмент на основе молибдата

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс, керамики, строительных материалов. Неорганический пигмент на основе молибдата, включающего церий и щелочноземельный металлы, представляет собой сложный молибдат со структурой шеелита состава CaCeMoO, где...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492198
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.7664

Способ выращивания кристаллов сульфидных соединений на основе полуторных сульфидов редкоземельных элементов

Изобретение относится к области химической технологии и касается получения кристаллов сульфидных соединений на основе полуторных сульфидов редкоземельных элементов (ПСРЗЭ), легированных оловом, в том числе и в виде высокотемпературной полиморфной γ-модификации (ВТПМ). Способ включает загрузку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495968
Дата охранного документа: 20.10.2013
10.01.2014
№216.012.94a3

Устройство газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий

Изобретение относится к устройствам газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий и может быть использовано в машиностроении, в автомобильной промышленности, энергетике, строительстве и нефтегазовой отрасли промышленности. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503745
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9be5

Способ очистки висмута

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от Ag, Te, Po при использовании солянокислых растворов. Способ очистки висмута включает электрорафинирование висмута с использованием солянокислого раствора висмута в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505615
Дата охранного документа: 27.01.2014
+ добавить свой РИД