185171. lajstromszámú szabadalom • Eljárás felületi bevonat kialakítására munkatárgyak felületén
1 185 171 2 (jobb korrózióállósága miatt) és a mikroelektronikában különösen nagyjelentőségű, az utóbbi területen pl. lehetővé teszi homogénebb ellenállásrétegek készítését. Az orvosi alkalmazásokban jelentős előny az is, hogy a felületi rétegben nincsenek jelen nyomokban sem a mérgező (katalizátor) anyagok. A katalizátorok mellőzése nemcsak mértékében javítja a korrózióállóságot, de minőségében is, mert nem keletkeznek korróziós centrumok. A jobb rétegtapadás is javítja a korrózióállóságot. Belső üregek, csövek felületkezelésénél jelentős az a körülmény, hogy a gázos aktiválás térkitöltése nagy és az aktiválási folyamai magában az üregben végezhető. A preparálási és inhomogenitási problémák csökkenése folytán a folyamat jobban kézben tartható. a rétegvastagság mikron pontosságon belül megbízhatóan szabályozható. Az említett előnyökből további technológiai előnyök is következnek. A könnyen forrasztható réz és ötvözetei is bevonhatók így, s a bevonás egyidejűleg kiterjedhet azok forrasztására; minthogy többfajta anyag bevonása együtt végezhető, könynyebben automatizálható és gyártósorba beiktatható. Az eljárást egy előnyös foganatosítási mód leírásával ismertetjük részletesebben.: 1. A munkatárgyal zárt térbe, kisülési kamrába helyezzük. 2. A kisülési kamrában — pl. rotációs szivattyú alkalmazásával - 1 - 10 Pa (1CT2- 10"1 torr) nyomást hozunk létre. A kisülési kamra sokféleképpen alakítható ki, a munkatárgyak és az egyéb üzemi körülményekhez alkalmazkodva, anyaga lehet pl. fém, műanyag, üveg. 2. Ilyen nyomásról indulva addig töltünk a kisülési kamrába — 50-50 % móllérfogatarányú - hidrogén-nemesgáz keveréket, amíg a kisülési kamrában a nyomás 10- 100 Pa közötti értékre nem emelkedett. Ügyelünk arra, hogy a feltöltés oxigénmentesen történjen. 3. A kisülési kamrában nagyfrekvenciás kisülést hozunk létre. A kisülési tér frekvenciája nem kritikus, tartománya 10 kHz - 50 MHz. A marató gázkeverék „gyújtása” üveg vagy müanyagkamra esetén kivülről is történhet; egy indukciós kemence szórt tere már kiválthatja a kisülés!. Fémkamrában belül kell gerjeszteni a kisülést. 4. A maratás időtartama a munkatárgy anyagi minőségétől és tisztaságától függ, előnyösen az 15-60 perc közötti. 5. A kisülési tér megszüntetése után a kisülési kamrát átöblítjük nemesgázzal, előnyösen héliummal. Az öblítés időtartama a kisülési kamra térfogatától függ. 10 liter térfogat esetén az öblílési időtartam előnyösen 5 perc. 6. Az öblítés után a munkatárgyat a kisülési kamrából áthelyezzük az ismert módon előkészített electroless fürdőbe. Az áthelyezés során el kell kerülni a környező tér számottevő hatását, ezért célszerűen a művelet ne tartson tovább 1 percnél. \ környezeti hatás adott esetben természetesen úgy is kizárható, hogy a kisülési kamra és a fürdő közötti pályát légmentesen lezárt csatorna alkotja, általában azonban erre nincs szükség, mert a plazmamaratás utáni öblítés során a tisztított felületen fizikai adszorpcióval nemesgáz védőközeg tapad meg, mely csak bizonyos idő után válik hatástalanná. 7. A további műveletek az electroless technológia ismert műveletei. A kamrát gyakorlatilag 80 %-ig lehet feltölteni munkatárggyal. Nemesgázként előnyösen hélium alkalmazható, mely legkisebb költséggel és legkönnyebben hozzáférhető, de az eljárásban argon, neon vág xenon is alkalmazható, A kisülési kamra gázzal való feltöltéséhez viszonylag kevés gáz elegendő, a kamra maradék térfogatáak mindössze ezred-, tízezredrészét teszi ki a felhasznált gáz normál móltérfogata, ugyanakkor a leeresztett gáz tisztítás után újra felhasználható. Kísérleteink során a találmány szerinti eljárással amorf réteget vittünk fel rézre, rézötvözetre, alumíniumra, alumíniumötvözetre, öntöttvasra, lágyacélra és nikkel alapfémre. A legvastagabb bevonatot egyező fürdőben és feltételekkel vasalapon és vasalapú ötvözeten kaptuk, a legvékonyabb bevonatot nikkel felületén. A mechanikai és a rélegtapadási jellemzők általában jobbak, mint kémiai előkészítés után electroless eljárással felvitt bevonatoké. A találmány szerinti eljárással gyenge tapadást értünk el eddig molibdén és tantálfémre felvitt bevonatnál. A bevonat minősége nem érzékeny a hordozófelület simasági fokára. A találmány szerinti eljárással szigetelőalapra (üveg, műanyag) és félvezető alapra (Si) is sikerült jó amorf bevonatot felvinni. A találmány szerint előállított bevonat savakkal szemben ellenállóbbnak bizonyult, mint lúgokkal szemben. A találmány szerinti eljárással felvitt amorf réteg fizikai tulajdonságait a mellékelt táblázatban tüntetjük fel. A fentiekből kitűnik, hogy a találmány szerinti eljárás a műszaki élet szinte minden területén alkalmazható, sok helyen azzal a korlátozással, hogy magas hőmérsékletnek kitett tárgyak bevonására nem alkalmas, mert összetételtől függően 250- 350 °C körüli hőmérséklet felett az amorf réteg kristályos szerkezetűvé alakul. Egyes kivételes alkalmazásoknál még a magasabb hőmérsékleten előállt kristályos fázis is kedvező lehet. Mozgóalkatrészek bevonásánál jó felületi kopásállóság érhető el kielégítő szívóssággal, rugalmassággal. így a bevonat előnyösen alkalmazható gépek csúszó és forgó alkatrészeinél, csapágybevonatnál, fogaskeréknél, késeknél és egyéb forgácsolószerszámoknál, öntödei formanyomó szerszámoknál, kézi és orvosi szerszámoknál. Az elkopott bevonat az alkatrészen pótolható, azt nem kell eldobni. Valamennyi alkalmazásnál élettartam növelő a bevonat, számos alkalmazásnál minőségjavító is. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
