Устройство для нанесения покрытий в вакууме

Номер патента: U 2469

Опубликовано: 28.02.2006

Авторы: Жоглик Игорь Николаевич, Андреев Михаил Анатольевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии Государственное научное учреждение Физикотехнический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Андреев Михаил Анатольевич Жоглик Игорь Николаевич(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее анод-камеру, внутри которой расположена система распыления в виде катодов с электродами поджига, отличающееся тем, что устройство снабжено шестью одинаковыми цилиндрическими вертикально расположенными катодами, на которых осуществляется периодический дуговой разряд, переходящий с одного катода на другой соседний катод в соответствии с заданным коммутатором периодом, причем геометрия расположения катодов выбирается с возможностью минимизации капельной фазы в плазменном потоке в виде ребер правильной шестигранной призмы.(56) 1. Патент РФ 200285 3, МПК С 23 С 14/32. 2. Пелих С.А. Экономика вакуумных технологий // Вакуумная техника и технология. 1993. - Т 3. -5, 6. - С. 52-55. Предлагаемое техническое решение относится к области нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано в различных отраслях техники, например машиностроительной, инструментальной, а также при производстве товаров народного потребления с декоративными покрытиями. Известен электродуговой испаритель металлов и сплавов, содержащий анод-камеру,внутри которой размещен планарный протяженный катод из испаряемого металла с системой перемещения катодных пятен по необходимому временному закону 1. Основными недостатками данного устройства является малая производительность,неравномерность осаждаемого покрытия по поверхности изделия и неустойчивая работа из-за сложности системы управления перемещением катодных пятен. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является электродуговой испаритель металлов и сплавов (установка ВУ-1100), содержащий анод-камеру, вертикальный протяженный катод, расположенный в центре вакуумной камеры, поджигающий электрод и источник питания 2. Недостатком данного устройства является малая производительность процесса и неравномерность нанесения покрытия из-за хаотичности движения катодного пятна по поверхности катода со стороны поджигающего устройства к системе токоподвода и вследствие этого - несимметричной конструкции расположения испаряемого катода по отношению к обрабатываемым изделиям. Задача предлагаемой полезной модели - повышение производительности оборудования и качества нанесения покрытий. Указанная задача решается за счет того, что в устройстве для нанесения покрытий в вакууме, содержащем анод-камеру, внутри которой расположена система распыления в виде катодов с электродами поджига, представляющая собой шесть одинаковых цилиндрических вертикально расположенных катодов, на которых осуществляется периодический дуговой разряд, переходящий с одного катода на другой соседний катод в соответствии с заданным коммутатором периодом, причем геометрия расположения катодов выбирается с возможностью минимизации капельной фазы в плазменном потоке в виде ребер правильной шестигранной призмы. Сущность технического решения поясняется чертежами общего вида устройства на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 изображено расположение и крепление пары катодов в вакуумной камере. На фиг. 2 приведен вид сверху устройства по сечению А-А. Катоды испаряемого металла 1 расположены в вакуумной камере установки и крепятся вертикально к силовым токоподводам 2 через переходники и зажимы из нержавеющей стали 3. Силовые токоподводы установлены через изоляторы на верхнем и нижнем фланцах вакуумной камеры (по три на каждом). К фланцам крепятся на трех шпильках 4 шайбы-изоляторы из фторопласта 5 с электродами поджига 6. Рабочая часть электродов поджига (напыленная керамическая соломка) контактирует с испаряемым катодом в конце,противоположном токоподводу. К этому уровню от шайб изоляторов на трех шпильках 7 крепятся экраны из нержавеющей стали 8, которые предохраняют керамические термоизоляторы 9 с электродами поджига 6 от запыления. Эти экраны также выполняют функции дополнительного анода для улучшения поджига дугового разряда. Питается каждый экран через три резистора по 10 Ом и развязывающие диоды от катодов, торцы которых без электродов поджига, и образуют среднюю точку для катодов с ограничением по току 510 А. 2 24692006.02.28 В момент поджига эти экраны являются близкорасположенными анодами, электронный ток по которым переползает на основной анод (противоположный катод), т.к. его потенциал выше, поскольку нет ограничения по току. Крепление катодов при помощи переходников и зажимов дает возможность производить периодический поворот катодов для равномерной выработки их поверхности, а также осуществлять замену катодов без демонтажа фланцев с силовыми токоподводами. Устройство содержит три пары одинаковых катодов. Катоды располагаются по образующей цилиндра диаметром 250 мм аналогично барабану револьвера. Электроды поджига располагаются в концах катодов противоположных силовым токоподводам. Управляющее напряжение в блок поджига для каждого катода берется с предыдущего катода для подключения фазы отставания. Каждая пара противоположных катодов является дугообразующей и питается а) невыпрямленным напряжением от силового трансформатора при условии соблюдения правила фазировки (катодное пятно переходит последовательно с катода на катод в соответствии с фазой сетевого напряжения) в случае использования конструкции катодов, обеспечивающей прохождение дугового разряда от места поджига до места гашения за полуволновой период сетевого напряжения, либо б) в случае использования катодов повышенной длины противоположные пары питаются от источника питания дуги через коммутатор, обеспечивающий последовательное переключение рабочих пар катодов. Устройство работает следующим образом. Дуговой разряд инициируется устройством поджига на одном из катодов. Катодное пятно перемещается по этому катоду до противоположного конца и гаснет до окончания полуволнового периода сетевого напряжения либо погашается устройством гашения дуги в случае питания от коммутатора. После прекращения дугового разряда на одной паре катодов устройство поджига инициирует разряд на соседней паре. Таким образом, разряд перемещается последовательно по поверхности всех катодов, обеспечивая их равномерную выработку. Плазменный поток попадает на изделия через межкатодные промежутки. Тип дугового разряда на каждом катоде в отдельности - периодический импульсный и занимает промежуточное положение между стационарным дуговым разрядом и импульсным. Длительность импульсного разряда составляет, как правило, 10100 мкс, длительность квазиимпульсного разряда в нашем случае составляет величину порядка 20000 мкс. Средняя мощность устройства составляет ориентировочно 710 А, что превышает показатели аналога более чем в три раза. Существенно упрощается конструкция источника питания устройства, которая содержит, в основном, силовой трансформатор и не имеет выпрямителей или стабилизаторов, которые снижают мощность и надежность источников питания. Каждая пара противоположных катодов подключается к вторичным обмоткам силового трансформатора при соблюдении правила фазировки, аналогично трехфазным электродвигателям. Использование устройства обеспечивает повышение производительности и качества формирования защитных пленочных покрытий при меньших затратах на изготовление и эксплуатацию устройства. Качество покрытий улучшается за счет сепарации плазменного потока от капельной фазы, причем сепарация достигается конструктивно за счет того, что в направлении максимального распределения капельной фазы находятся соседние катоды, выполняющие функцию сетевого сепаратора. Также за счет использования катодов по схеме катод - анод более эффективно расходуется материал катодов, например титан, т.к. капельная фаза осаждается на соседних катодах и участвует в последующем испарении. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: C23C 14/24

Метки: вакууме, устройство, покрытий, нанесения

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u2469-ustrojjstvo-dlya-naneseniya-pokrytijj-v-vakuume.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для нанесения покрытий в вакууме</a>

Похожие патенты