BRPI0609127A2

BRPI0609127A2 - método para operação de uma fonte de arco elétrico pulsada

Info

Publication number: BRPI0609127A2
Application number: BRPI0609127-0A
Authority: BR
Inventors: Juergen Ramm; Oliver Gstoehl; Beno Widrig; Daniel Lendi
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2010-02-23
Also published as: EP1869690B1; JP5571898B2; US9997338B2; US7943017B2; ES2539017T3; JP2014029862A; JP2008533686A; PL1869690T5; US20080173536A1; KR20080012260A; JP2008533311A; EP1869690A2; EP1869690B2; EP2447978A3; CN101151701B; CN101263575A; US20080193782A1; BRPI0609127B1; JP5043824B2; JP2008533310A

Abstract

MéTODO PARA OPERAçãO DE UMA FONTE DE ARCO ELéTRICO PULSADA. A presente invenção refere-se a um método de arco elétrico para depositar camadas isolantes e a um método de arco elétrico para revestimento em baixa temperatura. Para essa finalidade, uma descarga de centelha elétrica, que é inflamada ou operada em uma superfície alvo de uma fonte de arco elétrico, é simultaneamente suprida com uma corrente contínua, bem como com corrente pulsada ou alternada. A invenção também se refere a uma fonte de arco elétrico na qual o alvo é conectado em uma unidade de suprimento de força que é pelo menos um primeiro suprimento de alta corrente pulsada (18,18') e um outro suprimento de força (13,18") ou um suprimento de força (21,21 ',22) projetado com tecnologia de circuito de combinaçáo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA OPERAÇÃO DE UMA FONTE DE ARCO ELÉTRICO PULSADA".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método para operar uma fonte de arco elétrico, de acordo com as cláusulas de pré-caracterização dasreivindicações 1, 8 e 9, e a uma fonte de arco elétrico de acordo com ascláusulas de pré-caracterização das reivindicações 34,43 e 45.Técnica Anterior

A pulsação das fontes de ar já é conhecida há um tempo relati- vãmente longo da técnica anterior, por exemplo, WO 02/070776 descreveem uma forma muito geral a pulsação das fontes de centelhas de modo adepositar várias camadas superduras incluindo TiSiN.

í

WO 03/057939 descreve uma fonte de centelhas na qual a cen-i i telha é inflamada através de um suprimento de alta tensão pulsada e a cen-

telha é alimentada através de um suprimento de alta corrente pulsada. Nes-se caso, a centelha é operada de maneira descontínua. Materiais iniciais sãocátodos metalicamente condutores, ligas condutoras e, além disso, carbonoe/ou semicondutores que podem ser vaporizados. A fonte de arco elétricodescrita aqui, entretanto, é difícil de fabricar e dispendiosa para operar, par- ticularmente para materiais de cátodo que são difíceis de processar, por cau-sa da geometria altamente complexa do corpo alvo.

US 6.361.663 descreve uma fonte de arco elétrico com um cáto-do composto de material eletricamente condutor, que é operado em umaforma pulsada ou pulsada-modulada com correntes de pico de até 5 kA e25 com uma corrente de base de 100 A, por exemplo. Essa fonte também édifícil de fabricar e dispendiosa para operar como um resultado do seu proje-to com um túnel magnético e um ânodo que é completamente circundadopelo cátodo.

O depósito das camadas eletricamente isoladas por meio do de- pósito de vapor por centelha catódica já é conhecido, por exemplo, US5.518.597 descreve a produção de tais camadas usando um processo reati-vo. Nesse caso, as superfícies a serem revestidas são dispostas fora deuma ligação ótica na superfície alvo ativa, que nesse caso é usada de modosinônimo com a superfície de depósito do vapor do cátodo. Depois do bom-beamento, a pressão do processo é ajustada usando gás inerte. Durante oprocesso de revestimento, o oxigênio é introduzido na proximidade imediata da superfície a ser revestida, para ser preciso somente em uma taxa tal queele é consumido durante a operação e uma pressão estável pode ser manti-da. Isso coincide com a visão conhecida de outros documentos da técnicaanterior também, que a introdução do gás reativo na proximidade do substra-to é importante para reduzir a oxidação do alvo e para estabilizar a descarga da centelha. Como uma medida adicional de modo a evitar as interrupçõesdo processo resultantes de uma formação indesejável de camadas isolantesno ânodo, o ânodo é preferivelmente mantido em uma temperatura de apro-ximadamente 1200°C em US 5.518.597, e deve ser fabricado de metal refra-tário dispendioso, isto quer dizer oneroso. Todos esses métodos têm o aspecto comum que medidas espe-

ciais devem ser adotadas quando usando gases reativos que reagem rapi-damente com o material ou materiais sendo vaporizados formando uma ca-mada isolante, de modo, por um lado, a não contaminar a superfície ativa doalvo ou do ânodo, enquanto por outro lado, evitando a formação de gotículas

indesejáveis. Além do aquecimento do ânodo e do suprimento e da mediçãoprecisa do gás reativo na proximidade imediata da superfície a ser revestidaque foram mencionados, medidas tal como essas incluem a diluição do gásreativo com uma alta proporção do gás inerte.

Nesse caso, cuidado particular deve ser tomado para garantir que a superfície do alvo fique metalicamente exposta, ou que sua condutivi-dade corresponda pelo menos com essa de um semicondutor. Os gradientesde temperatura positivos dos semicondutores na área do local do arco resul-tam reconhecidamente em condutividade suficientemente boa de modo apermitir que a centelha queime, mas a tendência maior associada com essa da centelha queimar continuamente leva normalmente à maior formação derespingo do que no caso de superfícies alvo metalicamente condutoras. Umafaixa de opções relacionadas com isso é também conhecida da técnica ante-rior. Por exemplo, como mencionado acima, as fontes podem ser dispostasfora da linha de conexão ótica na superfície alvo, embora isso restrinja dras-ticamente o rendimento do material alvo e a taxa de revestimento. Camposmagnéticos podem ser aplicados adicionalmente ou por conta própria, gui- ando somente o componente de vapor ionizado para as superfícies a seremrevestidas, enquanto gotículas eletricamente neutras ficam presas nas su-perfícies de colisão. Exemplos disso são filtros magnéticos curvados, lentesmagnéticas e similares.

Uma maneira adicional para reduzir o respingo é interromper brevemente o suprimento de corrente, com as centelhas sendo reacendidas,por exemplo, controladas por meio de um feixe de laser, em um ponto dife-rente em cada caso na superfície alvo ativa. Esse método é usado em parti-cular no campo do depósito de centelha catódica do carbono, embora eletambém seja usado para ligas compostas de metal.

Todas essas medidas, bem como as combinações dessas medi-das que são da mesma forma conhecidas, têm o aspecto comum de com-plexidade técnica adicional considerável e/ou uma redução majoritária nataxa de revestimento. Entretanto, se um revestimento isolante é formado nasuperfície alvo, então ainda não foi possível atingir um processo estável, mesmo com as medidas mencionadas acima.Descrição da Invenção

Um objetivo da presente invenção é prover, portanto, um métodopor meio do qual é também possível produzir camadas isolantes usando fon-tes de arco elétrico convencionais, sem quaisquer medidas adicionais com- plexas e nas condições de processo estável.

Esse objetivo é atingido por um método de acordo com a s rei-vindicações 1, 8 e 9 com uma fonte de arco elétrico de acordo com as rei-vindicações 34, 43 e 45. Modalidades inventivas adicionais são descritas nasreivindicações dependentes, que podem ser usadas individualmente ou po- dem ser combinadas, onde isso é tecnicamente conveniente.

De maneira surpreendente, foi possível mostrar que um proces-so de arco elétrico estável pode ser realizado por uma aplicação simultâneade uma corrente contínua no qual uma corrente pulsada ou corrente alterna-da é sobreposta, mesmo se a superfície alvo é pelo menos parcialmente co-berta por um revestimento isolante.

Por meio de exemplo, foi possível operar um alvo de alumínio por várias horas em uma atmosfera de oxigênio puro sem quaisquer medi-das adicionais. Durante esse processo, uma elevação foi observada na ten-são no alvo, porém essa elevação estabilizou dentro de minutos e não levouà interrupção ou à instabilidade do processo de arco elétrico. A camada dooxido de alumínio que é depositada durante esse processo em um substrato posicionado diretamente em frente do alvo exibiu uma redução considerávelcompletamente inesperada nas falhas de superfície causadas pelas gotícu-las aderentes, em comparação com uma camada de alumínio metálica de-positada nas mesmas condições. Resultados similares foram também atingi-dos pela operação de alvos de cromo ou titânio, e alvos metálicos compos- tos desses materiais com um alto conteúdo de silício, até mesmo acima de50%, em uma atmosfera de oxigênio puro ou nitrogênio puro. Ém todos oscasos, o alvo pôde reacender sem quaisquer problemas em uma atmosferade gás reativo, depois que um revestimento isolante completo foi formado nasuperfície, mesmo seguinte a interrupções do processo e pôde ser operado com formação reduzida de gotícula. Nesse modo pulsado, a operação emuma atmosfera de gás reativo puro e com o revestimento da superfície alvopelo gás reativo ou sua reação com a superfície alvo, levaram a melhor qua-lidade de camada com formação reduzida de gotícula.

Em comparação com a operação dos alvos sem um revestimen- to isolante, foi verificado que a proporção do gás reativo deve ser escolhidapara ser pelo menos suficientemente alta que a tensão da fonte aumenta porpelo menos 10%, mais preferivelmente por pelo menos 20% em comparaçãocom a operação sem um revestimento isolante. A elevação na tensão dafonte é fundamentalmente dependente do gás reativo e do material alvo u- sado. Quanto mais altas as características de isolamento do composto oucompostos produzidos do material alvo e do gás reativo na superfície alvo,maior a diferença na tensão da fonte normalmente se torna, mesmo se não édiretamente possível produzir uma relação matemática direta nesse casograças aos numerosos padrões de reação e restrições específicos da super-fície e específicos do material.

Nesse caso, os gases seguintes são adequados, por meio deexemplo, como gases reativos: oxigênio, acetileno de nitrogênio, metano,silanos tal como tetrametilsilano, trimetilalumínio, diborano ou, em princípio,todos os gases contendo oxigênio, nitrogênio, silício, boro ou carbono. Essemétodo é particularmente adequado para processos com altos fluxos de gásreativo, no qual a proporção do gás reativo é escolhida para ser maior do que essa do gás inerte, por exemplo, ser maior do que 70% e em particularmaior do que 90%. Entretanto, como mencionado acima, processos podemtambém ser vantajosamente executados em uma atmosfera pura, quer dizeruma atmosfera contendo 100% de gás reativo.

Em princípio, nesse caso, o material alvo pode ser qualquer ma-terial que forma revestimentos isolantes correspondentes, por exemplo,composto de oxido, nitreto, boreto, silicieto, carbeto ou uma mistura doscompostos mencionados com os gases acima mencionados na superfície deum alvo operado como descrito acima. Entretanto, os materiais seguintessão particularmente adequados para a produção de camadas duras, cama-das de barreira e camadas decorativas: metais de transição do IVo, Vo, VIogrupo na tabela periódica ou alumínio, boro, carbono ou silício, ou uma ligaou composto dos materiais acima mencionados, tais como TiAI, CrA1, Ti-A1Cr, TiSi, TaSi, NbSi, CrSi, WC. Entretanto, esse método pode também serusado para depósito de vapor mais simples de materiais puros com altos pontos de fusão tais como tungstênio, tântalo, nióbio e molibdênio.

De modo a reduzir o respingo mais, particularmente quando umalvo é operado em uma atmosfera contendo oxigênio, pode ser vantajosocomo descrito em US 6.602.390 que o material alvo seja composto de umaúnica fase cristalográfica.

Uma vantagem adicional da operação simultânea de uma fonte

de arco elétrico com uma corrente contínua e com uma corrente pulsada oucorrente alternada é obtida quando revestindo peças sensíveis à temperatu-ra, tais como aço endurecido, ligas de precipitação em uma base de bronzee de latão, ligas de alumínio-magnésio, plásticos e outros. Quando uma oumais fontes de arco elétrico são operadas com corrente contínua na proximi-dade da corrente de conservação, que é a menor corrente na qual a opera- ção estável de uma fonte de arco elétrico eletricamente condutora é aindapossível com um suprimento de força DC simples, a carga de temperaturanas peças a serem revestidas é admitidamente baixa, porém a taxa de re-vestimento é, ao mesmo tempo, insatisfatória para aplicações industriais. Ovalor da corrente de conservação ou da força de conservação é, nesse caso,

dependente do material alvo, da natureza da fonte do arco elétrico e da ope-ração da descarga, por exemplo, se essa é operada em um vácuo com ousem a adição dos gases inertes ou reativos. A condutividade adequada paragarantir a operação estável em correntes baixas é provida, por exemplo, porsuperfícies metalicamente expostas e por compostos tais como WC, TiN ou

CrN. Alvos de grafite ou silício nesse caso formam um caso limite, desdeque, por um lado, sua condutividade é admitidamente ainda adequada paraeles serem depositados com vapor por meio de um arco elétrico DC, porémpor outro lado, eles exibem uma tendência severa a queima de uma centelhalocalmente, assim levando a flutuações do plasma e formação rigorosa de

gotícula por qual razão, por exemplo, alvos de grafite são, hoje em dia, pre-ferivelmente operados em uma forma pulsada.

Se, em contraste, uma fonte é operada na proximidade de umacorrente de conservação DC e uma corrente pulsada é sobreposta nela aomesmo tempo, foi surpreendentemente verificado ser possível não somente

aumentar consideravelmente a taxa, mas também manter a carga de tempe-ratura baixa em comparação com o revestimento DC em uma taxa compará-vel. O componente DC é, nesse caso, vantajosamente ajustado para entre100 e 300%, de preferência entre 100 e 200%, da corrente de conservação,ou da força de conservação.

No caso das fontes como descrito em mais detalhes abaixo, uma

porcentagem da corrente de conservação tal como essa corresponde comum componente DC do fluxo de corrente em uma faixa entre 30 e 90 A, pre-ferivelmente entre 30 e 60 A. Nesse caso, em princípio, a fonte do arco elé-trico pode ser operada sem o gás do processo, mas preferivelmente com umgás de processo que contém somente gás reativo, somente gás inerte ouuma mistura de gás reativo e gás inerte. Nesse caso, em princípio, todos os materiais condutores e semi-

condutores podem ser usados como o material alvo, mas preferivelmenteesses como mencionados acima.

Nesse caso, os vários componentes de corrente podem ser apli-cados e produzidos em uma maneira conhecida. Por exemplo, o componen-te de corrente contínua pode ser produzido por um gerador de corrente con-tínua, e o componente de corrente pulsada ou alternada pode ser produzidopor um gerador de corrente pulsada ou alternada, com os dois geradoressendo conectados em paralelo ou em série entre a fonte do arco elétrico epelo menos um ânodo ou terra.

Uma outra opção é produzir os componentes de corrente contí-nua e corrente pulsada por meio de geradores de corrente pulsada ou alter-nada que são da mesma maneira alternados e são operados em uma formasobreposta e sincronizada. Além do mais e finalmente, também é possívelproduzir os componentes de corrente contínua e corrente pulsada por meio de um único gerador de corrente, que é cronometrado no secundário ou pri-mário.

Um procedimento tal como esse é de interesse particular paraaplicações industriais quando, por exemplo, peças que são submetidas aexigências particulares com relação à resistência ao desgaste e peças cujas superfícies são planejadas para ter características isolantes ou decorativas,precisam ser revestidas. Exemplos de camada para as quais métodos taiscomo esses são particularmente adequados são oxido de alumínio, nitretode alumínio, oxinitreto de alumínio, oxido de cromo, nitreto de cromo, oxini-treto de cromo, oxido de alumínio cromo, nitreto de alumínio cromo, oxinitre-to de aluminiocromo, oxicarbonitreto de aluminiocromo, oxido de silício, oxi-nitreto de silício nitreto de silício, oxido de alumínio silício, nitreto de alumíniosilício, oxinitreto de alumínio silício, nitreto de silício titânio, oxinitreto de silí-cio titânio, nitreto de silício tântalo, oxido de tântalo, oxinitreto de tântalo, ni-trato de silício tungstênio, nitreto de silício nióbio, carbeto de titânio, carbetode tungstênio, carbeto de silício tungstênio ou uma liga ou composto dosmateriais acima mencionados. Os materiais mencionados podem ser depositados como uma

camada única ou como uma seqüência de duas ou mais camadas com com-posição elementar, estequiometria e alinhamento cristalográfico variados,em cujo caso a espessura da camada do elemento da camada individualpode ser ajustada como exigido entre uns poucos nanometros e vários mi-

crômetros. Além disso, como aqueles versados na técnica podem estar cien-tes, camadas de adesão metálicas ou nítricas ou camadas de união compos-tas de compostos diferentes que, por exemplo, permitem uma transição gra-duada do material do substrato da peça para o material da camada podemtambém ser depositadas, por exemplo, antes das camadas mencionadas

acima. Camadas de adesão conhecidas são, por exemplo, Cr, Ti, CrN ouTiN. Camadas de união são listadas no exemplo 1.

Além disso, nos métodos tal como esses, uma polarização decorrente DC, pulsada ou alternada pode ser vantajosamente aplicada, e, seexigido, ser sincronizada com o gerador de corrente pulsada ou alternada da

fonte.

Nesse caso, mudanças na composição da camada e, portanto,sistemas de duas camadas ou múltiplas camadas com um perfil graduado ouescalonado, como exigido, da composição da camada podem ser deposita-dos em uma maneira conhecida por uma adição alternada de pelo menos

um gás inerte e pelo menos um gás reativo, ou por uma adição alternada depelo menos dois gases reativos, em ângulos retos à superfície da peça. Umapluralidade de fontes com um material alvo idêntico ou diferente pode serusada para essa finalidade.

Um método como descrito acima pode ser usado em uma ma-

neira similarmente vantajosa para operar uma fonte de arco elétrico quandouma fonte é usada para gravar a água-forte as superfícies da peça desdeque, nesse caso, a superfície é revestida até uma extensão considerável-mente menor com gotículas do que é o caso com superfícies alvo metálicas.Nesse caso, uma polarização de corrente DC, pulsada ou alternada é tam-bém aplicada nas peças, embora isso seja, de forma geral, consideravel-mente maior do que a polarização aplicada durante o revestimento. Por e- xemplo, tensões de substrato entre -50 e -2000 V, preferivelmente entre -200e -1500 V podem ser ajustadas nesse caso. De modo a aumentar a erosãoda gravura a água-forte, um gás de gravura a água-forte pode ser adicional-mente introduzido, contendo os seguintes componentes por meio de exem-plo, hélio, argônio, criptônio, oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, halogênio (por exemplo, cloro, flúor, bromo, iodo) ou um composto contendo halogênio.

Em todos os métodos mencionados acima, a taxa de revesti-mento e a energia introduzida na peça podem ser adaptadas ou reguladasajustando a largura do pulso, o pulso da corrente, a magnitude do pulso dacorrente ou pela razão ativa ou por uma combinação desses parâmetros.Uma opção adicional é aumentar a corrente da fonte DC, embora, por e-xemplo, isso não seja muito adequado para processos de baixa temperatura.

Peças que são adequadas para um método de revestimento ougravura a água-forte tal como esse incluem, em particular, ferramenta ecomponentes compostos de aços e metais de construção tais como cobre ebronzes de chumbo, latão e ligas especiais tais como ligas de alumínio-magnésio, metais duros, materiais cerâmicos tal como boronitreto, em parti-cular CBN, compostos de cermet e peças correspondentes que tenham sidopelo menos parcialmente providas com diamante ou superfícies cerâmicas.

Um campo de aplicação adicional para métodos tal como essesé o revestimento de peças compostas de silício ou outros materiais semi-condutores.

Foi verificado que o revestimento no modo de pulso descrito étambém adequado para isolar substratos para os quais nenhuma polariza-ção do substrato DC ou polarização do substrato pulsado DC em freqüên-cias relativamente baixas ou médias é conveniente.

Resumido na forma de palavras chave, um método como descri-to acima pode ser usado para realizar os seguintes efeitos vantajosos adi-cionais:

I. Um processo estável para a produção de camadas isolantespor meio de depósito de vapor por centelha sem qualquer respingo sendoformado evitando a oxidação completa/reação da camada.

2. Pela primeira vez, é possível trabalhar com um alvo de cente-

lha completamente contaminado. A reatividade, quer dizer, o componentereativo disponível, por exemplo, oxigênio quando depositando oxido de alu-mínio, pode ser aumentada trabalhando no modo completamente contami-nado ou em uma atmosfera de gás reativo pura, assim atingindo maior cres- cimento da camada.

3. Nem o estágio local ou de pressão na separação do alvo eárea de reação nem a separação complexa do respingo e vapor de ioniza-ção é necessário.

4. A orientação da centelha pode ser executada sem qualquer auxílio do campo magnético adicional.

5. A quantidade e o tamanho do respingo são reduzidos mesmocom um alvo contaminado.

6. A operação pulsada modulada torna possível trabalhar comcorrentes maiores, assim levando à maior ionização enquanto a carga térmi-

ca no alvo permanece a mesma ou é até mesmo reduzida.

7. Carbono e materiais semicondutores podem ser depositadoscom vapor, eficazmente sem qualquer respingo, sem reacendimento e orien-tação complexa da centelha.

8. Remoção mais uniforme das superfícies alvo condutoras, se- micondutoras e não condutoras.

9. Divisão mais fina da centelha, quer dizer, um número grandede pequenos locais de arco elétrico correndo rapidamente sobre a superfí-cie.

10. Ionização maior é atingida pelo uso de pulsos de corrente alta e pelo aumento na corrente do substrato associada com isso.

II. 0 controle do processo para depósito de vapor de centelhareativa é independente do revestimento alvo por camadas isolantes ou semi-condutoras. Isso permite que os gases reativos sejam misturados e permiteo uso de rampas para processos reativos, com isso sendo vantajoso nãosomente para a camada intermediária, mas também para a camada funcio-nal.

12. Um aumento na estabilidade do processo e uma janela de

processo mais ampla.

13. O uso de suprimentos de força elétrica conhecidos que per-mite uma ampla faixa de especificações para a corrente e a tensão (combi-nações econômicas versáteis possíveis, por exemplo, um suprimento de for-

ça DC de baixo custo para a carga básica).

14. A invenção garante que o plasma não é interrompido e assimque não existe mais qualquer necessidade de reacendimento repetido ouperiódico por meio da técnica complexa exigida para essa finalidade.

15. O método pode ser combinado com fontes de plasma adicio- nais; nesse contexto, deve ser feito referência em particular a excitação adi-cional por meio de um arco elétrico de baixa tensão operado ao mesmotempo, assim resultando em um aumento adicional na reatividade no casodo depósito da camada sobre o substrato.

Abordagens para Execução da Invenção

O texto seguinte descreve um procedimento típico para üm mé-

todo de revestimento de acordo com a invenção com um processo de reves-timento por centelha reativa. Oxido de alumínio foi depositado em várias pe-ças dessa maneira usando uma instalação de revestimento industrial do tipoRCS de Balzers Company, por exemplo, como descrito em EP 1 186 681

nas figuras 3 a 6 e coluna 7, linha 18 até a coluna 9, linha 25 da descrição,com base no exemplo descrito em detalhes no texto seguinte.

Além do processo de revestimento real, etapas de processo adi-cionais que se referem ao tratamento anterior e subseqüente dos substratostambém serão descritas brevemente, quando necessário. Muitas dessas e-

tapas, tal como a limpeza dos substratos, que é executada diferentementedependendo do material e do tratamento anterior, como conhecido para a-queles versados na técnica, podem variar amplamente, enquanto algumaspodem também ser omitidas, reduzidas, estendidas ou combinadas em al-guma outra maneira em certas circunstâncias.Exemplo 1

Depois que as peças foram inseridas em suportes que podem ser girados duas ou três vezes e são providos para essa finalidade, e os su-portes foram introduzidos na instalação de tratamento a vácuo, a câmara detratamento é bombeada para uma pressão de aproximadamente 10"2 Pa (10"4 mbar).

De modo a ajustar a temperatura do processo, um plasma de arco elétrico de baixa tensão (NVB), auxiliado pelo aquecimento da radiação,foi aceso entre uma câmara de cátodo, separada por um obturador e tendoum cátodo quente, e as peças conectadas de maneira anódica em uma at-mosfera de argônio/hidrogênio.

Os parâmetros de aquecimento seguintes foram ajustados nesse caso:

Descarga: LVA 150 A

Fluxo de argônio 50 sccm

Fluxo de hidrogênio 300 sccm

Pressão do processo 1,4 Pa (1,4 x 10'2 mbar)

Temperatura do substrato aproximadamente 500°C

Tempo do processo 45 minutos

Aqueles versados na técnica serão familiarizados com as alter-nativas a isso. Os substratos eram nesse caso, preferivelmente conectadoscomo um ânodo para o arco elétrico de baixa tensão, e eram de preferência adicionalmente pulsados em uma base unipolar ou bipolar.

A gravura a água-forte é iniciada como a próxima etapa do pro-cesso. Para essa finalidade, o arco elétrico de baixa tensão é acendido entreo filamento e o ânodo auxiliar. Nesse caso também, suprimento DC, um su-primento DC pulsado ou um suprimento MF ou RF operando com corrente alternada pode ser conectado entre as peças e o terra. Entretanto, as peçaspreferivelmente tinham uma voltagem de polarização negativa aplicada ne-las.Os seguintes parâmetros de gravura a água-forte foram ajusta-dos nesse caso:

Fluxo de argônio 60 sccm

Pressão do processo 0,24 Pa (2,4 x 10"3 mbar)

Descarga: LVA 150 A

Temperatura do substrato aproximadamente 500°C

Tempo do processo 30 minutos

De modo a garantir a estabilidade da descarga do arco elétricode baixa tensão durante a produção das camadas isolantes, ou um ânodoauxiliar condutor quente é usado ou um suprimento de alta corrente pulsadaé conectado entre o ânodo auxiliar e o terra, para todas as etapas de pro-cesso auxiliadas por LVA.

De modo a aumentar a resistência da adesão, a camada de CrNcom a espessura de aproximadamente 300 nanometros é aplicada pelo de-pósito de vapor com centelha, e pode ser auxiliada, se exigido, por ionizaçãoadicional pelo plasma do arco elétrico de baixa tensão também.

Nesse caso, os seguintes parâmetros de camada intermediáriaforam ajustados:

Fluxo de argônio 80 sccm

Fluxo de nitrogênio 200 sccm

Pressão do processo 0,8 Pa (8x10"3 mbar)

Corrente de fonte DC Cr 140 A

Polarização do substrato de-100V a-40V bipolar 36 jis

negativo e 4 |is de polarização positivaTemperatura do substrato aproximadamente 500°C

Tempo de processo 10 minutos

Para a transferência para a camada funcional real, durando a-proximadamente 5 minutos, as fontes do arco elétrico de alumínio tinhamcorrente de fonte DC de 60 A aplicada nelas, com o pólo positivo da fonteDC sendo conectado no anel do ânodo e terra. Além disso, pulsos DC unipo-lares são sobrepostos de um segundo suprimento de força elétrica conecta-do em paralelo, que é operado em 50 kHz. No presente exemplo, uma razãoativa simétrica compreendendo pulsos de 10 |as e pausas de [is foi usa-da, com correntes de até 150 A sendo geradas nos pulsos. Isso foi seguidopela introdução do oxigênio em 300 sccm, para ser preciso usando os parâ-metros listados na tabela. Depois que os alvos de alumínio foram iniciados e o fluxo de o-

xigênio foi estabelecido, a corrente de fonte no alvo de Cr é reduzida parazero em aproximadamente 10 minutos por meio de uma rampa, e o fluxo denitrogênio é reduzido ao mesmo tempo. O fluxo de argônio é então reduzidopara zero.

Os substratos são revestidos com a camada funcional real nogás reativo puro (nesse caso oxigênio). Desde que o oxido de alumínio re-sulta em camadas isolantes, um suprimento de polarização pulsado ou AC éusado.

Os parâmetros da camada funcional principais foram nesse caso ajustados como segue:

Fluxo de oxigênio 300 sccm

Pressão do processo 0,9 Pa (9x10'3 mbar)

Fonte DC: Al 60 A

Fonte da corrente pulsada: Al 150 A, 50 kHz, pulso de 10|is/pausa de 10 |is

Polarização do substrato permanece em -40V DC pul-

sado ou AC (50-350 kHz em cada caso)

Temperatura do substrato aproximadamente 500°C

Tempo de processo 60 a 120 minutos, experimen- tos individuais em 360 min

O processo de revestimento pode também ser executado simul-taneamente usando um arco elétrico de baixa tensão que foi aceso. Isso re-sulta em maior reatividade. Além do mais, o uso simultâneo do arco elétricode baixa tensão durante o processo de revestimento também tem a vanta- gem que o componente DC das fontes pode ser reduzido mais dependendoda magnitude da corrente de LVA. O processo de revestimento executadodessa maneira é estável através de várias horas. O alvo é coberto com umacamada de oxido lisa fina. A centelha se propaga mais suavemente do queno caso da operação sem um sinal pulsado adicional, e é dividida em umapluralidade de centelhas menores. A quantidade de respingo é considera-velmente reduzida.

Fontes de arco elétrico de Balzers Company com um diâmetro

alvo de 160 mm e uma espessura de 6 mm, e com um sistema de magnetoMAG 6 padrão, foram usadas como fontes de arco elétrico para a camadade adesão da mesma maneira como para a camada funcional. Em princípio,entretanto, qualquer fonte conhecida pode ser usada para um processo tal

como esse, contanto que uma unidade de suprimento de força elétrica apro-priada esteja conectada.

O processo descrito é a versão preferida desde que esse evitaexigências difíceis para o suprimento de força elétrica pulsada. Um supri-mento DC produz a corrente mínima ou a corrente de conservação para as

centelhas e o suprimento de alta corrente pulsado é usado para evitar res-pingos.

Exemplos adicionais para os parâmetros de depósito das cama-das funcionais são descritos em mais detalhes na tabela 1. Essencialmenteas mesmas etapas de limpeza, aquecimento e gravura a água-forte foram

executadas antes de tudo, e uma camada intermediária composta de CrN ouTiN foi depositada em uma maneira correspondendo com o exemplo 1. Ascamadas funcionais compostas de oxido de alumínio, nitreto de alumínio,oxido de cromo, nitreto de cromo, oxido de titânio e. nitreto de titânio foramentão produzidas, de acordo com os detalhes na tabela.

Uma camada puramente metálica foi depositada nos exemplos 2

e 8 de modo a comparar a influência da tensão de fonte pela cobertura comum revestimento isolante. Nesse caso, foi verificado que o revestimento comcamadas óxidas altamente isolantes resulta em particular em uma elevaçãoprincipal no componente DC da tensão da fonte. Nesse caso, a elevação da

contendo oxigênio fica entre aproximadamente 20 e 50% do valor da fontemetalicamente exposta operada no gás inerte puro. Mesmo o uso de nitro-gênio resulta em uma elevação na tensão da fonte, embora seus valoressejam menores, por exemplo, entre aproximadamente 10 e um máximo de30%. Em todos os casos, a aplicação simultânea de uma tensão pulsadaadmitidamente leva a uma redução minoritária na tensão da fonte DC em comparação com a operação puramente DC, porém o estado de tensão me-nor original de uma fonte metalicamente exposta, entretanto, nunca é alcan-çado novamente.

A faixa de freqüência preferida para a operação da fonte do arcoelétrico fica entre 5 e 50 kHz. Se requerido, entretanto, a fonte pode tambémser operada em freqüências menores descendentes até cerca de 0,5 kHz ouem altas freqüências até 1 MHz. Em freqüências até mesmo menores, a o-peração para o depósito das camadas isolantes se torna instável, enquantoem freqüências mais altas os custos do gerador se elevam para um nívelextremo.

Se camadas de união adicionais são desejáveis ou necessárias,então essas podem ser aplicadas ao invés das camadas de CrN ou outrasde adesão ou entre a camada de adesão e a camada funcional. Exemplosdisso, que podem ser vantajosos além desses já mencionados também parao depósito das camadas de cobertura óxidas, são oxicarbetos de titânio ecromo, bem como oxinitretos, oxissilicietos, nitretos de oxissilício e nitretosde silício de alumínio, cromo, titânio, tântalo, nióbio e zircônio.

A despeito da excelente resistência de adesão da adesão e ca-madas de união produzidas por meio do depósito de vapor por centelha ca-tódica, isso pode também ser realizado, como é conhecido para aqueles versados na técnica, por meio de outras técnicas de revestimento tais comoCVD, PECVD, lançamento ou pelo depósito de vapor por meio de arcos elé-tricos de baixa tensão de um cadinho conectado de maneira anódica. Nessecaso, em princípio, qualquer combinação de várias técnicas é possível, po-rém processos auxiliados por plasma, que garantem alta ionização, são pre- feridos por causa da melhor adesão que pode ser obtida dessa maneira.Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será explicada em mais detalhes no texto seguintecom referência às figuras que ilustram somente várias modalidades exem-plares, e nas quais:

Figura 1 mostra uma instalação de tratamento a vácuo com umafonte de arco elétrico Figura 2 mostra um suprimento de corrente DC e pulsada conec-

tado em paralelo

Figura 3 mostra superfícies alvo

Figura 4 mostra dois suprimentos de corrente pulsada conecta-dos em paralelo

Figura 5 mostra uma disposição com múltiplos ânodos

Figura 6 mostra suprimentos de força elétrica conectados em

série

Figura 7 mostra suprimentos de força elétrica conectados comum curto-circuito

Figura 8 mostra um suprimento de força elétrica cronometrado

secundário

Figura 9 mostra um suprimento de força elétrica cronometrado

primário

A instalação de tratamento a vácuo 1 ilustrada na figura 1 mos- tra, comparativamente, uma disposição conhecida da técnica anterior para aoperação de uma fonte de arco elétrico com um suprimento de força DC 13.A instalação 1 é equipada com uma plataforma de bomba 2 para criar o vá-cuo, suportes de substrato 3 para manter e fazer o contato elétrico com aspeças, que não são ilustradas em qualquer detalhe a mais aqui, bem como um suprimento de corrente de polarização 4, para aplicar uma assim cha-mada tensão de substrato nas peças. A última pode ser DC ou AC ou umsuprimento de tensão de substrato bipolar ou unipolar. Gás inerte ou gásreativo pode ser introduzido através de uma entrada de gás no processo 11,de modo a controlar a pressão do processo e a composição do gás na câ- mara de tratamento.

Os componentes da própria fonte de arco elétrico são um alvo 5com uma placa de resfriamento 12 localizada atrás dele, uma ponta de igni-ção 7 e um ânodo 6 que compreende o alvo. Uma chave 14 pode ser usadapara selecionar entre a operação flutuante do ânodo e do pólo positivo dosuprimento de força elétrica 13 e a operação com um potencial definido dezero ou de terra.

Aspectos opcionais adicionais da instalação de tratamento a vá-

cuo 1 são uma fonte de plasma adicional 9, nesse caso uma fonte para aprodução de LVA com um cátodo quente, com uma entrada de gás inerte 8,um ânodo auxiliar 10 e um suprimento de força elétrica adicional, que nãoserão descritos em mais detalhes aqui, para a operação do arco elétrico de baixa tensão entre a fonte de plasma 9 e o ânodo auxiliar 10 e, se requerido,bobinas 17 para focalização magnética do plasma de arco elétrico de baixatensão.

A figura 2 mostra uma fonte de arco elétrico que é operada comdois suprimentos de força elétrica conectados em paralelo, especificamente

um suprimento de força DC 13' e um suprimento de alta corrente pulsada 18,de modo a sobrepor um sinal de pulso unipolar ou bipolar na corrente contí-nua. Esse conjunto de circuito permite a operação estável de um processode depósito de vapor por centelha reativa mesmo para camadas isolantespara as quais, através do decorrer do tempo, o interior da instalação 1, o

ânodo auxiliar 10 e os suportes do substrato 3 são cheios com substratoscom uma camada isolante.

Se, para finalidades comparativas, um alvo 5 composto de alu-mínio puro é operado em uma atmosfera contendo argônio e oxigênio, ape-nas com um suprimento de força DC 13 como mostrado na figura 1, instabi-

lidades de processo ocorrerão mesmo depois de apenas uns poucos minu-tos, levando ao término do processo com um alto fluxo de oxigênio. No pro-cesso, um revestimento será produzido como mostrado na figura 3a no alvo5, com grandes ilhas com um tamanho de vários milímetros e compostas dematerial isolante. As camadas depositadas nas superfícies da peça serão

muito ásperas e não proverão o isolamento completo, desde que isso obvi-amente não resulta em uma reação contínua da grande quantidade de res-pingo metálico. Se, em contraste, um alvo 5 é operado em uma atmosferacontendo oxigênio em condições que são de outra maneira as mesmas, comum método de acordo com a invenção como na figura 2, uma superfície deoxido de alumínio que prove isolamento mas é completamente uniforme seráformada, como mostrado na figura 3b, O processo pode ser executado atra- vés de um período de horas, pode ser interrompido e pode ser reassumidocom um alvo que foi contaminado dessa maneira. Ao mesmo tempo, issoleva a uma redução considerável no respingo na superfície da peça.

Opções adicionais e disposições para a operação de pulso mo-dulado de uma fonte de arco elétrico serão descritas no texto seguinte, A

figura 4 mostra dois suprimentos de força DC 18' e 18" conectados em para-lelo, que são pulsados em uma forma sincronizada preferida. Por meio deexemplo, essa disposição tem uma série de vantagens quando operada naforma unipolar. Por exemplo, quando operada com a mesma largura de pul-so, o tempo entre dois pulsos pode ser escolhido para ser muito curto, assim

tornando possível ajustar uma razão ativa correspondentemente alta e umaduração de ciclo muito curta. A capacidade associada com isso de limitar osuprimento de energia por pulso, por exemplo, também como apropriadopara esse material alvo específico, torna possível evitar muito eficazmente aqueima permanente da centelha, e a formação de respingo é também neu-

tralizada.

Entretanto, mesmo quando operado em uma forma unipolar comas larguras do pulso diferentes e freqüências diferentes ou as mesmas fre-qüências, tal operação permite que as fases de ciclo individuais sejam ajus-tadas particularmente bem, e, portanto, permite um controle muito bom da

taxa de revestimento. Em princípio, suprimentos de força DC pulsados po-dem também ser substituídos por suprimentos melhores de corrente alterna-da. Entretanto, nesse caso, é mais difícil, por exemplo, obter sinais de umaforma específica e com um gradiente de borda específico.

Ao mesmo tempo, como é mostrado na figura 5, o conceito de

dois suprimentos de força elétrica 19,19" de maneira particularmente vanta-josa permite que uma pluralidade de ânodos 20,20' seja posicionada paraobter uma melhor distribuição do plasma na camada de revestimento. Issopermite que os elétrons sejam guiados de maneira melhor, assim tornandopossível aumentar a densidade do plasma e a reatividade do processo.

A figura 6 mostra uma fonte de arco elétrico que é alimentadapor dois suprimentos de força elétrica conectados em série 19', 19", pelo me- nos um dos quais é um suprimento pulsado ou AC. Essa disposição permiteque o controle da taxa para a fonte do arco elétrico seja adaptado particu-larmente de maneira fácil.

As modalidades exemplares adicionais se referem aos supri-mentos de força elétrica nos quais a corrente pulsada ou o componente dacorrente contínua é produzido por meio de tecnologia de suprimento de forçado modo alternado. No caso de suprimentos de força elétrica tal como es-ses, a ondulação, que é de outra maneira indesejável, do sinal DC resultantepode ser amplificada em uma tal maneira que um sinal que está de acordocom as exigências descritas acima é produzido na saída do suprimento de força elétrica. Por exemplo, como é ilustrado esquematicamente na figura 7,um suprimento de força elétrica cronometrado secundário pode ser usado,nesse caso, como um conversor elevador 21, ou, como é ilustrado na figura8, um suprimento de força elétrica que é da mesma maneira cronometradosecundário pode ser usado como um conversor redutor 21'. Em contraste, afigura 9 mostra um suprimento de força elétrica cronometrado primário 22para produzir o sinal desejado.

De todos os suprimentos usando tecnologia de suprimento deforça do modo alternado, o suprimento ilustrado na figura 8 é esse que podeser executado com a menor complexidade técnica, e que é, portanto, usado por preferência.

Listagem dos símbolos de referência

1 instalação de tratamento a vácuo

2 plataforma da bomba

3 suporte do substrato4 suprimento de corrente de polarização

5 alvo

6 ânodo7 ponta de ignição

8 entrada do gás inerte

9 fonte de plasma

10 ânodo auxiliar

11 entrada do gás do processo

12 placa de resfriamento

13,13' suprimento de força elétrica DC14 chave

17 bobinas do magneto18,18', 18" suprimento de corrente pulsada19,19', 19" suprimento de força elétrica20,20' ânodo

21 conversor elevador21' conversor redutor

22 suprimento de força elétrica cronometrado primário

Claims

1. Método para a operação de uma fonte de arco elétrico, noqual uma descarga de centelha elétrica é queimada ou operada em uma su-perfície de um alvo, com a descarga da centelha sendo alimentada ao mes- mo tempo com uma corrente contínua e com uma corrente pulsada ou alter-nada, caracterizado em que a superfície do alvo é pelo menos parcialmentecoberta por um revestimento isolante.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado emque o revestimento isolante é produzido pela operação da fonte em uma at- mosfera contendo gás reativo.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado emque o revestimento isolante resulta em um aumento no componente DC datensão da fonte por pelo menos 10%, de preferência por pelo menos 20%,em comparação com a operação com uma superfície sem um revestimento isolante.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado emque a atmosfera contendo gás reativo compreende pelo menos um dos se-guintes componentes, um gás contendo oxigênio, nitrogênio, silício, boro oucarbono, em particular oxigênio, nitrogênio, acetileno, metano, silano, tetra- metilsilano, tetrametilalumínio, diborano.

5. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado emque a proporção de gás reativo é maior do que essa do gás inerte, de prefe-rência maior do que 70%, além do mais preferivelmente maior do que 90%ou aproximadamente 100%.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado emque o material alvo compreende pelo menos um dos seguintes materiais: ummetal de transição do IVo, Vo, VIo grupo na tabela periódica ou alumínio, bo-ro, carbono ou silício, ou uma liga ou composto dos materiais acima mencio-nados, tais como TiAI, CrA1, TiA1 Cr, TiSi, TaSi, CrSi, WC.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado emque o revestimento isolante é composto de um oxido, nitreto, boreto, silicieto,carbeto do material alvo ou de uma mistura dos compostos do materialalvo mencionado.

8. Método para a operação de uma fonte de arco elétrico, naqual uma descarga de centelha elétrica é inflamada ou operada em uma su-perfície de um alvo, com a descarga da centelha sendo alimentada ao mes- mo tempo com uma corrente contínua e com uma corrente pulsada ou alter-nada, caracterizado em que o componente DC do fluxo da corrente é ajusta-do em uma faixa entre 100% a 300% de uma corrente de conservação, depreferência entre 100 e 200%.

9. Método para a operação de uma fonte de arco elétrico, naqual uma descarga de centelha elétrica é inflamada ou operada em uma su-perfície de um alvo, com a descarga da centelha sendo alimentada ao mes-mo tempo com uma corrente contínua e com uma corrente pulsada ou alter-nada, caracterizado em que o componente DC do fluxo da corrente é ajusta-do em uma faixa entre 30 e 90 A, de preferência entre 30 e 60 A.

10. Método de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, ca-racterizado em que gás reativo, gás inerte ou gás reativo e gás inerte é ousão adicionados.

11. Método de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, ca-racterizado em que o material alvo compreende pelo menos um dos materi- ais seguintes: um metal de transição do IVo, Vo, VIo grupo na tabela periódi-ca ou alumínio, boro, carbono ou silício, ou uma liga ou composto dos mate-riais acima mencionados, tais como TiAI, CrA1, TiA1 Cr, TiSi, TaSi, CrSi, WC.

12. Método de acordo com uma das reivindicações 1, 8 ou 9,caracterizado em que o material alvo é composto de uma fase cristalográfica única.

13. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado em que o componente de corrente contínua é produzido porum gerador de corrente contínua, e o componente de corrente pulsada oualternada é produzido por um gerador de corrente pulsada ou alternada, com os dois geradores sendo conectados em paralelo ou em série entre um cá-todo de arco elétrico e pelo menos um ânodo ou terra.

14. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, ca-racterizado em que o componente de corrente contínua e o componente decorrente pulsada são produzidos por dois geradores de corrente pulsada ealternada que são operados sobrepostos e sincronizados, com os dois gera-dores sendo conectados em paralelo ou em série entre um cátodo de arco elétrico e pelo menos um ânodo ou terra.

15. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, ca-racterizado em que os componentes de corrente contínua e de corrente pul-sada são produzidos por um gerador de corrente cronometrado secundário,com o gerador sendo conectado em paralelo ou em série entre um cátodo de arco elétrico e pelo menos um ânodo ou terra.

16. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, ca-racterizado em que os componentes de corrente contínua e de corrente pul-sada são produzidos por um gerador de corrente cronometrado primário,com o gerador sendo conectado em paralelo ou em série entre um cátodo de arco elétrico e pelo menos um ânodo ou terra.

17. Método de revestimento, caracterizado em que uma fonte dearco elétrico de acordo com uma das reivindicações precedentes é operadade modo a depositar uma ou mais camadas em uma peça.

18. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que a camada é composta de pelo menos um dos materi-ais seguintes: um metal de transição do IVo, Vo ou VIo grupo na tabela perió-dica e alumínio e seus compostos com oxigênio, nitrogênio, carbono, boroou silício.

19. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que a camada é composta de pelo menos um dos seguin-tes materiais: oxido de alumínio, nitreto de alumínio, oxinitreto de alumínio,oxido de cromo, nitreto de cromo, oxinitreto de cromo, oxido de alumíniocromo, nitreto de alumínio cromo, oxinitreto de aluminiocromo, oxicarbonitre-to de aluminiocromo, oxido de silício, nitreto de silício, oxinitreto de silício, oxido de alumínio silício, nitreto de alumínio silício, oxinitreto de alumíniosilício, nitreto de silício titânio, oxinitreto de silício titânio, nitreto de silício tân-talo, oxido de tântalo, oxinitreto de tântalo, nitreto de silício tungstênio, car-beto de silício tungstênio, nitreto de silício nióbio, carbeto de titânio, carbetode tungstênio ou uma liga ou composto dos materiais acima mencionados.

20. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 17,caracterizado em que uma polarização de corrente DC, pulsada ou alternada é aplicada na peça.

21. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 20,caracterizado em que uma polarização de corrente pulsada ou alternada éaplicada, sincronizada com a corrente pulsada ou corrente alternada da fon-te.

22. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 17,caracterizado em que pelo menos um gás inerte ou gás reativo é adicionadoem uma primeira taxa de fluxo pelo menos uma vez, e pelo menos um gásreativo adicional é a seguir adicionado em uma segunda taxa de fluxo, ouvice-versa, de modo a variar a composição da camada.

23. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 22,caracterizado em que a primeira taxa de fluxo é reduzida antes, durante oudepois do ajuste da segunda taxa de fluxo, e a segunda taxa de fluxo é ajus-tada de um pequeno valor para um valor mais alto ou vice-versa.

24. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 22, caracterizado em que o processo de adição ou ajuste é executado na formade uma rampa ou um degrau, de modo a produzir uma variação substanci-almente constante ou escalonada na composição da camada.

25. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 22,caracterizado em que uma camada com dois ou mais elementos de camadaé depositada aumentando e diminuindo alternadamente a primeira e a se-gunda taxas de fluxo.

26. Método de revestimento de acordo com a reivindicação 17,caracterizado em que uma pluralidade de fontes é operada ao mesmo tem-po, com material alvo idêntico ou diferente.

27. Método de gravura a água-forte para gravura a água-fortecom íons metálicos, caracterizado em que uma fonte de arco elétrico de a-cordo com uma das reivindicações 1 a 15 é operada com uma polarizaçãode corrente DC, pulsada ou alternada sendo aplicada, de modo a gravar aágua-forte pelo menos uma peça.

28. Método de gravura a água-forte de acordo com a reivindica-ção 27, caracterizado em que uma polarização PC entre -50 e -2000 V, de preferência entre-200 e-1500 V é ajustada na peça.

29. Método de gravura a água-forte de acordo com uma das rei-vindicações 27 ou 28, caracterizado em que um gás de gravura a água-forteadicional é introduzido.

30. Método de gravura a água-forte de acordo com a reivindica- ção 29, caracterizado em que o gás de gravura a água-forte contém pelomenos um dos seguintes componentes: hélio, argônio, criptônio, oxigênio,nitrogênio, hidrogênio, halogênio (por exemplo, cloro, flúor, bromo, iodo) ouum composto contendo halogênio.

31. Método de revestimento ou gravura a água-forte de acordo com uma das reivindicações 17 a 30, caracterizado em que a taxa de reves-timento e a energia introduzida na peça são ajustadas pelo ajuste de pelomenos um dos seguintes parâmetros: a largura de pulso do pulso da corren-te, a magnitude do pulso da corrente, a razão ativa.

32. Método de revestimento ou gravura a água-forte de acordo com uma das reivindicações 17 a 31, caracterizado em que a peça é umaferramenta ou um componente.

33. Método de revestimento ou gravura a água-forte de acordocom uma das reivindicações 16 a 28, caracterizado em que a peça é com-posta essencialmente de silício ou de algum outro material semicondutor.

34. Fonte de arco elétrico tendo um alvo (5) e pelo menos umeletrodo oposto (6,20,20') e uma unidade de suprimento de força elétrica queé conectada no alvo (5), caracterizada em que a unidade de suprimento deforça elétrica compreende pelo menos um primeiro suprimento de alta cor-rente pulsada (18,18') e um suprimento de força elétrica adicional (13',18").

35. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que a unidade de suprimento de força elétrica adicionalmentecompreende um suprimento de corrente DC (13'), que é projetado pelo me-nos para manter uma corrente de conservação.

36. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que a unidade de suprimento de força elétrica adicionalmentecompreende um suprimento de corrente DC (13'), que é projetado pelo me- nos para manter uma corrente de conservação.

37. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que a unidade de suprimento de força elétrica compreendeum segundo suprimento de alta corrente pulsada (18"), que pode ser sincro-nizado com a primeira fonte de arco elétrico pulsado tal que uma corrente de conservação com um sinal pulsado sobreposto pode ser ajustada.

38. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 36, ca-racterizada em que as fontes de arco elétrico pulsado (18',18") podem sersincronizadas tal que a corrente de conservação tem uma ou mais pausasde corrente de conservação em pausas de pulso individuais ou em todas as pausas de pulso, na qual nenhuma tensão é aplicada no alvo ou no eletrodo,em cujo caso as pausas da corrente de conservação podem ser ajustadaspara serem tão curtas que o plasma do arco elétrico não é extinto nas pau-sas.

39. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 37, ca- racterizada em que as pausas da corrente de conservação podem ser ajus-tadas entre 1 ns e 1 |ís, em particular entre 1 e 100 ns.

40. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que os primeiros suprimentos de alta corrente pulsada(18,18') e o suprimento de força elétrica adicional (13', 18") são conectados em paralelo ou em série.

41. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que os primeiros suprimentos de alta corrente pulsada(18,18') e o suprimento de força elétrica adicional (13', 18") são conectadosem paralelo ou em série.

42. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizada em que pelo menos os primeiros suprimentos de alta correntepulsada (18,18') ou pelo menos o suprimento de força elétrica adicional(13', 18") é conectado entre o alvo (5) e um eletrodo (6) que compreende oalvo, ou eletrodos adicionais (20,20').

43. Fonte de arco elétrico tendo um alvo (5) e pelo menos umeletrodo oposto (6,20,20') e uma unidade de suprimento de força elétrica que5 é conectada no alvo 5, caracterizada em que a unidade de suprimento deforça elétrica é um suprimento de força elétrica cronometrado secundário(21,21'). por meio do qual o sinal do suprimento de força elétrica cronome-trado secundário (21,21') é modulado tal que uma corrente de conservaçãoDC é produzida, com um sinal pulsado ou sinal AC sobreposto nela.

44. Fonte de arco elétrico de acordo com a reivindicação 42, ca-racterizada em que o suprimento de força elétrica cronometrado secundárioé na forma de um conversor redutor (21') ou um conversor elevador (21).

45. Fonte de arco elétrico tendo um alvo (5) e pelo menos umeletrodo oposto (6,20,20') e uma unidade de suprimento de força elétrica que é conectada no alvo (5), caracterizada em que a unidade de suprimento deforça elétrica é um suprimento de força elétrica cronometrado primário (22),por meio do qual o sinal do suprimento de força elétrica cronometrado primá-rio (22) é modulado tal que uma corrente de conservação DC é produzida,com um sinal pulsado ou sinal AC sobreposto nela.