CH627791A5 - Process for covering the surface of an electrically conductive article, plant for making use of the process and application of the process - Google Patents

Process for covering the surface of an electrically conductive article, plant for making use of the process and application of the process Download PDF

Info

Publication number
CH627791A5
CH627791A5 CH602678A CH602678A CH627791A5 CH 627791 A5 CH627791 A5 CH 627791A5 CH 602678 A CH602678 A CH 602678A CH 602678 A CH602678 A CH 602678A CH 627791 A5 CH627791 A5 CH 627791A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
enclosure
coating
cathodes
gas
covered
Prior art date
Application number
CH602678A
Other languages
French (fr)
Inventor
Michel Gantois
Henri Michel
Original Assignee
Michel Gantois
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michel Gantois filed Critical Michel Gantois
Publication of CH627791A5 publication Critical patent/CH627791A5/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Description

Le but de l'invention est de proposer un procédé de recouvrement de la surface d'une pièce conductrice de l'électricité par une couche épaisse et homogène de revêtement qui puisse être appliqué facilement à l'échelon industriel à des pièces de grandes dimensions et dans des conditions économiques, les couches de revêtement obtenues The object of the invention is to propose a method of covering the surface of an electrically conductive part with a thick and homogeneous layer of coating which can be easily applied on an industrial scale to large parts and under economic conditions, the coating layers obtained

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

devant, d'autre part, être fortement accrochées sur la pièce à recouvrir pour éviter l'écaillage. on the other hand, be strongly hung on the part to be covered to prevent chipping.

Dans ce but, l'invention a pour premier objet un procédé de recouvrement de la surface d'une pièce conductrice de l'électricité par une couche homogène de revêtement, caractérisé par le fait que la pièce conductrice à recouvrir est disposée à l'intérieur d'une enceinte remplie d'un gaz à pression comprise entre 0,1 et 15 Torr, à une distance inférieure à 50 mm d'un élément en matériau de revêtement, l'élément à recouvrir et l'élément en matériau de revêtement constituant deux cathodes distinctes, qu'on met les cathodes à des potentiels tels qu'il existe entre anode et cathodes des différences de potentiel comprises entre 200 et 1500 V et qu'on réalise le revêtement par une décharge anormale établie entre l'anode et les cathodes. For this purpose, the invention firstly relates to a method of covering the surface of an electrically conductive part with a homogeneous coating layer, characterized in that the conductive part to be covered is arranged inside an enclosure filled with a gas at a pressure between 0.1 and 15 Torr, at a distance of less than 50 mm from an element made of coating material, the element to be covered and the element made of coating material constituting two separate cathodes, that the cathodes are placed at potentials such that there are potential differences between 200 and 1500 V between anode and cathodes and that the coating is carried out by an abnormal discharge established between the anode and the cathodes.

L'invention a également pour objet une installation pour la mise en œuvre du procédé de recouvrement, caractérisée par le fait qu'elle comporte une enceinte reliée à des moyens de pompage et garnie intérieurement d'un bouclier thermique, deux arrivées de courant pour le support et l'alimentation en courant de la pièce à recouvrir et de l'élément en matériau de revêtement, ces arrivées de courant étant reliées à au moins un générateur électrique équipé de dispositifs de coupure d'arcs. The invention also relates to an installation for implementing the recovery process, characterized in that it comprises an enclosure connected to pumping means and internally lined with a heat shield, two current inlets for the support and the current supply of the part to be covered and of the element of coating material, these current inlets being connected to at least one electric generator equipped with arc cutting devices.

Finalement, l'invention concerne également une application du procédé. Finally, the invention also relates to an application of the method.

On va maintenant décrire une opération de revêtement réalisée selon le procédé de l'invention, cette opération étant réalisée dans l'installation représentée schématiquement et à titre d'exemple sur la figure jointe en annexe. We will now describe a coating operation carried out according to the method of the invention, this operation being carried out in the installation shown schematically and by way of example in the attached figure.

La figure unique représente l'installation de revêtement, en élévation, l'enceinte étant ouverte dans sa partie frontale pour montrer la disposition des divers éléments à l'intérieur de l'installation. The single figure shows the coating installation, in elevation, the enclosure being open in its front part to show the arrangement of the various elements inside the installation.

On désire effectuer un revêtement de carbure de chrome sur une plaque d'acier à 0,30% de carbone. It is desired to carry out a coating of chromium carbide on a steel plate containing 0.30% carbon.

Pour cela, on dispose cette plaque 1 d'acier au carbone à l'intérieur d'une enceinte 2 à l'extrémité d'une arrivée de courant 3 reliée par l'intermédiaire d'un passage isolant 4 à un générateur de courant 5. L'enceinte est reliée, d'une part, à une pompe 6 et, d'autre part, à une arrivée de gaz 7 reliée à une source d'argon. Le pompage et l'arrivée d'argon sont réglés de telle sorte que la pression dynamique à l'intérieur de l'enceinte soit maintenue à 3 Torr. L'extrémité de l'arrivée 7 de gaz inerte porte, d'autre part, l'anode 8. L'intérieur de l'enceinte est, d'autre part, doublée par un bouclier thermique 9 permettant d'éviter les échanges par rayonnement entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte. For this, we have this plate 1 of carbon steel inside an enclosure 2 at the end of a current inlet 3 connected via an insulating passage 4 to a current generator 5 The enclosure is connected, on the one hand, to a pump 6 and, on the other hand, to a gas inlet 7 connected to a source of argon. The pumping and arrival of argon are regulated so that the dynamic pressure inside the enclosure is maintained at 3 Torr. The end of the inert gas inlet 7 carries, on the other hand, the anode 8. The interior of the enclosure is, on the other hand, doubled by a heat shield 9 making it possible to avoid exchanges by radiation between the interior and exterior of the enclosure.

Une seconde arrivée de courant 10 identique à l'arrivée 3 est, d'autre part, reliée à un générateur 12 du même type que le générateur 5 et porte à son extrémité recourbée une plaque 14 en alliage fer/chrome à 36% de chrome. La plaque à recouvrir 1 et la plaque en ferrochrome 14 disposées l'une en face de l'autre parallèlement sont espacées d'une distance de 12 mm. A second current inlet 10 identical to the inlet 3 is, on the other hand, connected to a generator 12 of the same type as the generator 5 and carries at its bent end a plate 14 of iron / chromium alloy with 36% chromium . The plate to be covered 1 and the ferrochrome plate 14 arranged one opposite the other in parallel are spaced at a distance of 12 mm.

En début d'opération, après avoir disposé la plaque à recouvrir et la plaque de ferrochrome sur les arrivées de courant à l'intérieur de l'enceinte, on fait le vide dans l'enceinte grâce à la pompe 6 et l'on envoie un courant d'argon par l'arrivée de gaz 7, le pompage et l'arrivée de gaz étant alors réglés de façon que la pression s'établisse à 3 Torr. On met alors en fonctionnement les générateurs 5 et 12 qui alimentent en courant électrique les plaques 1 et 14 qui joueront le rôle de deux cathodes distinctes, le potentiel de la plaque à recouvrir 1 étant maintenu à une valeur de 450 à 500 V et le potentiel de la plaque 14 en alliage fer/chrome étant maintenu à une valeur de 600 V par rapport à l'anode 8. At the start of the operation, after having placed the plate to be covered and the ferrochrome plate on the current arrivals inside the enclosure, a vacuum is created in the enclosure using the pump 6 and sent a stream of argon through the gas inlet 7, the pumping and the gas inlet then being adjusted so that the pressure is established at 3 Torr. We then put into operation the generators 5 and 12 which supply electric current to the plates 1 and 14 which will play the role of two separate cathodes, the potential of the plate to be covered 1 being maintained at a value of 450 to 500 V and the potential of the plate 14 of iron / chromium alloy being maintained at a value of 600 V relative to the anode 8.

Lorsque le courant est établi entre l'anode et les cathodes, il se produit une intense ionisation du gaz de l'enceinte au voisinage des deux cathodes qui se trouvent bombardées de façon intense par les ions positifs créés. When the current is established between the anode and the cathodes, there occurs an intense ionization of the gas of the enclosure in the vicinity of the two cathodes which are bombarded intensely by the positive ions created.

La plaque 1 s'échauffe sous l'effet du bombardement ionique et sa température s'établit à 900° C. Plate 1 heats up under the effect of ion bombardment and its temperature is established at 900 ° C.

627791 627791

Le générateur fournit alors une densité de puissance à cette plaque de l'ordre de 4 à 5 V/cm2. The generator then supplies a power density to this plate of the order of 4 to 5 V / cm2.

La température de la plaque 14 s'établit dans le même temps à une température de 125°C et la densité de puissance fournie à cette plaque 14 est de l'ordre de 30 W/cm2. The temperature of the plate 14 is established at the same time at a temperature of 125 ° C and the power density supplied to this plate 14 is of the order of 30 W / cm2.

Après 1 h de maintien dans les conditions décrites précédemment, on observe sur la face de la plaque 1 en vis-à-vis de la plaque 14 le dépôt d'une couche d'un alliage de chrome à 56% de chrome sur une épaisseur de 80 (j.. After 1 hour of maintenance under the conditions described above, we observe on the face of the plate 1 opposite the plate 14 the deposition of a layer of a chromium alloy with 56% chromium over a thickness from 80 (d ..

Il s'est donc produit un transfert de matière entre la plaque 14 jouant le rôle d'émetteur et la plaque 1 jouant le rôle de récepteur. There has therefore been a transfer of material between the plate 14 playing the role of emitter and the plate 1 playing the role of receiver.

Pendant toute l'opération de revêtement, il s'est établi, entre l'anode et les cathodes, une décharge luminescente en régime anormal, la formation d'arcs étant évitée grâce à un dispositif de coupure d'arcs associé à chacun des générateurs 5 et 12. During the entire coating operation, there is established, between the anode and the cathodes, a luminescent discharge under abnormal conditions, the formation of arcs being avoided by means of an arc cutting device associated with each of the generators. 5 and 12.

Des thermocouples sont disposés dans le récepteur 1 et l'émetteur 14 de façon à contrôler leur température qu'on peut fixer à un certain niveau par réglage des paramètres électriques relatifs aux générateurs 5 et 12. Thermocouples are placed in the receiver 1 and the emitter 14 so as to control their temperature which can be fixed at a certain level by adjusting the electrical parameters relating to the generators 5 and 12.

Au cours de la décharge anormale établie entre l'anode et les cathodes, il se produit une intense ionisation du gaz circulant dans l'enceinte au voisinage des cathodes et un bombardement intensif des deux cathodes par les ions positifs créés. During the abnormal discharge established between the anode and the cathodes, there is an intense ionization of the gas circulating in the enclosure in the vicinity of the cathodes and an intensive bombardment of the two cathodes by the positive ions created.

L'échauffement de l'émetteur à une température élevée (1250°C) sous la pression réduite régnant dans l'enceinte produit une vaporisation du métal de l'émetteur qui vient se déposer sur le récepteur 1. En même temps, le bombardement intensif par des ions à forte énergie de l'émetteur provoque la pulvérisation de particules de métal arrachées à l'émetteur, ces particules étant projetées et entraînées sur le récepteur disposé à proximité de l'émetteur. The heating of the transmitter to a high temperature (1250 ° C) under the reduced pressure prevailing in the enclosure produces a vaporization of the metal of the transmitter which is deposited on the receiver 1. At the same time, the intensive bombardment by high energy ions from the emitter causes the atomization of metal particles torn from the emitter, these particles being projected and entrained on the receiver placed near the emitter.

Contrairement aux procédés connus antérieurement, c'est donc à la fois par évaporation sous pression réduite et par pulvérisation cathodique que se produit le dépôt de chrome sur le récepteur. Unlike the previously known methods, it is therefore both by evaporation under reduced pressure and by sputtering that the chromium deposit occurs on the receptor.

Dans le matériau de l'émetteur, les atomes de fer et de chrome sont liés par liaison fer/fer, par liaison chrome/chrome et par liaison fer/chrome, et il semble, d'après les résultats obtenus, l'alliage chrome déposé étant beaucoup plus riche en chrome que l'alliage de l'émetteur, que les liaisons atomiques chrome/chrome sont détruites de préférence aux liaisons avec le fer. In the emitter material, the iron and chromium atoms are linked by iron / iron bond, by chromium / chromium bond and by iron / chromium bond, and it seems, from the results obtained, the chromium alloy deposited being much richer in chromium than the alloy of the emitter, that the atomic bonds chromium / chromium are destroyed in preference to the bonds with iron.

On voit que l'originalité du procédé repose dans l'utilisation du régime de décharge anormale, qu'on évitait jusqu'ici d'utiliser en pulvérisation cathodique à cause du risque de création d'arcs et dans l'utilisation de deux cathodes distinctes constituant l'une l'émetteur, l'autre le récepteur. We see that the originality of the process lies in the use of the abnormal discharge regime, which until now has been avoided using sputtering because of the risk of creating arcs and in the use of two separate cathodes. one constituting the transmitter, the other the receiver.

D'autre part, réchauffement du récepteur sous l'effet du bombardement ionique crée une zone favorable à la pénétration de la couche de revêtement pour son accrochage sur le substrat. On the other hand, heating of the receiver under the effect of ion bombardment creates a zone favorable to the penetration of the coating layer for its attachment to the substrate.

Il est à noter que, dans le procédé décrit, les différences de potentiels utilisées sont très inférieures à celles utilisées dans le cas de la pulvérisation cathodique mais que, par contre, la pression résiduelle dans l'enceinte, de l'ordre de quelques torrs, est très supérieure à celle qui est utilisée en pulvérisation cathodique. It should be noted that, in the process described, the potential differences used are much lower than those used in the case of sputtering but that, on the other hand, the residual pressure in the enclosure, of the order of a few torrs , is much higher than that used in sputtering.

Il en résulte que l'intensité du courant entre anode et cathodes est très supérieure à celle qu'on enregistre dans le cas de la pulvérisation cathodique. As a result, the intensity of the current between the anode and the cathodes is much higher than that recorded in the case of sputtering.

Une fois que le revêtement de chrome adhérent et épais est obtenu sur la plaque 1, on passe à une deuxième phase du traitement, consistant en un traitement de diffusion pour la production de carbure de chrome à partir de la couche de chrome déposée et du carbone contenu par l'acier. Once the adherent and thick chromium coating is obtained on the plate 1, we pass to a second phase of the treatment, consisting of a diffusion treatment for the production of chromium carbide from the deposited chromium layer and the carbon. contained by steel.

Dans ce but, on maintient le potentiel cathodique et la densité de puissance du récepteur 1 à des valeurs identiques à ce qu'elles étaient lors de la première phase du traitement de revêtement, ce récepteur ayant une température qui se stabilise à 900° comme dans le traitement précédent. On coupe l'alimentation de l'émetteur 14 et l'on maintient les conditions d'alimentation du récepteur pendant une durée de 10 à 15 h, ce récepteur restant à une température constante de 900°. Pendant ce traitement de diffusion, se produit une For this purpose, the cathodic potential and the power density of receiver 1 are maintained at values identical to what they were during the first phase of the coating treatment, this receiver having a temperature which stabilizes at 900 ° as in the previous treatment. The supply to the transmitter 14 is cut off and the supply conditions for the receiver are maintained for a period of 10 to 15 hours, this receiver remaining at a constant temperature of 900 °. During this diffusion processing, a

3 3

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

627 791 627,791

4 4

interaction entre le carbone de l'acier et le chrome de la couche déposée, ce qui a pour effet de créer une couche de carbure de chrome à la surface de la pièce 1. interaction between the carbon of the steel and the chromium of the deposited layer, which has the effect of creating a layer of chromium carbide on the surface of the part 1.

Il est à remarquer que le traitement par diffusion du récepteur 1 peut s'effectuer sans qu'il y ait à enlever la pièce 1 de son support 3 et que ce traitement peut se réaliser dans des conditions économiques en ce qui concerne la consommation d'énergie, puisque les pertes de chaleur par convection et conduction sont presque nulles et que les pertes de chaleur par rayonnement de la plaque 1 sont limitées à un minimum grâce au bouclier thermique 9 disposé à l'intérieur de l'enceinte. It should be noted that the treatment by diffusion of the receiver 1 can be carried out without removing the part 1 from its support 3 and that this treatment can be carried out under economic conditions as regards the consumption of energy, since the heat losses by convection and conduction are almost zero and that the heat losses by radiation from the plate 1 are limited to a minimum thanks to the heat shield 9 disposed inside the enclosure.

Le procédé décrit permet donc d'obtenir, dans un premier temps, une couche de chrome épaisse et, dans un deuxième temps, une couche de carbure de chrome à la surface d'une pièce d'acier, dans des conditions particulièrement économiques et avec une grande fiabilité. The method described therefore makes it possible to obtain, firstly, a thick layer of chromium and, secondly, a layer of chromium carbide on the surface of a piece of steel, under particularly economical conditions and with high reliability.

Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, chacune des deux cathodes était réunie à un générateur de courant permettant la coupure d'arcs et la production d'une décharge luminescente anormale sans risque pour les pièces à traiter et, dans ce cas, la régulation indépendante des paramètres électriques des deux cathodes permettait une régulation indépendante des températures de l'émetteur et du récepteur. Cependant, il est possible d'avoir deux cathodes distinctes par le fait qu'elles sont constituées de matériaux différents reliées à un même générateur et donc portées à un même potentiel, le transport de matière d'une cathode vers l'autre étant essentiellement dû au fait que l'arrachement des constituants d'un des matériaux s'effectue préférentiellement à l'arrachement des constituants de l'autre matériau. Dans ce cas, cependant, on a l'inconvénient de ne pas pouvoir régler indépendamment les températures de chacune des deux cathodes. In the embodiment which has just been described, each of the two cathodes was connected to a current generator allowing the cutting of arcs and the production of an abnormal luminescent discharge without risk for the parts to be treated and, in this In this case, the independent regulation of the electrical parameters of the two cathodes enabled independent regulation of the temperatures of the emitter and the receiver. However, it is possible to have two separate cathodes by the fact that they are made of different materials connected to the same generator and therefore brought to the same potential, the transport of material from one cathode to the other being essentially due the fact that the tearing of the constituents of one of the materials is preferably carried out over the tearing of the constituents of the other material. In this case, however, there is the disadvantage of not being able to independently adjust the temperatures of each of the two cathodes.

Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, la pièce à recouvrir et l'émetteur de matière de revêtement étaient deux plaques planes disposées parallèlement en vis-à-vis; cependant, il est possible d'utiliser des pièces de forme quelconque, la seule exigence étant qu'il y ait une correspondance entre la forme de l'émetteur et la forme du récepteur afin que le parcours des particules de matières de revêtement soit sensiblement identique pour l'ensemble de la pièce à recouvrir. In the embodiment which has just been described, the part to be covered and the emitter of coating material were two flat plates arranged in parallel opposite; however, it is possible to use parts of any shape, the only requirement being that there is a correspondence between the shape of the emitter and the shape of the receiver so that the path of the particles of coating materials is substantially identical for the entire room to be covered.

Dans le cas du recouvrement interne d'un tube par exemple, la cathode réceptrice sera évidemment constituée par le tube, la cathode émettrice étant un cylindre plein ou un fil de forte section disposé suivant l'axe du tube. In the case of the internal covering of a tube for example, the receiving cathode will obviously be constituted by the tube, the emitting cathode being a solid cylinder or a wire of large section arranged along the axis of the tube.

La distance entre la surface externe du cylindre interne et la surface interne du cylindre creux devra être de toute façon inférieure à 50 mm pour l'obtention d'un revêtement de bonne qualité. Dans le cas où l'on voudrait obtenir directement un revêtement de carbure de chrome sans passer par la deuxième phase du procédé où l'on fait , diffuser le revêtement à l'intérieur de l'acier, par maintien du récepteur à haute température, on peut utiliser, comme gaz remplissant l'enceinte, un mélange de gaz inerte et d'un gaz contenant du 5 carbone, par exemple du méthane. Dans ce cas, on fera arriver par la tuyauterie 7 un mélange soigneusement dosé d'argon et de méthane dont l'ionisation au voisinage des cathodes provoquera une libération du carbone du méthane qui pourra ainsi réagir avec le chrome de l'émetteur lors du bombardement du récepteur pour la constitution io d'une couche de carbure de chrome directement à la surface de l'acier. Dans le cas où l'on ne consomme pas le gaz de l'enceinte, c'est-à-dire dans le cas de l'utilisation d'un gaz inerte qui ne participe pas à la constitution chimique du revêtement, il est possible théoriquement d'utiliser un gaz sous pression statique sans arrivée de 15 gaz et sans pompage pendant l'opération de.revêtement. Cependant, il semble préférable d'utiliser la méthode décrite dans l'exemple de réalisation, car cette technique permet un meilleur contrôle des fuites et de la propreté du gaz circulant dans l'enceinte. The distance between the external surface of the internal cylinder and the internal surface of the hollow cylinder must in any case be less than 50 mm to obtain a good quality coating. In the case where we would like to directly obtain a coating of chromium carbide without going through the second phase of the process in which we do, spread the coating inside the steel, by maintaining the receiver at high temperature, as a gas filling the enclosure, a mixture of inert gas and a gas containing carbon, for example methane, can be used. In this case, a carefully proportioned mixture of argon and methane will be brought in via piping 7, the ionization of which in the vicinity of the cathodes will cause a release of the carbon from the methane which will thus be able to react with the chromium of the emitter during the bombardment. of the receiver for the constitution of a layer of chromium carbide directly on the surface of the steel. In the case where the enclosure gas is not consumed, that is to say in the case of the use of an inert gas which does not participate in the chemical constitution of the coating, it is possible theoretically to use a gas under static pressure without gas inlet and without pumping during the coating operation. However, it seems preferable to use the method described in the exemplary embodiment, since this technique allows better control of the leaks and of the cleanliness of the gas circulating in the enclosure.

Les précisions qui ont été fournies concernant les potentiels 20 cathodiques de l'émetteur et du récepteur et la distance entre l'émetteur et le récepteur, dans le cas de la chromisation, constituent des valeurs optimalse dans l'application décrite; cependant, il est possible d'utiliser des valeurs un peu différentes tout en obtenant des conditions satisfaisantes pour la conduite du procédé et l'obtention 25 d'un revêtement de bonne qualité. The details which have been given concerning the cathode potentials of the transmitter and the receiver and the distance between the transmitter and the receiver, in the case of chromization, constitute optimal values in the application described; however, it is possible to use slightly different values while obtaining satisfactory conditions for carrying out the process and obtaining a coating of good quality.

C'est ainsi que, dans le cas du recouvrement d'un acier contenant 0,30 à 0,35% de carbone par une couche de chrome obtenue à partir d'un émetteur en alliage fer/chrome, dans une ambiance de gaz inerte, on pourra maintenir la pression du gaz inerte entre 1 et 5 Torr, 30 le potentiel cathodique du récepteur entre 450 et 500 V et le potentiel cathodique de l'émetteur entre 550 et 650 V, et enfin la distance entre émetteur et récepteur, c'est-à-dire entre leur surface active, entre 8 et 15 mm. Thus, in the case of the covering of a steel containing 0.30 to 0.35% of carbon by a layer of chromium obtained from an iron / chromium alloy emitter, in an atmosphere of inert gas , the pressure of the inert gas can be maintained between 1 and 5 Torr, 30 the cathode potential of the receiver between 450 and 500 V and the cathode potential of the transmitter between 550 and 650 V, and finally the distance between emitter and receiver, c '' i.e. between their active surface, between 8 and 15 mm.

Dans le cas d'un recouvrement direct par du carbure de chrome, 35 le gaz contenu dans l'enceinte étant constitué par un mélange de gaz inerte et d'un composé de carbone tel que le méthane, les différents paramètres mentionnés ci-dessus pourront être maintenus dans des intervalles identiques. In the case of direct covering with chromium carbide, the gas contained in the enclosure being constituted by a mixture of inert gas and a carbon compound such as methane, the various parameters mentioned above may be maintained in identical intervals.

Enfin, le procédé décrit s'applique non seulement à la production 40 de revêtement de chrome ou de carbure de chrome, mais encore à la production des autres revêtements métalliques ou non métalliques tels que des revêtements de titane, de carbure de titane, de bore, de tantale ou de vanadium. Finally, the process described applies not only to the production of coatings of chromium or chromium carbide, but also to the production of other metallic or non-metallic coatings such as coatings of titanium, titanium carbide, boron , tantalum or vanadium.

Dans tous les cas, on s'est aperçu qu'on a avantage à maintenir 45 les potentiels à des valeurs telles qu'il existe entre anode et cathodes des potentiels compris entre 300 et 800 V dans le cadre du procédé décrit où la pression résiduelle dans l'enceinte est de l'ordre de quelques torrs. In all cases, it has been seen that it is advantageous to maintain the potentials at values such that there exist between anode and cathodes potentials between 300 and 800 V in the context of the process described where the residual pressure in the enclosure is of the order of a few torrs.

R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims (13)

627791627791 1. Procédé de recouvrement de la surface d'une pièce conductrice de l'électricité par une couche homogène de revêtement, caractérisé par le fait que la pièce conductrice à recouvrir (1) est disposée à l'intérieur d'une enceinte (2) remplie d'un gaz à pression comprise entre 0,1 et 15 Torr, à une distance inférieure à 50 mm d'un élément en matériau de revêtement (14), l'élément à recouvrir (1) et l'élément en matériau de revêtement (14) constituant deux cathodes distinctes, qu'on met les cathodes à des potentiels tels qu'il existe entre anode (8) et cathodes (1,14) des différences de potentiel comprises entre 200 et 1500 V et qu'on réalise le revêtement par une décharge anormale établie entre l'anode (8) et les cathodes (1,14). 1. Method for covering the surface of an electrically conductive part with a homogeneous coating layer, characterized in that the conductive part to be covered (1) is arranged inside an enclosure (2) filled with a gas at a pressure between 0.1 and 15 Torr, at a distance of less than 50 mm from an element made of covering material (14), the element to be covered (1) and the element made of coating (14) constituting two distinct cathodes, that the cathodes are put at potentials such that there are between anode (8) and cathodes (1,14) potential differences between 200 and 1500 V and that one realizes coating with an abnormal discharge established between the anode (8) and the cathodes (1,14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les cathodes (1,14) sont mises à des potentiels pouvant varier indépendamment l'un de l'autre de façon à régler indépendamment la température de chacune des deux cathodes (1,14). 2. Method according to claim 1, characterized in that the cathodes (1,14) are set to potentials which can vary independently of one another so as to independently regulate the temperature of each of the two cathodes (1, 14). 2 2 REVENDICATIONS 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux cathodes (1,14) sont mises à un même potentiel mais qu'elles sont distinctes par le matériau les constituant. 3. Method according to claim 1, characterized in that the two cathodes (1,14) are set to the same potential but that they are distinct by the material constituting them. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on met en circulation le gaz dans l'enceinte et qu'on mesure la pression dynamique du gaz en un point du circuit du gaz. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas is circulated in the enclosure and that the dynamic pressure of the gas is measured at a point in the gas circuit. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le gaz remplissant l'enceinte (2) est de l'argon. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas filling the enclosure (2) is argon. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le gaz remplissant l'enceinte (2) comporte un constituant chimiquement actif. 6. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas filling the enclosure (2) comprises a chemically active constituent. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce à recouvrir (1) et l'élément de matériau de revêtement (14) ont des formes complémentaires de telle sorte que la distance entre la surface subissant le bombardement de l'émetteur et la surface à recouvrir du récepteur soit constante. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the part to be covered (1) and the element of coating material (14) have complementary shapes so that the distance between the surface undergoing bombardment of the transmitter and the surface to be covered by the receiver is constant. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on établit entre anode et cathodes des différences de potentiel entre 300 et 800 V. 8. Method according to claim 1, characterized in that establishes between anode and cathodes potential differences between 300 and 800 V. 9. Installation pour la mise en œuvre du procédé de recouvrement selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte une enceinte (2) reliée à des moyens de pompage (6) et garnie intérieurement d'un bouclier thermique (9), deux arrivées de courant (3,10) pour le support et l'alimentation en courant de la pièce à recouvrir (1) et de l'élément en matériau de revêtement (14), ces arrivées de courant étant reliées à au moins un générateur électrique (5,12) équipé de dispositifs de coupure d'arcs. 9. Installation for implementing the covering method according to claim 1, characterized in that it comprises an enclosure (2) connected to pumping means (6) and internally lined with a heat shield (9) , two current inlets (3.10) for the support and the current supply of the part to be covered (1) and of the element made of coating material (14), these current inlets being connected to at least one electric generator (5,12) equipped with arc cutting devices. 10. Application du procédé selon la revendication 1, au recouvrement de la surface d'une pièce en acier par une couche homogène de carbure de chrome, caractérisée par le fait qu'on dispose la pièce d'acier (1) à recouvrir à l'intérieur d'une enceinte (2) remplie d'un gaz à une pression comprise entre 1 et 5 Torr, à une distance comprise entre 8 et 15 mm d'un élément (14) en un alliage comportant du fer et du chrome, qu'on prévoit une anode (8), qu'on met la pièce d'acier (1) à recouvrir et l'élément en alliage fer/chrome (14) constituant deux cathodes distinctes (1,14) à des potentiels tels qu'il existe entre anode et cathodes des différences de potentiel comprises entre 450 et 500 V en ce qui concerne la pièce d'acier à recouvrir (1), et entre 550 et 650 V en ce qui concerne l'alliage fer/chrome (14) et qu'on dépose un revêtement par une décharge anormale établie entre l'anode (8) et les cathodes (1,14), ledit revêtement contenant principalement du chrome. 10. Application of the method according to claim 1, to cover the surface of a steel part with a homogeneous layer of chromium carbide, characterized in that the steel part (1) to be covered is arranged inside of an enclosure (2) filled with a gas at a pressure between 1 and 5 Torr, at a distance between 8 and 15 mm from an element (14) made of an alloy comprising iron and chromium, that an anode (8) is provided, that the steel part (1) to be covered and the iron / chromium alloy element (14) constituting two separate cathodes (1,14) are placed at potentials such that '' there are between anode and cathodes potential differences between 450 and 500 V with regard to the piece of steel to be covered (1), and between 550 and 650 V with regard to the iron / chromium alloy (14 ) and that a coating is deposited by an abnormal discharge established between the anode (8) and the cathodes (1,14), said coating containing mainly chromium. 11. Application selon la revendication 10, caractérisée en ce que la pièce en acier est en un acier contenant 0,30 à 0,35% de carbone et que l'épaisseur de la couche de carbure de chrome atteint environ 80 [». 11. Application according to claim 10, characterized in that the steel part is made of a steel containing 0.30 to 0.35% of carbon and that the thickness of the layer of chromium carbide reaches approximately 80 [». 12. Application selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que l'on maintient ladite pièce en acier (1) à haute température en la maintenant au même potentiel que dans la première phase et en coupant l'alimentation de la cathode (14) constituée par le matériau de revêtement en alliage fer/chrome. 12. Application according to claim 10 or 11, characterized in that said steel part (1) is maintained at high temperature by maintaining it at the same potential as in the first phase and by cutting off the supply to the cathode (14 ) consisting of the coating material of iron / chromium alloy. 13. Application selon la revendication 10, caractérisée en ce que le gaz qui remplit l'enceinte (2) est un mélange de gaz inerte et d'un composé gazeux du carbone. 13. Application according to claim 10, characterized in that the gas which fills the enclosure (2) is a mixture of inert gas and a gaseous carbon compound. Parmi les procédés de revêtement de pièces métalliques, on connaît des procédés physiques en phase gazeuse tels que l'évapora-tion sous vide et la pulvérisation cathodique qui sont mis en œuvre l'un et l'autre dans une enceinte contenant un gaz sous pression réduite qui peut participer, après ionisation, aux phénomènes physiques conduisant à la production du revêtement ou au contraire gêner le déroulement de ces phénomènes physiques. Dans ce dernier cas, on réduit la pression résiduelle dans l'enceinte au maximum. Among the processes for coating metal parts, physical processes in the gas phase are known, such as vacuum evaporation and sputtering, which are both implemented in an enclosure containing a gas under pressure. reduced which can participate, after ionization, in the physical phenomena leading to the production of the coating or on the contrary to hinder the course of these physical phenomena. In the latter case, the residual pressure in the enclosure is reduced to the maximum. Dans le cas de l'évaporation sous vide, où l'on porte le matériau de revêtement à haute température à l'intérieur d'une enceinte contenant également la pièce à recouvrir maintenue à ime température plus basse, la pression résiduelle dans l'enceinte doit se situer entre 10"4et 10-5 Torr. In the case of evaporation under vacuum, where the coating material is brought to high temperature inside an enclosure also containing the part to be covered maintained at a lower temperature, the residual pressure in the enclosure must be between 10 "4and 10-5 Torr. Le matériau de revêtement porté à haute température, par exemple par bombardement ionique ou par bombardement électronique, se vaporise et vient se déposer sur la surface de la pièce à recouvrir sur laquelle il se condense. The coating material brought to high temperature, for example by ion bombardment or by electronic bombardment, vaporizes and is deposited on the surface of the part to be covered on which it condenses. Outre sa mise en œuvre délicate, ce procédé ne permet pas d'obtenir rapidement et facilement des couches épaisses de revêtement. Besides its delicate implementation, this process does not allow thick layers of coating to be obtained quickly and easily. La pulvérisation cathodique, qui est un procédé utilisé à l'heure actuelle de façon assez courante, permet d'obtenir en peu de temps le dépôt de films minces (d'une épaisseur allant de quelques angströms à quelques microns). Ce procédé permet aussi bien le dépôt de métaux et d'alliages que de composés divers tels que les oxydes ou les sulfures. Cathode sputtering, which is a process currently used quite commonly, makes it possible to obtain in a short time the deposit of thin films (with a thickness ranging from a few angstroms to a few microns). This process allows the deposition of metals and alloys as well as various compounds such as oxides or sulfides. Dans le cas de la pulvérisation cathodique, on dispose à l'intérieur d'une enceinte renfermant un gaz, généralement un gaz inerte tel que l'argon, à une pression résiduelle de l'ordre de 10"3 Torr, une cathode en matériau de revêtement et on établit entre cette cathode et une anode qui peut être l'enceinte elle-même une différence de potentiel de quelques milliers de volts, par exemple 5000 V, la pièce à recouvrir étant disposée à une distance de quelques centimètres de la cathode en matériau de revêtement, cette distance pouvant aller jusqu'à 15 à 20 cm. In the case of sputtering, a cathode made of material is placed inside a chamber containing a gas, generally an inert gas such as argon, at a residual pressure of the order of 10 "3 Torr. of coating and a potential difference of a few thousand volts, for example 5000 V, is established between this cathode and an anode which may be the enclosure itself, the part to be covered being placed at a distance of a few centimeters from the cathode in covering material, this distance being up to 15 to 20 cm. On a ainsi créé un tube à décharge à l'intérieur duquel on provoque une ionisation du gaz, les ions positifs venant bombarder la cathode. Sous l'effet des chocs entre les cations et la cathode, il se produit un arrachement de particules de la cathode, ces particules ainsi libérées venant se fixer sur la pièce à recouvrir qui est placée soit au potentiel anodique, soit à un potentiel intermédiaire. A discharge tube has thus been created inside which the gas is ionized, the positive ions bombarding the cathode. Under the effect of shocks between the cations and the cathode, there is a tearing of particles from the cathode, these particles thus released coming to be fixed on the part to be covered which is placed either at the anode potential or at an intermediate potential. Généralement la cathode est refroidie afin d'éviter un échauffe-ment trop important sous l'effet du bombardement ionique. Dans le cas de la pulvérisation cathodique, la pression résiduelle dans l'enceinte est donc assez faible, la différence de potentiel entre anode et cathode élevée et l'intensité du courant entre les électrodes relativement faible, de l'ordre de 1 mA. Dans ces conditions, la vitesse de dépôt de la couche de revêtement est de l'ordre de 10 (x/h, et ce procédé n'est donc applicable que pour la production de films minces sur des pièces de dimensions réduites. Generally the cathode is cooled in order to avoid excessive heating due to the effect of ion bombardment. In the case of sputtering, the residual pressure in the enclosure is therefore quite low, the potential difference between anode and cathode high and the intensity of the current between the electrodes relatively small, of the order of 1 mA. Under these conditions, the deposition rate of the coating layer is of the order of 10 (x / h, and this method is therefore only applicable for the production of thin films on parts of reduced dimensions. Dans certains cas, comme dans celui de la chromisation, il est nécessaire de produire des couches de revêtement (de chrome ou de carbure de chrome) épaisses et homogènes sur des pièces de dimensions importantes, et les procédés connus jusqu'ici ne donnent pas toute satisfaction. In certain cases, as in that of chromization, it is necessary to produce coating layers (of chromium or chromium carbide) which are thick and homogeneous on parts of large dimensions, and the methods known up to now do not give all satisfaction.
CH602678A 1977-06-07 1978-06-01 Process for covering the surface of an electrically conductive article, plant for making use of the process and application of the process CH627791A5 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR777717439A FR2393854A1 (en) 1977-06-07 1977-06-07 PROCESS FOR COVERING THE SURFACE OF AN ELECTRICALLY CONDUCTING PART

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH627791A5 true CH627791A5 (en) 1982-01-29

Family

ID=9191791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH602678A CH627791A5 (en) 1977-06-07 1978-06-01 Process for covering the surface of an electrically conductive article, plant for making use of the process and application of the process

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JPS544246A (en)
AT (1) AT364217B (en)
BE (1) BE867913A (en)
CH (1) CH627791A5 (en)
DE (1) DE2820183C3 (en)
FR (1) FR2393854A1 (en)
GB (1) GB1574677A (en)
IT (1) IT1109053B (en)
NL (1) NL7806125A (en)
SE (1) SE7806503L (en)
ZA (1) ZA782794B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0106638A1 (en) * 1982-10-12 1984-04-25 National Research Development Corporation Method and apparatus for growing material in a glow discharge
US4704339A (en) * 1982-10-12 1987-11-03 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Infra-red transparent optical components
DE3606529A1 (en) * 1986-02-28 1987-09-03 Glyco Metall Werke METHOD FOR THE PRODUCTION OF LAYING MATERIAL OR LAYING MATERIAL PIECES BY EVAPORATING AT LEAST ONE METAL MATERIAL ONTO A METAL SUBSTRATE
FI85793C (en) * 1990-05-18 1992-05-25 Plasmapiiri Oy FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER FRAMSTAELLNING AV KRETSKORT.
IL115713A0 (en) * 1995-10-22 1996-01-31 Ipmms Dev & Production Ltd Sputter deposit method and apparatus
DE10159907B4 (en) * 2001-12-06 2008-04-24 Interpane Entwicklungs- Und Beratungsgesellschaft Mbh & Co. coating process

Also Published As

Publication number Publication date
ZA782794B (en) 1979-05-30
SE7806503L (en) 1978-12-08
FR2393854A1 (en) 1979-01-05
JPS544246A (en) 1979-01-12
DE2820183B2 (en) 1980-11-20
DE2820183C3 (en) 1981-09-10
ATA413078A (en) 1981-02-15
JPS5615780B2 (en) 1981-04-13
FR2393854B1 (en) 1980-01-18
NL7806125A (en) 1978-12-11
IT1109053B (en) 1985-12-16
IT7868139A0 (en) 1978-05-18
GB1574677A (en) 1980-09-10
BE867913A (en) 1978-12-07
AT364217B (en) 1981-10-12
DE2820183A1 (en) 1978-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0038294B1 (en) Method of depositing a hard coating of a metal, deposition target for such a method and piece of jewellery comprising such a coating
EP1313889A1 (en) Method and device for continuous cold plasma deposition of metal coatings
FR2731234A1 (en) CHROME SURFACE TREATMENT OF NICKEL-BASED MEDIA
FR2544746A1 (en) PURE IONIC PLATING PROCESS USING MAGNETIC FIELDS
FR2490399A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR SPRAYING OR SPRAYING USING ENHANCED ION SOURCE
JPS58221271A (en) Formation of film by ion plating method
BE1010420A3 (en) Method for forming a coating on a substrate and installation for implementing the method.
CA2476510C (en) Method for the plasma cleaning of the surface of a material coated with an organic substance and the installation for carrying out said method
Scheibe et al. The laser-arc: a new industrial technology for effective deposition of hard amorphous carbon films
US20080248215A1 (en) Device and a process for depositing a metal layer on a plastic substrate
FR2502644A1 (en) PROCESS AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF TRANSPARENT AND CONDUCTIVE OXIDE LAYERS
CH627791A5 (en) Process for covering the surface of an electrically conductive article, plant for making use of the process and application of the process
FR2596775A1 (en) Hard multilayer coating produced by ion deposition of titanium nitride, titanium carbonitride and i-carbon
EP0879897B1 (en) Process for continuous annealing of metal substrates
FR2596419A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATED MATERIAL OR LAMINATED PIECES BY APPLYING THE STEAM TO AT LEAST ONE METALLIC MATERIAL ON A METALLIC SUBSTRATE
EP1239056A1 (en) Improvement of a method and apparatus for thin film deposition, especially in reactive conditions
EP0780486B1 (en) Process and apparatus for coating a substrate
EP2111477B1 (en) Method for coating a substrate, equipment for implementing said method and metal supply device for such equipment
BE1008303A3 (en) Method and device for forming a coating on a substrate by sputtering.
JP4982004B2 (en) Protection plate device
US20030077401A1 (en) System and method for deposition of coatings on a substrate
Polo et al. Carbon nitride thin films obtained by laser ablation of graphite in a nitrogen plasma
JP2716844B2 (en) Thermal spray composite film forming method
CA2201810A1 (en) Gas-controlled arc apparatus and process
WO2021123680A1 (en) In-situ powder treatment for additive manufacturing in order to improve the thermal and/or electrical conductivity of the powder

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased