CH651072A5 - Selbstverzehrende katode fuer einen lichtbogenmetallverdampfer. - Google Patents

Selbstverzehrende katode fuer einen lichtbogenmetallverdampfer. Download PDF

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CH651072A5 CH6144/82A CH614482A CH651072A5 CH 651072 A5 CH651072 A5 CH 651072A5 CH 6144/82 A CH6144/82 A CH 6144/82A CH 614482 A CH614482 A CH 614482A CH 651072 A5 CH651072 A5 CH 651072A5
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Description

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PATENTANSPRUCH Selbstverzehrende Katode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren Schichten (4), (5) von Metallen mit unterschiedlich grossem Katodenfall ausgeführt ist, die derart angeordnet sind, dass der Katodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Katode (1) zu deren Randpartien hin geringer wird.
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtungen für Mehrkomponentenbeschichtung und betrifft insbesondere eine selbstverzehrende Katode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer einer Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtung.
Stand der Technik
Zur Mehrkomponentenbeschichtung dienen in bekannten Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtungen mehrere Lichtbogenverdampfer, von welchen jeder eine selbstverzehrende Katode aus einem Metall aufweist, bzw. ein Lichtbogenverdampfer, welcher mehrere selbstverzehrende Katoden aus verschiedenen Metallen enthält. Die Zahl der Katoden im Lichtbogen verdampfer entspricht der Zahl von Komponenten des aufgedampften Mehrkomponentenüberzugs. Metalle, aus welchen die selbstverzehrenden Katoden hergestellt sind, weisen unterschiedliche Grösse des Katodenfalls auf.
In den bekannten Vakuum-Lichtbogeneinrichtungen erhält man eine gleichmässige Mehrkomponentenbeschichtung durch Vergrösserung der Zahl der selbstverzehrenden Katoden aus verschiedenen Metallen. Die Erhöhung der Zahl der selbstverzehrenden Katoden macht die bauliche Gestaltung des Lichtbogen-Metallverdampfers komplizierter.
Es ist ein Lichtbogenverdampfer (s. UdSSR-Urheberschein 426 540 vom 5.10.75) zur Mehrkomponentenbeschichtung bekannt, welcher eine Anode, selbstverzehrende Katoden, eine Zündelektrode, ein magnetisches System und einen Schichtträger enthält.
Die selbstverzehrenden Katoden sind aus verschiedenen Metallen gefertigt und auf dem Umfang der Stirnfläche des Lichtbogenverdampfers angeordnet.
An einer der selbstverzehrenden Katoden wird ein Kato-denbrennfleck erzeugt, der unter der Wirkung des bogenförmigen Magnetfeldes an der Kreislinie wandert, an welcher die selbstverzehrenden Katoden angeordnet sind. Die Metalle der selbstverzehrenden Katoden verdampfen eins nach dem anderen und der Plasmastrom schlägt auf dem Schichtträger nieder, wodurch ein Mehrkomponentenüberzug erzeugt wird.
Die Gleichmässigkeit des aufgedampften Mehrkomponentenüberzugs ist unzulänglich, da die selbstverzehrenden Katoden im Lichtbogenverdampfer aufeinanderfolgend verdampfen.
Eine gleichmässige Mehrkomponentenbeschichtung sichert ein Lichtbogen-Metallverdampfer (s. UdSSR-Urhe-berschein 368 807 vom 5.07.78), der eine Anode, mehrere selbstverzehrende Katoden, Zündelektroden, ein magnetisches System und einen Schichtträger enthält.
Die selbstverzehrenden Katoden sind in der Nähe voneinander angeordnet. Metalle, aus welchen die selbstverzehrenden Katoden gefertigt sind, weisen unterschiedliche Grösse des Katodenfalls auf.
Die Katodenzahl entspricht der Zahl von Komponenten des aufzudampfenden Mehrkomponentenüberzugs. Jede selbstverzehrende Katode besitzt jeweils eine Zündelektrode und eine Stromquelle.
Mit Hilfe der Zündelektroden werden Katodenbrennflecke an den Arbeitsenden aller selbstverzehrenden Katoden gleichzeitig erzeugt. Durch das homogene Magnetfeld decken sich Ströme des Plasmametalls von jeder selbstverzehrenden Katode, deren Stärke maximal ist.
Die Metalle der selbstverzehrenden Katoden verdampfen gleichzeitig und schlagen auf dem Schichtträger nieder, so dass ein gleichmässiger Mehrkomponentenüberzug entsteht.
Der bekannte Lichtbogen-Metallverdampfer besitzt jedoch so viele Speisequellen, wie viele selbstverzehrende Katoden in diesem angeordnet sind, wodurch die bauliche Gestaltung des Verdampfers wesentlich kompliziert wird.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus verschiedenen Metallen bestehende selbstverzehrende Schichtenkatode zu entwickeln, mit welcher eine gleichmässige Mehrkomponentenbeschichtung ermöglicht und die bauliche Gestaltung des Lichtbogen-Metallverdampfers vereinfacht werden können.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die selbstverzehrende Katode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer aus mehreren Schichten von Metallen mit unterschiedlich grossem Katodenfall ausgeführt ist, welche derart angeordnet sind, dass der Katodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Katode zu deren Randpartien geringer wird.
Diese selbstverzehrende Katode ermöglicht die Erzeugung eines Überzugs, der aus so vielen Komponenten besteht, wie viele Metallschichten in der selbstverzehrenden Katode vorhanden sind. Eine derartige selbstverzehrende Katode funktioniert mit einer Speisequelle und einer Zündelektrode.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, in welcher eine erfindungsgemässe selbstverzehrende Katode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer schematisch dargestellt ist.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Der Lichtbogen-Metallverdampfer enthält eine selbstverzehrende Katode 1, die in einer als Anode dienenden Vakuumkammer 2 angeordnet ist, und einen Schichtträger 3, auf welchen ein Mehrkomponentenüberzug aufgedampft wird.
Die selbstverzehrende Katode 1 besteht aus zwei Schichten 4 und 5 von Metallen mit unterschiedlich grossem Katodenfall.
Die Metallschichten 4 und 5 sind miteinander dicht verbunden und derart angeordnet, dass der Katodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Katode 1 zu deren Randpartien hin geringer wird.
Die selbstverzehrende Katode 1 ist in einem Gehäuse 6 aus unmagnetischem Material angeordnet. Am Gehäuse 6 ist ein Solenoid 7 befestigt.
Die selbstverzehrende Katode 1 und die Vakuumkammer 2 sind an eine Gleichstromquelle 8 angeschlossen.
Zur Zündung einer Bogenentladung im Lichtbogen-Metallverdampfer ist eine Zündelektrode 9 vorgesehen, die an einem keramischen Steg 10 nahe zur Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Katode 1 angeordnet ist.
Die Zündelektrode 9 und die selbstverzehrende Katode 1 sind zur Erzeugung einer Impulsentladung zwischen der Zündelektrode 9 und der selbstverzehrenden Katode 1 an eine Hochspannungsimpulsquelle 12 angeschlossen.
Die Position 13 kennzeichnet das Arbeitsende der selbstverzehrenden Katode 1.
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Die Wirkungsweise des Lichtbogen-Metallverdampfers mit der erfindungsgemässen selbstverzehrenden Katode besteht in folgendem.
Zur Erzeugung der Lichtbogenentladung wird die Gleichstromquelle 8 eingeschaltet.
Vom Solenoid 7 wird ein Magnetfeld induziert, das den Katodenbrennfleck am Arbeitsende 13 der selbstverzehrenden Katode 1 hält.
Mit Hilfe der Hochspannungsimpulsquelle 12 wird die Impulsentladung zwischen der Zündelektrode 9 und der Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Katode 1 erregt und ein Katodenbrennfleck erzeugt.
Der Katodenbrennfleck wandert unter der Wirkung des magnetischen Feldes der Magnetspule 7, dessen Feldstärkelinien unter einem spitzen Winkel zur Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Katode 1 verlaufen und gelangt auf das Arbeitsende 13 der selbstverzehrenden Katode 1.
Der Katodenfleck verschiebt sich am Arbeitsende 13 der s selbstverzehrenden Katode und geht dabei unter der Wirkung des Feldes der Magnetspule 7 und der Potentialdifferenz zwischen den Metallschichten von einer Metallschicht auf eine andere Metallschicht über.
Infolge der Verdampfung der selbstverzehrenden Schichtenkatode 1 entsteht ein gleichmässiger Zweikomponentenüberzug.
Die Prozentzusammensetzung des Überzugs hängt von der Stärke der Metallschichten 4 und 5 ab.
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1 Blatt Zeichnungen
CH6144/82A 1981-02-23 1981-02-23 Selbstverzehrende katode fuer einen lichtbogenmetallverdampfer. CH651072A5 (de)

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