DD271462A1

DD271462A1 - Einrichtung zur plasmabehandlung und/oder beschichtung fester teilchen und formkoerper

Info

Publication number: DD271462A1
Application number: DD31507888A
Authority: DD
Inventors: Ingolf Endler; Gunter Risse; Paul Weltsch; Frank Schaffer; Dieter Gerlach
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1988-04-26
Publication date: 1989-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Plasmabehandlung und/oder Beschichtung fester Teilchen und Formkoerper, Objekte, auf die sich die Erfindung bezieht, sind feste Teilchen und Formkoerper. Anwendungsgebiete sind deren Plasmabehandlung bzw. plasmagestuetzte Beschichtung. Erfindungsgemaess ist in einem vorzugsweise zylindrischen und horizontal angeordneten, evakuierbaren Raum ein elektrisch leitfaehiger Hohlkoerper drehbar angebracht. Der evakuierbare Raum ist von einer Einrichtung zur Beheizung umgeben und mit einen Gaseintritt und einem Gasaustritt versehen. An dem elektrisch leitfaehigen Hohlkoerper ist ein Potential zwischen Null und - 2 kV angelegt, und in seiner Naehe oder seinem Inneren ist eine Gegenelektrode angeordnet. Die Begrenzungsflaechen des evakuierbaren Raumes bestehen zweckmaessigerweise aus Quarz oder Stahl. Fig. 1

Description

Ausführungsbeispiele Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, und zwar

Fig. 1: mit einer HF-Spule und, Fig. 2: mit einem Widerstandsofen

als Einrichtung zur Beheizung.

Beispiel 1

Nach Fig. 1 befindet sich in einem evakuierbaren Raum 1, bestehend aus einem beidseitig verschlossonen Quarzrohr als elektrisch leitender Hohlkörper 2 eine Trommel aus Graphit, die drehbar angeordnet ist. Das Quarzrohr ist von einer Induktionsspule als Einrichtung zur Beheizung 3 umgeben. Der evakuierbare Raum 1 ist mit einem Gaseintritt 4 und einem Gasaustritt 5 versehen. Axial innerhalb dor Trommel ist die Gegenelektrode 6 angebracht. In die Trommel werden zylinderförmige Körper der Abmessung 03 x 10mm aus Aluminiumoxidkeramik eingebracht und der Raum 1 auf 130Pa evakuiert. Die Trommel wird mittels der HF-Induktionsspule auf 800⁰C aufgeheizt. An die Trommel wird eine negative Biasspannung von 250V angelegt. Nach einer Reinigung in einer Argcnentladung von 30 min Dauer wird in den Raum 1 ein Gemisch von TiCI₄, H₂ und N₂ mit den Molverhältnissen N:Ti = 300 und H:N = 4 eingeleitet, und die Keramikkörper werden infiltriert. Nach zwei Stunder, sind die Poren der Keramikkörper mit Titannitrid zugesetzt.

Beispiel 2

Der Aufbau der Einrichtung entspricht der, die im Beispiel 1 beschrieben ist. Als elektrisch leitender Hohlkörper 2 ist lediglich eine Stahltrommel eingesetzt. Die Stahltrommel wird mit Stahlkugeln von 0 6mm beschickt, der Raum 1 auf 130Pa evakuiert und auf 500⁰C aufgeheizt. Die Trommel 1 wird an eine negative Biasspannung von 300 V gelegt. Nach Reinigung der Stahlkugeln in einer Argonentladung von 15min Dauer wird in den Raum 1 ein Gemisch von TiCI₄, H₂ und N₂ eingelassen. Nach 20min ist eine 2μιη dicke TiN-Schicht abgeschieden, die sich durch sehr hohe Dichte und Haftfestigkeit auszeichnet.

Beispiel 3

In Fig.2 is'< eine Ausführung dargestellt, bei der in einem evakuierbaren Raum 1, der ebenfalls aus einem beidseitig verschlossenen Quarzrohr besteht, als elektrisch leitender Hohlkörper 2 eine metallisierte Keramiktrommel drehbar angeordnet ist. Das Quarzrohr ist als Einrichtung zur Beheizung 3 von einem Widerstandsofen umgeben. Die Keramiktrommel wird mit Kugeln von 0 3mm aus X8CrNiTi 18.10 beschickt, der Raum 1 auf 520Pa evakuiert und auf 550°C geheizt. Die nichtthermische Energie wird durch eine gepulste Gleichspannungsentladung zugeführt. In den Raum 1 wird eine N₂H₂Ar-Gasmischung vom Molverhä'tnis H:N = 3 eingeleitet. Nach 3 Stunden weisen die Stahlkugeln eine Nitriertiefe von 500pm auf. Die Mikrohärte an der Oberfläche beträgt bei 50 p Belastung HV = 10OOkp/mm².

Claims

1. Einrichtung zur Plasmabehandlung und/oder Beschichtung fester Teilchen und Formkörper, bestehend aus einem evakuierbaren beheizten Raum und einem drehbaren Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vorzugsweise zylindrischen und horizontal angeordneten, evakuierbaren Raum (1), der von einer Einrichtung zur Beheizung (3) umgeben und mit einem Gaseintritt (4) und einem Gasaustritt (5) versehen ist, ein elektrisch leitfähiger Hohlkörper (2) drehbar angebracht ist, an dem elektrisch leitfähigen Hohlkörper (2) ein Potential zwischen Null und -2kV angelegt und in der Nähe oder im Inneren des elektrisch leitfähigen Hohlkörpers (2) eine Gegenelektrode (6) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen des evakuierbaren Raumes (1) aus Quarz oder Stahl bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beheizung (3) eine HF-Induktionsspule ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beheizung (3) aus einem Widerstandsofen besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Hohlkörper (2) eine Trommel ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verfahrenstechnik. Ihre Anwendung ist bei allen Plasmabehandlungen möglich und bei der plasmagestützten Beschichtung besonders zweckmäßig.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt ist (DD-PS 147626) ein Wirbelschichtreaktor mit einem vertikal angeordneten beheizbaren Reaktionsraum, dessen Anströmboden trichterförmig ausgebildet und mit einem druckabhängigen aibeitenden Ventil versehen ist. Der Reaktionsraum ist mit einer Einrichtung zur Zuführung nichtthermischer Energie versehen und mündet in einen sich nach oben erweiternden, vorzugsweise kegelförmigen Gasentspannungsraum. Durch im Reaktionsraum erzeugten Unterdruck öffnet sich das Ventil und das über die Gaszuführung einströmende Reaktionsgas wirbelt das im Anströmboden liegende Pulver auf, so daß sich eine stabile Wirbelschicht ausbildet. Der Mangel des Wirbelschichtreaktors besteht darin, daß er nur für pulverförmige Stoffe in einem eng begrenzten Korngrößenbereich geeignet ist, damit sich die notwendige Wirbelschicht ausbildet. Außerdem werden die darin abgeschiedenen Sch'chien nur relativ geringe Haftfestigkeit auf, was auf ein unzureichendes Ionen- und Elektronenbombardement zurückzuführen ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Schüttgut in einem großen Korngrößenbereich bzw. Formkörper allseitig und gleichmäßig zu behandeln und die Haftfestigkeit der abgeschiedenen Schichten zu verbessern.

Darlegung des Wesens dor Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die ohne Ausbildung einer Wirbelschicht ein ausreichendes Ionen- und Elektronenbombardement ermöglicht. Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung, bestehend aus einem evakuierbaren beheizten Raum und einem drehbaren Hohlkörper, gelöst. Erfindungsgemäß ist in dem vorzugsweise zylindrischen und horizontal angeordneten, evakuierbaren Raum ein elektrisch leitfähiger Hohlkörper drehbar angebracht. Der evakuierbare Raum ist von einer Einrichtung zur Beheizung umgeben und mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt versehen. An dem elektrisch leitfähigen Hohlkörper ist ein Potential zwischen Null und -?. kV angelegt, und in seiner Nähe oder seinem Innern ist eine Gegenelektrode angeordnet. Die Begrenzungsflächen des evakuierbaren Raumes bestehen zweckmäßigerweise aus Quarz oder Stahl. Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Einrichtung zur Beheizung eine HF-Induktionsspule ist. Nach einer weiteren Variante der Erfindung besteht die Einrichtung zur Beheizung aus einem Widerstandsofen. Vorzugsweise ist der elektrisch leitfähige Hohlkörper eine Trommel. Das zu behandelnde und/oder zu beschichtende Gut wird in den elektrisch leitfähigen Hohlkörper eingebracht und zwischen diesem und der Gegenelektrode das Potential angelegt. Zur Einspeisung der nichtthermischen Energie dient oin HF-Sender und/oder eine Gleichstromquelle. Die HF-Energie kann daboi auf kapazitiven oder induktiven Wege und der Gleichstrom in Form von Impulsen zugeführt werden. Durch das angelegte Potential entsteht im Beieich des Kathodenfallraumes eine intensiv leuchtende Glimmlichtzone. Der elektrisch leitende Hohlkörper wird in Drehbewegung versetzt, wodurch sich das darin befindliche Gut ständig, zumindest aber überwiegend in diesem Bereich bewegt. Je nach Art des eingeleiteten Gases wird das Gut entweder durch Ionen- und Elektronenbombardo.nent gereinigt, plasmabehandelt oder plasmabeschichtet. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch für die Behandlung elektrisch isolierenden Materials geeignet. Die in ihr hergestellten Schichten erweisen sich als besonders haftfest.