DE1817014C3 - Verfahren zum Spriihniederschlagen von Material von einem Target zur Bildung eines legierten Niederschlages auf einem Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sprühniedcrschlagen von Material von einem Target zur Bildung eines legierten Niederschlages auf einem Substrat wobei außerdem ein Versprühen des Substrates gleichzeitig mit dem Versprühen des Materials vom Target stattfindet.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 5 20592 bekannt Dort wird das Substrat mit Ionen beschossen, um dessen Temperatur zu erhöhen, während auf dem Substrat vom Target her versprühtes Material niedergeschlagen wird. Die Temperatur des Substrates muß auf diese Weise erhöht werden, damit das niedergeschlage- m> ne Targetmaterial sich mit der Oberfläche des Substrates entweder durch Diffusion oder die Bildung einer Legierung vereinigen kann, und damit eine bessere Haftung zwischen dem Niederschlag und dem Substrat sichergestellt wird. ^;

Es ist auch bereits bekannt, in Verbindung mit einem der Beschichtung vorangehenden Reinigungsvorgang eine ionisclhe Beschießung des Substrats vorzunehmen.

Der Grad der Haftung, tier zwischen dem Niederschlag und dem Substrat erfielt wird, ist insbesondere dort wichtig, wo dicke Niederschläge gebildet werden müssen, und er ist dort entscheidend, wo derartige dicke Niederschläge auf kleine Berührungsflächen mit dem Substrat begrenzt sind. Ein Erfordernis für relativ dicke Niederschläge dieser Art, die auf kleine Flächen beschränkt sind, entsteht z. B. dort, wo ein genuteter Bauteil eines gasgeschmierten Lagers durch Niederschlag von abnutzungsbeständigem Material hergestellt werden muß. Das Material wird niedergeschlagen, um in dichtem Abstand angeordnete und schmale Erhöhungen am Substrat zu bilden, und zwar bis zu einer ausreichenden Dicke, um die notwendige Tiefe der Nuten zwischen ihnen zu erreichen. Solche Erhöhungen od~r Vorsprünge sind beträchtlichen Scherkräften während des Hochlaufens und des Auslaufens des gasgeschmierten Lagers ausgesetzt und so ist es wesentlich, daß diese schmalen und dicken bzw. hohen Vorsprünge eine sehr hochgradige mechanische Integrität haben.

Wenn auch das bekannte Verfahren zum Sprühniederschlagen, bei dem eine Legierung durch Mischen des Materials des Substrates mit dem niedergeschlagenen Targetmaterial vorgesehen wird, das Erzielen einer mechanischen Integrität begünstigt so wird dadurch dennoch kein ausweichender Grad von Haftung erreicht um sicherzustellen, daß ein dicker Niederschlag mit kleiner Berührungsfläche — wie es bei der Herstellung von genuteten Bauteilen eines gasgeschmierten Lagers erforderlich ist — Scherkräften ausreichend widersteht Das Ausmaß der Legierungsbildung im Niederschlag ist begrenzt und kann nicht genügend gesteuert oder kontrolliert werden, um eine optimale Haftfestigkeit zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Verfahren zum Sprühniederschlagen der eingangs genannten Gattung unter Erhöhung der Haftfähigkeit den Grad der Legierungsbildung zwischen dem Substrat- und Targetmaterial zu steuern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Sprührate des Materials vom Substrat her gegenüber der Sprührate vom Target her allmählich herabgesetzt wird, derart, daß der Niederschlag eine Kombination von Target- und Substratmaterial ist, die eine allmählich zunehmende Targetmaterialkonzentration aufweist

Dadurch ergibt sich eine Reihe von Vorteilen: Bei dem beschriebenen Verfahren wird Material vom Substrat her versprüht und es ergibt sich ein kontrolliertes bzw. gesteuertes Vermischen von Substrat- und Targetmaterial bei der Bildung des Niederschlages auf dem Substrat Darüber hinaus läßt sich durch Änderung der Sprühraten vom Target her und vom Substrat her eine Änderung in der Konzentration des Substratmaterials im Niederschlag erreichen. Bei der mit der Zeit allmählich abnehmenden Sprührate vom Substrat her ergibt sich eine dosierte und gesteuerte Zunahme der Konzentration des Targetmaterials im Niederschlag. Dementsprechend kann hier der Niederschlag mit einer kontrollierten und gewählten, allmählich zunehmenden Konzentration von Targetmaterial aufgebaut werden, verbunden mit der Erzielung einer maximalen Haftung zwischen dem Niederschlag und dem Basis-Substratmaterial.

Der Grad der Haftung zwischen Verfahrensschritte Niederschlag und dem Substrat wird zweckmäßigerweise dadurch verbessert, daß zunächst eine Aushöhlung in der Oberfläche des Substrates ausgesprüht und dann der

Niederschlag von Targetmaterial innerhalb der Aushöhlung aufgebaut wird. Diese Verfahrensweise ist von besonderem Vorteil beim Niederschlagen von erhöhten Teilstücken oder anderen Vorsprüngen auf einem Substrat, wie es z. B. bei der Herstellung von genuteten Teilen eines gasgeschmierten Lagers angewandt wird.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt bzw. zeigen

F i g. 1 in teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform eines aerodynamischen gasgeschmierten Lagers, welches zwei Druckplatten aufweist, die unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens hergestellt sind,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine der beiden Druckplatten des Lagers nach F i g. 1, wobei der Schnitt der F i g. 1 nach der Linie l-I in F i g. 2 verläuft, die

Fig.3 und 4 eine Schnittdarstellung bzw. eine Außenansicht einer Vorrichtung, die bei dem beschriebenen Verfahren verwendet wird, während die

Fig.5 bis 8 aufeinanderfolgende Stufen des Sprühverfahrens wiedergeben, welches unter Verwendung der Vorrichtung der F i g. 3 und 4 durchgeführt wrd.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform eines ärodynamischen Lagers weist zwei runde Platten 1 und 2 auf, die einander gegenüberliegende Lagerflächen 3 bzw. 4 haben. Die Oberfläche 3 der Platte 1 ist mit einer Reihe von untiefen Nuten 5 von logarithmischem Spiralmuster versehen, die sich von der Kante der Platte 1 nach einer mittleren Nabe 6 erstrecken, während die Oberfläche 4 der Platte 2 eben ist Eine Relativdrehung zwischen den Platten 1 und 2 in einem solchen Sinne, daß Luft nach innen entlang den Nuten 5 eingezogen wird, erzeugt einen Drude, der die zwischen den Platten 1 und 2 ausgeübte Axialbelastung ausgleicht Da dieser Ausgleich mit einem Abstand von nur wenigen zehn Tausendsteln eines Zolls zwischen den Platten 1 und 2 erreicht wird, ist es wesentlich, daß die Oberflächen 3 und 4 bis innerhalb eines Lichtbandes (d. h. bis innerhalb zehn Mikrozoll) optisch flach bzw. eben sind. Die Oberflächen 3 -aid 4 müssen zusätzlich widerstandsfähig sein gegen Abnutzung und andere Beschädigung, die sich aus ihrem gegenseitigen Kontakt, wenn die Lagerteile 1, 2 bzw. der Kreiselrotor, für den sie beispielsweise verwendet werden, stillsteht, sowie aus der gegenseitigen Reibung bei Beginn der Rotation ergeben.

Die verlangte Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und andere Beschädigung erfordert eine gewisse Härte des Materials, und diese macht bei herkömmlichen Bearbeitungsmethoden das Vorsehen einer genauen Oberflächenebenheit und ebenso das Vorsehen einer akkuriten Nutung schwierig, die bei der Platte 1 erforderlich ist; all diese Bedingungen werden im vorliegenden Falle jedoch leicht durch Verwendung des Sprühaufbringes einer Schicht aus einem harten verschleißfesten Material auf die optisch ebene Seite eines Substrats erfüllt, das aus einem Material hergestellt ist, welches sich selbst für die Bearbeitung gut eignet. Bei diesem besonderen Beispiel ist das w> Substrat eine runde Scheibe aus einer Legierung auf Nickelbasis, wobei dieses Material, welches einen höhen Nickelgehalt hat und einen bedeutenden Anteil von Kupfer enthält, leicht bearbeitbar ist, um auf beiden Flächen einen Grad von Ebenheit zu erzeugen, der hi mindestens so hoch ist wie derjenige, der für die jeweilige Oberfläche 3 oder 4 erforderlich ist. Das verwendete verschleißfest Material ist Wolframkarbid, und eine Schicht von genau kontrollierbarer Dicke wird auf die eine der flachen Seiten des Substrats aufgebracht, und zwar durch das zu beschreibende Sprühaufbringen. Im Falle der Platte t wird diejenige Seite des Substrats, auf der die Nuten 5 erforderlich sind, während des Sprühverfahrens durch eine Maske abgedeckt, wobei die maskierten Flächenbereiche dadurch optisch ebene Grundflächen für die Nuten 5 innerhalb der aufgebrachten Schicht bilden. Keine Abdeckung bzw. Maskierung des Substrats ist im Falle der ebenen Platte 2 erforderlich, aber sonst ist das Verfahren des Sprühaufbringes das gleiche, wie es für die Platte 1 angewandt wird.

Das Verfahren des Spriihaufbringens der Wolframkarbidschicht wird unter Verwendung der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung durchgeführt, wobei vier Substrate gleichzeitig behandelt werden.

Das Gerät nach den F i g. 3 und 4 weist eine Anode 11 und eine Wolfram-Glühfadenkathode 12 auf, die auf der Längsachse 13 eines luftdichten Gehäuses 14 im Abstand voneinander angeordnet sind. Eine Metallplatte 15, die eine zentrale Aussparung kS aufweist und innerhalb des Gehäuses 14 in der Nähe de« Kathode 12 angeordnet ist, trägt ein Target 17, das aus Wolframkarbid-Teilchen zusammengesetzt ist, welche in einer Matrize aus Kobalt gepreßt werden. Ein EdelstahUutter 18, welches ausgespart ist, um die einzelnen Substrate einer Charge aufzunehmen, ist gegenüber dem Target 17 auf der anderen Seite der Achse 13 angeordnet

Die Wicklungen von zwei Ringmagneten 19 und 20 umgeben das Gehäuse 14 koaxial, und zwar in der Nähe der Platten 15 bzw. der Anode 11, und das Ganze sitzt in einem Aluminiumrahmen 21.

Der Rahmen 21 weist zwei Aluminiumendstücke 22 und 23 auf, die eine Sechseckform haben und das Gehäuse 14 in der Nähe der Magneten 19 bzw. 20 umschließen, und weist sechs Aluminiumstäbe 24 auf, welche die Endstücke 22 und 23 untereinander verbinden und jeweilige Ringwicklungen 25 tragen. Die Wicklungen 25 sind mit den durch das Aluminium-jtahmenwerk 21 gebildeten geschlossenen elektrischen Wegen induktiv gekoppelt, diese Wege erstrecken sich in Längsrichtung der Stäbe 24, um Einzelwindungs-Sekundärseiten zu bilden, die mit den Wicklungen 25 gekoppelt sind und dazu dienen, ein Magnetfeld vorzusehen, das quer und im wesentlichen senkrecht zum Elektronenstrahlweg entlang der Achse 13 wirkt

Bevor die Sprühvorrichtung verwendet wird, werden ihre Einzelteile zusammen mit den Trägersubstanzen bzw. Unterlagen, auf denen der Niederschlag stattfinden soll, alle gründlich gereinigt Der Reinigungsprozeß besteht zunächst aus den drei aufeinanderfolgenden Schritten des Ultraschall-Reinigens in einer Lösung eines flüssigen Reinigungsmittels in deionisiertem Wasser, üampfreinigen in Trichlorethylen und Dampfreinigen in Isopropylalkohol. Die Substrate werden dann in das Einspannfutter 18 gegeben, und die Vorrichtung wird zusammengesetzt wobei die optisch ebenen Seiten der Substrate, auf welchen das Niederschlagen stattfinde" soll, dem Target 17 zugewandt werden. Wo genutete Platten in Form der Plane 1 hergestellt werden sollen, werden die Substrate in der Weise in das Einspannfutter 18 eingebracht daß die exponierten Seiten dort entsprechend maskiert sind, wo die Nuten erforderlich sind. Alle Verfahrensschritte beim Beschicken der Einspannfutters 18 und Zusammenbauen der Vorrichtung werden unter sorgfältiger Beachtung der Regeln ausgeführt, daß keiner der Teile

mit verunreinigten Werkzeugen oder freien Händen gehandhabt wird.

Als nächstes wird das Gehäuse 14 abgedichtet und auf einen Druck von 2 χ lO-'Torr mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) ausgepumpt. Dann wird Argongas über ein Ventil (nicht dargestellt) eingelassen, welches im Gehäuse 14 von der zur Pumpe führenden Öffnung in Abstand angeordnet ist, damit das Gas sich durch das Gehäuse 14 hindurch fortpflanzt (bei noch laufender Puinpe), um den Druck auf 3 χ 10-^J Torr zu erhöhen und eine reine Argonatinosphäre innerhalb des Gehäuses 14 zu gewährleisten. Unter diesen Bedingungen wird eine Spannung (beispielsweise von 75 Volt) zwischen der Anode 11 und Kathode 12 angelegt, die ausreicht um einen Lichtbogen zwischen ihnen zu schlagen und den Reinigungsprozeß zu vollenden. Keine Spannung wird zwischen der Kathode 12 und dem Target 17 oder dem Einspannfutter 18 zu dieser Zeit angelegt, so daß keine ionische Beschießung stattfindet.

Am Ende des kompletten Reinigungsprozesses wird die Argonzufuhr so reduziert, daß der Druck innerhalb des Gehäuses 14 dadurch auf einen Wert zwischen 8x 10-⁴und5x 10-⁴ Torr abfällt. Die sechs Wicklungen 25 werden dann mit elektrischem Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz erregt und von einer Drciphasenquelle gespeist so daß die Einzelwindungs-Sekundärseiten, die durch das Aluminium-Rahmenwerk 21 gebildet werden, ein radial gerichtetes Magnetfeld erzeugen, das um die Achse 13 rotiert. Dieses rotierende Magnetfeld wird aufrechterhalten, und Gleichstrom wird jedem der Elektromagneten 19 und 20 während des gesamten Sprühvorganges zugeführt Während des Verfahrens wird die Anode 11 auf einem positiven Potential mit Bezug auf die Kathode 12 gehalten, um auf diese Weise eine im wesentlichen zylindrische Plasmasäule aufzubauen, die sich in Längsrichtung der Achse 13 erstreckt. Das axiale Magnetfeld, das durch die Elektromagneten 19 und 20 erzeugt wird, liefert in dieser Hinsicht einen Grad von Fokussierung des durch die Kathode 2 emittierten Elektronenstrahls (der Elektromagnet 20 scheint außerdem eine Stabilisierungswirkung auf die Plasmasäule auszuüben), die Wirkung des rotierenden Magnetfeldes besteht darin, die Gleichmäßigkeit des auf den Substraten erzielten Niederschlages zu verbessern.

Anfänglich wird bei dem Verfahren keine Spannung zwischen dem Target 17 und der Kathode 12 angelegt; eine Spannung wird jedoch zwischen dem Einspannfutter 18 (und dadurch jedem der vier Substrate) und der Kathode 12 angelegt. Der Richtungssinn des Zuführens dieser letzteren Spannung ist so, daß die Substrate negativ mit Bezug auf die Kathode 12 und dementsprechend so sind, daß sie zu einer ionischen Beschießung derselben von der Plasmasäule her führen. Die Beschießung der freiliegenden Flächenbereiche der Substrate verursacht ein Versprühen des Nickellegierungsmaterials, und ein Teil dieses Materials wird auf dem Target 17 niedergeschlagen.

Von diesem Ausgangszustand her wird nunmehr eine Spannung zwischen dem Target 17 und der Kathode 12 aufgebaut Die Spannung wird in einem solchen Richtungssinn angelegt, daß das Target 17 zur Kathode 12 negativ gemacht wird und daß dadurch der Zustand für die ionische Beschießung des Targets 17 und das Versprühen von Material von dieser hergestellt wird. Diese Spannung wird über die ersten fünfzehn Minuten des kompletten Verfahrens hinweg in Stufen erhöht bis zu dem Wert, der anfänglich zwischen den Substraten und der Kathode 12 zur Anwendung kommt. In dem Maße, wie diese Erhöhung der Spannung fortschreitet, wird die Spannung zwischen den Substraten und der Kathode 12 in Stufen vermindert, um am Ende der Fünfzehnminutenperiode Null zu erreichen. Da die Targetspannung erhöht und die Substratspannung vermindert wird, nimmt die Sprührate des Materials vom Target her allmählich von Null zu und diejenige von den Substraten her nach Null ab. Auf diese Weise

in findet ein differentialer Vorgang von gleichzeitigem Versprühen statt, wobei das Material von den Substraten her auf dem Target 17 und das Material vom Target 17 auf den Substraten niedergeschlagen wird und hierbei die Niederschlagsrate auf den Substraten

H allmählich bis zu einem Maximum über die Fünfzehnminutenperiode hinweg zunimmt Das Niederschlagen auf den Substraten wird vom Ende der Fünfzehminutenperiode bei dieser Maximalrate fortgesetzt, bis die erwünschte Dicke des Niederschlags e

worden ist.

aber es findet kein weiterer Niederschlag auf dem Target 17 statt

Die F i g. 5 bis 8 veranschaulichen die Wirkung des differentialen Sprühverfahrens. Sie zeigen schematisch die Bedingungen, die bei einem Teil der optisch ebenen Seite 30 eines Substrats 31 aus Nickellegierung während aufeinanderfolgender Stufen des kompletten Sprühverfahrens gelten. Die Darstellungen beziehen sich auf die Ausbildung einer Druckplatte, welche die Form der genuteten Platte 1 hat und dazu ist eine Maske 32 aus vergütetem Berylliumkupfer dargestellt die fest auf die Seite 30 geklemmt ist, so daß diese Seite nur teilweise zum Target 17 hin freiliegt

F i g. 5 zeigt den Zustand, der etwa 3 Minuten nach Beginn der Fünfzehnminutenperiode vorherrscht Mais terial des Substrats 31 wird immer noch durch starke ionische Beschießung der unmaskierten Fläche der Oberfläche 30 entfernt wobei eine Aushöhlung 33 übrigbleibt Die ionische Beschießung des Targets 17 ist bis zu diesem Zeitpunkt zu schwach, um irgendeine bedeutende Wirkung auf das Substrat 31 zu haben.

Nach fünf Minuten vom Beginn der Fünfzehnminutenperiode an ist die ionische Beschießung des Targets 17 bis zu einem solchen Ausmaß verstärkt worden, daß, wie durch F i g. 6 veranschaulicht ein geringer Grad von Niederschlag des Materials vom Target 17 her innerhalb der Aushöhlung 33 vorhanden ist Ein Teil des Nickellegierungs-Materials, welches früher auf dem Target 17 von den Substraten 31 her niedergeschlagen wurde, wird mit dem Wolframkarbidmaterial vom Target 17 her in diesem Niederschlag zurückgebracht Die ionische Beschießung des Substrats 31 mit nachfolgender Entfernung von Material aus diesem hält an, aber mit einer reduzierten Rate, und der Gesamteffekt besteht darin, das Einführen von WoIf ramkarbkhnaterial 34 in geringer Konzentration und mit der Legierung auf Nickelbasis legiert am Boden der immer noch wachsenden Aushöhlung 33 herbeizuführen.

Das Anwachsen der Aushöhlung 33 läßt etwa zehn

μ Minuten vom Beginn der Fünfzehnminutenperiode an nach. Wie durch Fig.7 veranschaulicht überschreitet die Niederschlagsrate des Materials vom Target 17 hei nachfolgend die Rate der Wegnahme von Materia! aus dem Substrat 31. Es ergibt sich folglich ein allgemeine!

β-. Aufbau von kombiniertem Target- und Substratmateria innerhalb der Aushöhlung 33, wobei die Konzentration des Wolframkarbidmaterials 34 in der sich ergebender Legierung allmählich mit der Zeh zunimmt, und zwar ir

dem Maße, wie die ionische Beschießung des Targets 17 zunimmt und diejenige des Substrats 31 nach Null hin abnimmt.

Schließlich läßt am Ende der Fünfzehnminutenperiode die ionische Beschießung des Substrats 31 nach, und von diesem Punkt an ist das auf dem Substrat 31 niedergeschlagene Material nur noch des Wolframkarbidmaterial 34 des Targets 17, wie durch Fig.8 vei anschaulicht. Da der eigentliche Aufbau des Materials in der Aushöhlung 33 nur etwa fünf Minuten vor dem Ende der Fünfzehnminutenperiode beginnt, liegt der Pegel 35 des Niederschlags am Ende der Periode immer noch etwa fünf Mikrozoll unterhalb der Fläche 30. und gerade von diesem Pegel 35 an schreitet das schlichte Aufbringen des Targetmaterials fort. Das Niederschlagen von Material vom Target 17 her hält an, bis die erforderliche Belagdicke oberhalb der Fläche 30 erzielt ist.

Das Target 17 setzt sich zusammen aus Wolframkarbidteilchen, die in einer Kobaltmalnze gepreßt sind, und wenn auch nur 3% des Gesamtgewichtes auf Kobalt entfallen, ist festgestellt worden, daß das Material, welches anfänglich auf dem Substrat 31 vom Target 17 her niedergeschlagen wird, einen höheren Kobaltgehalt hat. Wenn jedoch das Niederschlagen fortgesetzt wird, ergibt sich eine Reduzierung im Kobaltgehalt auf unterhalb 3 Gewichtsprozent, und der endgültige Belag tendiert zu einem Wolframkarbidgehalt hin, der größer (97 Gewichtsprozent) als derjenige des Targets 17 ist.

Eine genaue Kontrolle der Belagdicke wird einfach di'rch Einregeln der Zeit erzielt, über welche hinweg das Versprühen fortgesetzt wird. Ist die gewünschte Dicke erreicht worden, dann werden die der Vorrichtung zugeführten Spannungen abgeschaltet, und es wird dem Ganzen die Möglichkeit gegeben, sich abzukühlen. Das Gehäuse 14 wird geöffnet, wenn alles kalt ist, und die überzogenen Substrate (bei abgenommenen Masken, soweit vorhanden) werden dann vom Einspannfutter 18 abgenommen. Nach dem Polieren sind sie für den Gebrauch fertig.

Das Polieren wird deshalb angewandt, um geringfügige Oberflächenimperfektionen zu beseitigen, die unter bestimmten Umständen durch epitaxiale Dendritwachstümer verursacht werden, und besteht darin, daß das überzogene Substrat mit hoher Geschwindigkeit in Berührung mit einem weichen Tuch rotiert wird, das mit einer sehr feinen Diamantverbindung imprägniert ist Die endgültige Form des Erzeugnisses steht in ausreichend genauer Beziehung zu der des bearbeiteten Substrats und der Periode des Aufbringens, um jede Notwendigkeit für eine Bearbeitung zu umgehen. Die Form der Nutung in den Platten, die nach Form der Platte 1 hergesteift werden, wird genau durch das Maskieren allein bestimmt; die Nuten 5 haben gut definierte Seitenwände sowie optisch ebene Grundflächen, die durch die vorbearbeitete Fläche des Substrats gebildet werden.

Der Umstand, daß der Wolframkarbidüberzug sich bis unterhalb der Oberfläche des Substrats bei Abstufung der Konzentration dieses Materials mit der Tiefe erstreckt, ist beim Vorsehen eines »Verkeilungs«- Effektes von Vorteil. Eine solche Verkeilung ist besonders vorteilhaft, wenn, wie bei der Platte 1, der Überzug bzw. Belag in schmale Vorsprünge aus der Oberfläche des Substrats heraus unterteilt wird. Zusätzlich dazu tendiert der aufgesprühte Belag dazu, weniger porös zu sein als auf andere Weise gebildete Beläge, und das anfängliche Sprühen vom Substrat her stellt sicher, daß die Oberfläche, auf welcher der Niederschlag des Belages hergestellt wird, völlig sauber und naszierend ist. Diese Wirkungen haben das Bestreben, den Belag mechanisch fester zu machen, insbesondere bei Scherbelastung, im Vergleich zu Belägen, die unmittelbar auf eine Substratfläche aufgelegt werden.

Die überzogene Oberfläche eines jeden fertiggestellten Erzeugnisses tendiert dazu, leicht konvex zu sein. Dies ist angenommenermaßen auf die ionische Beschießung zurückzuführen, die jedem Substrat zuteil wird, wobei eine solche Beschießung eine plastische Deformierung an der freigelegten Oberfläche mit sich daraus ergebendem Verziehen zur Folge hat. Dieses Wölben oder »Krümmen« führt zu einem Vorteil im Falle der Druckplatten 1 und 2 und wird manchmal besonders als Konstruktionsmerkmal eingeführt, um das saugende Anhaften der sich gegenüberliegenden Lagerflächen zu reduzieren. Das Wölben kann teilweise korrigiert oder vollständig beseitigt werden, und zwar einfach dadurch, daß jedes Substrat innerhalb des Einspannfutters 18 nach dem Aufbringverfahren umgekehrt und das Verfahren auf der zweiten Fläche wiederholt wird; wo das Wölben vollständig zu beseitigen ist, wird der ganze Vorgang wiederholt, sonst aber nur zum Teil, wobei die Länge der Zeit, die in Betracht kommt, vom Ausmaß der erforderlichen Korrektur abhängt.

Das Aufbringverfahren wurde oben mit Bezug auf die Herstellung von nur vier Erzeugnissen zu einer Zeit beschrieben, doch kann es auch leicht zur Herstellung von sehr großen Auflagen, z. B. von neunzig solcher Erzeugnisse, angewandt werden. In dieser Hinsicht kann eine Vielzahl von Targets und Einspannfuttern anstelle des einzigen Targets 17 und des einzigen Einspannfutters 18 der Vorrichtung der F i g. 3 und 4 verwendet werden, wobei Targets und Einspannfutter abwechselnd auf einem Kreis um die Achse 13 angeordnet werden. Außerdem kann die Anordnung so getroffen werden, daß das Aufbringen gleichzeitig oder in Aufeinanderfolge von Targets unterschiedlicher Materialien stattfindet, um Beläge aus solchen Materialien vorzusehen, die nach Wunsch geformt sind. Darüber hinaus kann ein Niederschlag auch auf anderen als ebenen Flächen hergestellt werden; z. B. kann ein Niederschlag auf einer zylindrischen Oberfläche hergestellt werden, indem das Substrat in diesem Falle rotiert wird, um alle Teilstücke der Oberfläche nacheinander und wiederholt dem Target während des Verfahrens darzubieten.

Das beschriebene Verfahren eignet sich für das Aufbringen von elektrisch nichtleitenden wie auch elektrisch leitenden Materialien. Femer kann das Anziehen der Ionen vom Plasma her mittels eines wechselnden elektrischen Feldes (z.B. von Radiofrequenz) bewirkt werden, wobei diese Technik insbesondere in solchen Fällen anwendbar ist, in welchen ein elektrisch nichtleitendes Material aufgebracht werden solL

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sprühniederschlagen von Material von einem Target zur Bildung eines legiertem Niederschlages auf einem Substrat, wobei außerdem ein Versprühen des Substrates gleichzeitig mit dem Versprühen des Materials vom Target stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührate des Materials vom Substrat (31) her gegenüber der Sprührate vom Target (17) her allmählich herabgesetzt wird, derart, daß der Niederschlag eine Kombination von Target- und Substraitmaterial ist, die eine allmählich zunehmende Targetmaterialkonzentration aufweist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederschlag innerhalb einer Aushöhlung (33) hergestellt wird, die zunächst aus dem Substrat (31) herausgesprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührate vom Substrat (31) her· stufenweise vermindert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührate des Materials vom Target (17) auf das Substrat (31) progressiv mit der Zeit in dem Maße erhöht wird, wie die Sprührate vom Substrat (31) her vermindert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührate vom Target (17) her progressiv von Null aus erhöht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührate vom Target (17) her stufenweise erhöht wird.

7. Verfahren nach einem dar Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Cjs gleichzeitige Versprühen von Material vom Substrat (31) und vom Target (Ϊ7) zu einem Zeitpunkt beendet wird, wo mehr Material vom Substrat (31) versprüht als auf diesem niedergeschlagen worden ist

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das Versprühen von Material vom Target (17) her auf das Substrat (31) nach Beendigung des Versprühens von Material vom Substrat (31) her fortgesetzt wird.