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Gebiet und Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes Plasmabrennverfahren und insbesondere
ein verbessertes Verfahren zum Sprühen von Plasma.
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Eine
wichtige Anwendung eines Gleichstrom (DC-) -Plasmabrenners besteht
in dem Aufbringen von Sprühbeschichtungen
auf Oberflächen.
Ein Beschichtungsmaterial in Form eines Pulvers oder eines Drahtes
wird einer Wärmequelle
zugeführt,
die durch einen Lichtbogen erzeugt wird, der durch ein Gas hindurchtritt
und das Gas ionisiert, so daß ein Plasma
entsteht. Durch die große
Hitze des Plasmas wird das Beschichtungsmaterial geschmolzen, so daß kleine
Tröpfchen
entstehen, die im folgenden als "Sprühpartikel" bezeichnet werden
sollen, und die Sprühpartikel
werden mit hoher Geschwindigkeit auf ein vorbereitetes Zielsubstrat
(zu bestäubendes Werkstück) gerichtet,
um dieses zu beschichten. Die sich ergebende Sprühbeschichtung ist sehr hart
und widerstandsfähig
gegen einen mechanischen Abrieb sowie gegen die Einflüssen von
hohen Temperaturen.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
umfaßt
ein bekannter Plasmagenerator im wesentlichen eine hohle zylindrische
Anode 14 und eine konzentrische innerer Kathode 10,
die in der Nähe
eines Endes der Anode 14 angeordnet und dieser gegenüber mit
einem Isolator 12 isoliert ist. Eine Leistungsversorgung 30 hat
einen negativen Ausgangsanschluß,
der mit der Kathode 10 verbunden ist, sowie einen positiven Ausgangsanschluß, der mit
der Anode 14 verbunden ist. Die Leistungsversorgung erzeugt
bei einer ausreichend hohen Spannung einen ausreichend hohen Strom,
um einen Plasmabogen zwischen der Kathode 10 und der Anode 14 entstehen
zu lassen und aufrechtzuerhalten. Die Kathode 10 wird zuweilen
auch als "Back-Elektrode" bezeichnet. Das
zu ionisierende Gas wird unter Druck durch ein Loch 16 in
der Kathode 10 in den Hohlraum 18 der Anode 14 gedrückt und strömt in Richtung
auf eine Auslaßdüse 20,
die an dem vorderen Ende der Anode 14 angeordnet ist. Zwischen
der Anode 14 und der Kathode 10 wird ein Gleichstrom-Bogen
mit hohem Strom gezündet,
wobei dieser Plasmasbogen das Plasma in dem Hohlraum 18 erzeugt.
Das zu ionisierende Gas wird im allgemeinen in den Hohlraum 18 in
einer in einem tranversalen Querschnitt gesehen tangentialen Richtung eingebracht.
Der Plasmabogen, der dort erzeugt und aufrechterhalten wird, nimmt
die Form eines Wirbels an, dessen Geschwindigkeit eine Drehwinkelkomponente
aufweist, wobei die Form des Wirbels hier als "Plasmaspirale" (Plasmavortex) bezeichnet werden soll.
Zur Bezeichnung der Richtung, in der das ionisierte Gas in der Plasmaspirale
strömt,
wird ferner der Ausdruck "Richtung
der Plasmaspirale" verwendet.
Indem die Strömung
des Gases entlang der Achse der Anode 14 eingestellt wird,
ist es möglich,
den Plasmabogen mit verschiedenen Abständen von der Kathode 10 an
der Anode 14 zu fixieren. Bei dieser Konfiguration des
Plasmagenerators ist der Plasmabogen an einem kleinen Punkt an der
Anode 14 fixiert, wobei dieser Modus der Plasmabogen-Fixierung
als "Kontraktions-Fixiermodus" bezeichnet wird. Der
Kontraktions-Fixiermodus zeichnet sich durch eine sehr hohe Stromdichte
von näherungsweise
109 Ampere pro Quadratmeter aus. Diese hohe
Stromdichte verursacht eine schnelle Erosion der Anode. Ein Beschichtungsmaterial
wird durch ein Loch 22 in der Auslaßdüse 20 eingebracht,
in der das Beschichtungsmaterial zu kleinen Sprühpartikeln geschmolzen und
gemäß der Darstellung
in Richtung auf das Zielsubstrat beschleunigt wird. Während des
Betriebes befindet sich außerhalb
des Hohlraums 18 ein Bereich 24 mit einer flammenähnlichen
hohen Enthalpie, hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit. In
der Erfindung wird der Begriff "Plasmagenerator" zur Bezeichnung
einer Vorrichtung zum Plasmasprühen
mit einem Hohlraum, dessen innere Wand als eine Elektrode für einen
Lichtbogen dient, und durch den ein ionisiertes Gas strömen kann,
verwendet.
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Es
gibt zahlreiche Mängel
und Nachteile eines solchen Strom-Plasmagenerators, von denen einige
genannt werden sollen. Erstens ist die Erosionsrate der Elektroden
auf der Oberfläche 26 der
Kathode 10 und insbesondere an der Anode 14 in
dem Bereich der inneren Wand 28 außerordentlich hoch. Zweitens
liegt die Enthalpie des Plasmas unter dem gewünschten Wert. Drittens besteht
nur eine unzureichende Kontrolle über die chemische Zusammensetzung
der Sprühbeschichtungen
und die Größen der Sprühpartikel,
ihre Anhaftung an dem Zielsubstrat und ihre Gas-Permeabilität. Viertens
hat die Plasmageschwindigkeit eine Drehwinkelkomponente, die bei
einer gegebenen kinetischen Energie die axiale Komponente der Geschwindigkeit
des ausgetretenen Plasmas reduziert und somit auch die Fähigkeit
des Plasmas vermindert, die Sprühpartikel
zu beschleunigen. Fünftens
sind die Kosten für
die Gase wie Argon, Helium und Stickstoff, die zur Anwendung in Plasmageneratoren
geeignet sind, sehr hoch. Darüberhinaus
wird angestrebt, die Bindungsstärke,
die Mikrohärte,
die Korrosionsfestigkeit und die Ablagerungsrate der Sprühbeschichtung
gegenüber
den gegenwärtigen
Werten zu verbessern und ferner die Porösität und den Oxidgehalt der Sprühbeschichtungen
unter die gegenwärtigen
Werte abzusenken.
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In
diesen Richtungen sind bereits verschiedene Versuche gemacht worden.
Zum Beispiel werden Gleichstrom-(DC-) Plasmageneratoren trotz der Tatsache
verwendet, daß sie
teurer und komplexer sind, als Wechselstrom-(AC-) Plasmageneratoren, da
AC-Plasmabögen höhere Kontaminationen
und Instabilitätspegel,
eine geringere Enthalpie und höhere
Düsen-Erosionsraten
aufweisen. In der US-PS 2.920.952 von Ducati et al. sind Verfahren
und Vorrichtungen zur Verlängerung
der nutzbaren Lebensdauer der Back-Elektrode offenbart. In dem Artikel "Linear Direct Current
Plasma Torches" (Seiten
9 bis 43 in "Thermal
Plasma and New Materials Technology, Vol. 1), von M.F. Zhukov werden
einige Fortschritte in der Auslegung von Plasmageneratoren erläutert, zu
denen segmentierte Anodeneinsätze,
Zwischenelektroden-Einsätze
zur Gasverwirbelung und drehende magnetische Felder gehören. Der
Zweck dieser Neuerungen besteht darin, den Plasmabogen zu verlängern, zu
steuern und zu stabilisieren, um die Enthalpie des Plasmas zu erhöhen und
die Erosion der Elektrode zu vermindern. Ein weiteres Beispiel ist das
Israelische Patent Nr. 103069 von B. Goodman, das durch Bezugnahme
zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden soll und ein Strommodulationsverfahren
sowie ein Verfahren zur Anwendung einer Mischung aus einem Brennstoff
und einem Oxidierungsmittel offenbart, um eine explosive Detonation
in dem Plasma zu erzeugen, durch die die Beschleunigung der Sprühpartikel
erhöht
wird.
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Gemäß Chen,
S. L., et al: "Experimental
Design and Parameter Optimization for Plasma Spraying of Alumina
Coating", Proceedings
of the International Thermal Spray Conference and Exposition, Orlando,
Florida, USA, 28 Mai 1992, dienen orthogonales Blockdesign, Regressionsanalyse
und die Optimierung von Sprühvariablen
dazu, eine quantitative und optimierte Vorhersage von Strukturen
und/oder Eigenschaften von durch Plasma-Sprühen hergestellten Aluminium-Beschichtungen
zu ermöglichen.
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2 verdeutlicht schematisch
einen der oben genannten Vorteile, und zwar im Zusammenhang mit
einem Plasmagenerator mit segmentierter Anode. Diese Konfi guration
umfaßt
eine Kathode 40 und eine segmentierte Anode aus getrennten
ringförmigen
Anodensegmenten 42, 44 und 46. Am Ausgangspunkt
der Anode befindet sich eine Auslaßdüse 48, hinter der
sich eine Zuführung 52 für ein Beschichtungsmaterial
befindet, in die das Beschichtungsmaterial eingebracht und dort
zu Sprühpartikeln geschmolzen
wird. Einer der Vorteile des Plasmagenerators mit segmentierter
Anode besteht darin, daß sich
der Fixierungspunkt des Plasmabogens an der inneren Oberfläche 50 des
Anodensegmentes 46 und nicht an irgend einem anderen Punkt
befindet, so daß die
Länge des
Plasmabogens in einfacher Weise auf einem gewünschten Wert gehalten werden
kann. Dies beruht darauf, daß der
positive Ausgangsanschluß der
Leistungsversorgung 30 nur mit dem Segment 46 verbunden
ist. Die Segmente 42 und 44 sind elektrisch schwimmend,
so daß zwischen
der Kathode 40 und dem Segment 42 oder zwischen
der Kathode 40 und dem Segment 44 kein Plasmabogen entstehen
kann. Im Gegensatz dazu kann sich bei der in 1 gezeigten Konfiguration der Plasmabogen
an jedem Punkt an der inneren Oberfläche 28 der Anode 14 fixieren.
Aus diesem Grunde bildet sich bei der in 1 gezeigten Konfiguration ein sogenannter "selbstentstehender
Plasmabogen". Ein
solcher Plasmabogen kann eine Länge
haben, die geringer ist, als der optimale Wert. Die Enthalpie des Plasmas
vermindert sich in dem Maße,
wie sich die Länge
des Bogens vermindert, so daß angestrebt wird,
einen möglichst
langen Plasmabogen aufrechtzuerhalten. Der Plasmagenerator mit segmentierter Anode
stellt somit eine Verbesserung gegenüber früheren Konstruktionen dar.
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Trotz
dieser Fortschritte wird mit bekannten Plasmageneratoren jedoch
das an sich mögliche
Potential nicht ausgeschöpft.
Deshalb wird angestrebt, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen,
mit denen die Rate der Elektronenerosion weiter vermindert, die Enthalpie
des Plasmas weiter erhöht,
die axiale Komponente der Plasmageschwindigkeit weiter vergrößert, die
Geschwindigkeit der Sprühpartikel
weiter erhöht
und andere Verbesserungen erreicht werden können, um die Zug-Verbundfestigkeit,
die Mikrohärte,
die Korrosionsfestigkeit und die Ablagerungsrate der Sprühbeschichtung
zu verbessern, die Porösität und den
Oxidgehalt der Sprühbeschichtungen
zu vermindern und die Anwendung von amorphen und keramischen thermischen
Barriere-Beschichtungen zu ermöglichen.
Diese Ziele werden mit der Erfindung erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit
der Erfindung wird ein Plasmagenerator mit segmentierter Anode geschaffen,
in den eine brennbare Gasmischung entlang der Richtung des Plasmaswirbels
injiziert wird. Die Injektion einer brennbaren Gasmischung in das
Plasma unterstützt die
Diffusion des Plasmabogens, so daß sich der Plasmabogen an einen
größeren Bereich
der Anodenoberfläche
und nicht nur an einem Punkt eines kleinen Bereiches fixiert. Dadurch
wird die Erosion der Anode erheblich vermindert. Zusätzlich wird
die brennbare Gasmischung in Richtung des Plasmawirbels injiziert,
um die Rotation des Plasmas innerhalb der Anode zu fördern und
die Fixierung des Plasmabogens über
einen noch größeren Oberflächenbereich
weiter zu verteilen. Dieser Plasmabogen-Fixiermodus wird als "Diffusions-Fixiermodus" bezeichnet. Der
Diffusions-Fixiermodus ist durch eine nominelle Stromdichte von
näherungsweise
107 Ampere pro Quadratmeter gekennzeichnet.
Dieser Diffusions-Fixiermodus ist somit im Gegensatz zu dem Kontraktions-Fixiermodus,
der der übliche
Plasmabogen-Fixiermodus ist und der sehr hohe Stromdichten (näherungsweise
109 Ampere pro Quadratmeter) und somit sehr
hohe Anoden-Erosionsraten aufweist, durch eine relativ niedrige
Anoden-Erosionsrate gekennzeichnet, die im Bereich zwischen 1 und
0,1 Prozent der Rate im Kontraktions-Fixiermodus liegt.
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Somit
wird gemäß der Erfindung
ein Plasmagenerator mit segmentierter Anode geschaffen, mit dem
während
des Betriebes ein Plasmawirbel erzeugt und aufrechterhalten wird
und der mindestens eine Zuführung
für eine
brennbare Gasmischung in der Weise aufweist, daß die brennbare Gasmischung in
einer Richtung injiziert wird, die aus einer Gruppe ausgewählt wird,
die die Richtung des Plasmawirbels und die Richtung entgegengesetzt
zu der Richtung des Plasmawirbels umfaßt.
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Um
die Wirkungen einer verstärkten
Plasmarotation zu kompensieren, umfaßt die Erfindung eine neue
Form der Auslaßdüse, die
eine innere Fläche aufweist,
deren Abstand von der Achse sich entsprechend dem Polarwinkel verändert. Mit
dieser neuen Auslaßdüse wird
der Widerstand gegen eine Winkelbewegung des Plasmas im Bereich
der Auslaßdüse erhöht und dadurch
die Drehkomponente der Geschwindigkeit am Ausgang vermindert. Dies
wiederum erhöht
die axiale Komponente der Plasmageschwindigkeit am Ausgang und verstärkt die
Fähigkeit
des Plasmas, die Sprühpartikel
in Richtung auf das Zielsubstrat zu beschleunigen. Dies trägt zu höheren Ablagerungsraten
und verbesserten Eigenschaften der Sprühbeschichtung bei. Die Anwendung dieser
neuen Auslaßdüsen-Form
ermöglicht
eine Verstärkung
der Rotation des Plasmas innerhalb des Anoden-Hohlraums, ohne daß die axiale
Komponente der Plasmageschwindigkeit am Ausgang nachteilig beeinflußt wird.
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Aus
diesem Grunde wird mit der Erfindung ein verbesserter Plasmagenerator
geschaffen, der eine Auslaßdüse mit einer
inneren Fläche
aufweist, wobei die Verbesserung eine innere Fläche mit einem nichtkreisförmigem tranversalem
Querschnitt umfaßt, der
tangential zu einem umschriebenen Kreis mit einem ersten Radius
und tangential zu einem eingeschriebenen Kreis mit einem zweiten
Radius liegt, so daß der
erste Radius größer ist
als der zweite Radius.
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Gemäß weiterer
Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, die im folgenden beschrieben werden, kann die Menge
der in den Plasmagenerator injizierten brennbaren Gasmischung so
eingestellt werden, daß sie über oder
unter der Menge für
ein stöchiometrisches
Verhältnis liegt.
Dies ermöglicht
eine Einstellung des Plasmas im Bereich zwischen chemisch oxidierend
und chemisch reduzierend und somit eine Steuerung der Oxidation
der Sprühpartikel.
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Gemäß weiterer
Merkmale der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wird der Strom des
Plasmabogens genau gesteuert, und es werden Plasmabogen-Strompulse
angewendet, um äußerst scharfe
Plasma-Schockwellen zu erzeugen. Mit diesen extrem scharfen Plasma-Schockwellen
werden mehrere wichtige und wertvolle Funktionen geschaffen. Erstens
erhöhen
diese die Temperatur und Enthalpie des Plasmas weiter. Zweitens
wird mit diesen ein zusätzlicher
Vortrieb auf die Sprühpartikel
in Richtung auf das Zielsubstrat ausgeübt, so daß sie zu einer erhöhten Ablagerungsrate
beitragen. Drittens stoßen
diese gegen die Sprühpartikel
mit ausreichender Energie, um eine weitere Aufspaltung (Disintegration)
in kleinere Partikel zu bewirken. Die Vorteile von kleineren Sprühpartikeln
liegen in der verminderten Porösität der auf
dem Zielsubstrat abgelagerten Schicht sowie in erhöhten Kühlungsraten
der Sprühpartikel,
die wiederum zur Ausbildung von amorphen Sprühbeschichtungen mit gewünschten Eigenschaften,
wie zum Beispiel einer höheren Zug-Bindungsstärke und
einer verbesserten Oberflächen-Festigkeit
führen.
Weiterhin können
die höhere Enthalpie
des Plasmas und die Modulation des Plasmabogen-Stroms gemäß der Erfindung
zu keramischen Beschichtungen führen,
die als Wärmesperre dienen
und mit einer Ablagerungsrate abgelagert werden, die fünf bis zehn
mal höher
ist, als bei den bekannten Plasmabrennern.
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Es
soll noch darauf hingewiesen werden, wie sich diese Neuerungen von
dem einschlägigen
Stand der Technik wie zum Beispiel dem Israelischen Patent Nr. 103069
unterscheiden, bei dem eine Brennstoff-Sauerstoff-Mischung verwendet
wird, um eine explosive Detonation innerhalb des Plasmagenerators
zu erzeugen. Diese Druckschrift offenbart auch eine Modulation des
Plasmabogen-Stroms. Bei dem genannten Stand der Technik hat der
Plasmagenerator die in 1 gezeigte Konfiguration, bei
der der Plasmabogen selbstentstehend ist. Erfindungsgemäß ist der
Plasmagenerator jedoch ein solcher mit segmentierter Anode mit einer
in 2 gezeigten Konfiguration und hat gegenüber der
in 1 gezeigten Konfiguration andere Geometrien und
Betriebseigenschaften. Darüberhinaus
wird mit dem genannten Stand der Technik eine Injektion einer Brennstoff-Sauerstoff-Mischung
in den Plasmagenerator offenbart, um eine explosive Detonation zu
erzeugen, deren Zweck in einer weiteren Beschleunigung der Sprühpartikel
besteht. Bei der Erfindung erzeugt die brennbare Gasmischung, die
in den Plasmagenerator eingeleitet wird, jedoch keine explosive Detonation
und führt
auch nicht zu einer weiteren Beschleunigung der Sprühpartikel.
Statt dessen besteht gemäß der Erfindung
der Zweck des Einleitens einer brennbaren Gasmischung in den Plasmagenerator darin,
den Plasmabogen in den Diffusions-Fixiermodus zu versetzen und den
Grad der Anodenerosion zu vermindern. Weiterhin unterscheiden sich
die Plasmabogen-Strompulse gemäß der Erfindung
von der Plasmabogen-Strommodulation gemäß dem Stand der Technik. Wie
weiter unten noch beschrieben werden wird, haben die Plasmabogen-Strompulse
gemäß der Erfindung
eine höhere
Frequenz, die in Abhängigkeit
von den Messungen der Verweildauer der Sprühpartikel bestimmt wird, wobei
darüberhinaus
der Plasmabogen-Strom gemäß der Erfindung präzise bestimmt
wird, um die Zeitkonstante der Stromübergänge (Ausgleichströme) in dem
Plasmabogen zu minimieren.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im folgenden beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen
erläutert.
Es zeigt:
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1 einen
axialen Querschnitt durch einen bekannten Plasmagenerator;
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2 einen
schematischen axialen Querschnitt durch einen bekannten Plasmagenerator
mit segmentierter Anode;
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3 eine
schematische Konfiguration einer Zuführung für eine brennbare Gasmischung
und einer Zuführung
für Beschichtungsmaterial
für einen erfindungsgemäßen Plasmagenerator;
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4 einen
tranversalen Querschnitt durch eine Konfiguration einer bekannten
Aus laßdüse für einen
Plasmagenerator;
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5 einen
tranversalen Querschnitt durch eine Konfiguration einer erfindungsgemäßen Auslaßdüse für einen
Plasmagenerator;
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6 einen
tranversalen Querschnitt durch eine alternative Konfiguration einer
erfindungsgemäßen Auslaßdüse für einen
Plasmagenerator;
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7 eine
Darstellung der Plasmabogen-Strommodulation durch additive zeitliche
Pulse;
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8 eine
Darstellung der Plasmabogen-Strommodulation durch subtraktive zeitliche
Pulse;
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9 die
Parameter zum Messen der Verweildauer der Sprühpartikel zwischen einem Plasmagenerator
und einem Zielsubstrat;
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10 eine
Darstellung der Ablagerungsrate gegenüber dem Standoff-Abstand bei
einer amorphen Beschichtung; und
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11 eine
Darstellung von bekannten elektrischen Zeitkonstanten des Plasmas
für verschiedene
Gase als Funktion des Plasmabogen-Stroms.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Erfindung hat einen Plasmagenerator mit segmentierter Anode zur
Sprühbeschichtung
zum Gegenstand. Die grundsätzliche
Arbeitsweise und die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen.
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2 zeigt
eine bekannte Konfiguration eines Plasmagenerators mit segmentierter
Anode, der bereits beschrieben wurde. Kurz zusammengefaßt weist
diese Konfiguration eine Kathode 40 und eine segmentierte
Anode aus getrennten ringförmigen
Anodensegmenten 42, 44 und 46 auf. Am
Auslaßpunkt der
segmentierten Anode befindet sich eine Auslaßdüse 48, jenseits von
der eine Zuführung 52 für ein Beschichtungsmaterial
angeordnet ist, wobei das Beschichtungsmaterial auf ein Zielsubstrat
zu sprühen ist.
Eine Leistungsversorgung 30 hat einen negativen Ausgangsanschluß, der mit
der Kathode 40 verbunden ist, sowie einen positiven Ausgangsanschluß, der mit
dem Anodensegment 46 verbunden ist. Wie bereits beschrieben
wurde, liegt der Fixierpunkt des Plasmabogens an der inneren Fläche 50 des
Anodensegmentes 46.
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3 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Plas magenerator.
Die Funktion und die allgemeine Anordnung der Kathode 40,
der ringförmigen
segmentierten Anoden 42, 44 und 46 sowie
der Leistungsversorgung 30 und der Zuführungen 52 für Beschichtungsmaterial
sind ähnlich
wie bei dem in 2 gezeigten Stand der Technik,
wobei jedoch zusätzliche
neue Merkmale einschließlich
Zuführungen 64 und 66 für eine brennbare
Gasmischung sowie eine Auslaßdüse 60 vorgesehen
sind. Eine geeignete brennbare Gasmischung kann eine Mischung aus
Kohlenwasserstoff-Gas wie Propan und Luft sein. Die Zuführungen 64 für die brennbare
Gasmischung liegen in der Nähe der
Kathode 40, während
die Zuführung 66 für die brennbare
Gasmischung in der Nähe
der ringförmigen
segmentierten Anode 46 angeordnet ist, wobei es sich dabei
um diejenige segmentierte Anode handelt, an deren innerer Wand 50 sich
der Plasmabogen fixiert. Die brennbare Gasmischung wird durch die
Zuführung 66 entweder
entgegengesetzt oder in der gleichen Richtung in die Kammer gedrückt, in
der sich der Plasmawirbel bewegt.
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Wie
bereits erwähnt
wurde, besteht der Zweck der brennbaren Gasmischung gemäß der Erfindung
darin, zu bewirken, daß der
Plasmabogen einen Diffusionsfixiermodus einnimmt, in dem sich der Plasmabogen
an einem großen
Flächenbereich
an der inneren Oberfläche 50 der
segmentierten Anode 46 fixiert. Der Diffusionsfixiermodus
führt zu
einer wesentlich verringerten Anoden-Erosionsrate im Vergleich zu
dem Kontraktionsfixiermodus, bei dem sich der Plasmabogen an einem
kleinen Bereich an der inneren Oberfläche 50 fixiert. Aus
diesem Grund wird der Diffusionsfixiermodus klar bevorzugt, und
es ist ein Zweck der Erfindung, einen Plasmabogen in dieser Betriebsart
entstehen zu lassen. Aus diesem Grund ist die in 3 gezeigte
Konfiguration und insbesondere die Anordnung und Ausrichtung der
Zuführung 66 für die brennbare
Gasmischung dazu vorgesehen, die Rotationsgeschwindigkeit des Plasmas innerhalb
des Plasmagenerators zu erhöhen.
Eine hohe Rotationsgeschwindigkeit verbessert den Diffusionsfixiermodus,
der durch die Injektion einer brennbaren Gasmischung entsteht. Die
brennbare Gasmischung wird auch an den Zuführungen 64 injiziert,
um zwei wichtige Ziele zu erreichen: erstens hat sich gezeigt, daß dies die
Betriebsspannung des Plasmabogens erhöht. Zweitens stabilisiert dies
den Plasmabogen-Strom
und die Betriebsspannung durch Verminderung der Schwankungen des
Plasmabogen-Stroms und der Betriebsspannung. Eine Erhöhung der
Betriebsspannung führt
wiederum zu einer Erhöhung
der Enthalpie des Plasmas.
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Zusätzlich zu
dem Effekt, den Plasmabogen in den Diffusionsfixiermodus zu versetzen,
kann die Injektion einer brennbaren Gasmischung auch zur Folge haben,
daß die
Oxidation der Sprühbeschichtung
in gewissem Umfang gesteuert werden kann. Das brennbare Gas kann
zum Beispiel ein Kohlenwasserstoff-Gas wie Propan sein. Wenn die
brennbare Gasmischung von dem stöchimetrischen
Verhältnis
des brennbaren Gases und Sauerstoff (wie zum Beispiel dem Sauerstoff
in der Luft) abweicht, beeinflußt
das Plasma die Oxidation der Sprühbeschichtung.
Wenn das Verhältnis
des brennbaren Gases zu Sauerstoff (wie zum Beispiel dem Sauerstoff
in der Luft) kleiner ist, als das stöchiometrische Verhältnis, so
ergibt sich ein Überschuß an Sauerstoff
(wie der Sauerstoff in der Luft) in der brennbaren Gasmischung,
und das Plasma ist ein "oxidierendes
Plasma", so daß die Sprühbeschichtung
in höherem Maße oxidiert
wird. Eine solche Mischung wird als "magere brennbare Gasmischung" bezeichnet. Wenn
jedoch das Verhältnis
des brennbaren Gases zu Sauerstoff (wie dem Sauerstoff in der Luft)
größer ist,
als das stöchiometrische
Verhältnis,
so ergibt sich ein Uberschuß an
brennbarem Gas und das Plasma ist ein reduzierendes Plasma. In diesem
Fall wird die Sprühbeschichtung
weniger stark oxidiert. Eine solche Mischung wird als "fette brennbare Gasmischung" bezeichnet.
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Es
soll darauf hingewiesen werden, daß die Auslaßdüse 60 gemäß der Erfindung
neu gestaltet ist. Um dies würdigen
zu können,
wird zunächst
eine bekannte Konfiguration einer Plasmagenerator-Auslaßdüse betrachtet,
deren tranversaler Querschnitt in 4 gezeigt
ist. Dort ist zu erkennen, daß die
bekannte Auslaßdüse an jeder
longitudinalen Position entlang der Achse einen kreisförmigen tranversalen Querschnitt
an der inneren Oberfläche 72 mit
einem konstanten Radius r aufweist. Gemäß 5 weist eine
erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Konfiguration einer Plasmagenerator-Auslaßdüse jedoch eine innere Oberfläche mit
einem nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitt 81 in der Weise auf, daß der nichtkreisförmige tranversale
Querschnitt 81 sowohl einen umschriebenen Kreis 82,
als auch einen eingeschriebenen Kreis 83 tangiert. In diesem
Zusammenhang wird der Begriff "tangiert" in Bezug auf einen nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitt und einen umschriebenen Kreis sowie in Bezug auf einen nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitt und einen eingeschriebenen Kreis verwendet, um zum Ausdruck
zu bringen, daß der
nichtkreisförmige
tranversale Querschnitt den umschriebenen Kreis berührt, jedoch
nicht überquert,
und daß der
nichtkreisförmige
tranversale Querschnitt den eingeschriebenen Kreis berührt, jedoch
nicht überquert,
und daß somit
der nichtkreisförmige
tranversale Querschnitt vollstän dig
zwischen dem umschriebenen Kreis und dem eingeschriebenen Kreis
liegt und daß sich
somit ferner der nichtkreisförmige
tranversale Querschnitt über
den gesamten Abstand zwischen dem umschriebenen und dem eingeschriebenen
Kreis erstreckt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitt dessen umschriebener Kreis sich immer von dem eingeschriebenen
Kreis unterscheidet und insoweit der Radius des umschriebenen Kreises
immer größer ist, als
der Radius des eingeschriebenen Kreises. Der Winkelabstand zwischen
einem Berührungspunkt des
nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitts 81 mit einem umschriebenen Kreis 82 und
dem nächsten
Berührungspunkt
des nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitts 81 mit dem eingeschriebenen Kreis 83 ist
in 5 mit q bezeichnet und hat bei dieser Ausführungsform
einen Mittelwert von 45°.
Eine andere Konfiguration einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Plasmagenerator-Auslaßdüse ist in 6 gezeigt
und hat ebenfalls eine innere Oberfläche mit einem nichtkreisförmigen tranversalen Querschnitt 84.
Zum Beispiel ist der Radius r3 des umschriebenen
Kreises 85 größer, als
der Radius r4 des eingeschriebenen Kreises 86.
Der Winkelabstand zwischen einem Berührungspunkt des nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitts 84 mit dem umschriebenen Kreis 85 und
dem nächsten
Berührungspunkt
des nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitts 84 mit dem eingeschriebenen Kreis 86 ist
in 6 mit j bezeichnet und hat bei dieser Ausführungsform
einen Mittelwert von 22,5°.
Erfindungsgemäß sind weitere
Konfigurationen der Auslaßdüse möglich, solange
die innere Oberfläche
der Auslaßdüse einen
nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitt aufweist. Das Verhältnis zwischen dem Radius des
eingeschriebenen Kreises und dem Radius des umschriebenen Kreises
ist ein Parameter, der das Ausmaß der Abweichung von der Kreisform
darstellt. Gemäß der Erfindung
sollte das Verhältnis
zwischen dem Radius des eingeschriebenen Kreises und dem Radius
des umschriebenen Kreises zwischen 0,03 und 0,9 liegen. Weiterhin
sollte gemäß der Erfindung
der mittlere Winkelabstand zwischen einem Berührungspunkt des nichtkreisförmigen tranversalen
Querschnitts mit dem umschriebenen Kreis und dem nächsten Berührungspunkt
des nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitts mit dem eingeschriebenen Kreis zwischen
22,5° und
45° liegen. Der
Zweck dieses nichtkreisförmigen
tranversalen Querschnitts besteht darin, die Winkelrotationskomponente
der Plasmageschwindigkeit nach der Austrittsdüse zu vermindern. Es wurde
bereits erwähnt, daß die Zuführung 66 für die brennbare
Gasmischung (3) so angeordnet sein kann,
daß die brennbare
Gasmischung entlang der Richtung des Plasmaswirbels injiziert wird,
um die Winkelrotationsgeschwindigkeit des Plasmas innerhalb des
Plasmagenerators zu erhöhen,
um da durch den Diffusionsfixiermodus des Plasmabogens zu verbessern
und dadurch wiederum die Anodenerosion zu vermindern. Eine Drehwinkel-Komponente
der Plasmageschwindigkeit ist jedoch unerwünscht, nachdem das Plasma die
Auslaßdüse verlassen
hat, da bei einer gegebenen kinetischen Energie des Plasmas eine
Drehwinkel-Komponente
der Geschwindigkeit die axiale Komponente der Geschwindigkeit vermindert
und somit die Wirksamkeit des Plasmas im Hinblick auf die Beschleunigung
der Sprühpartikel
in Richtung auf das Zielsubstrat vermindert. Folglich wird mit der
Erfindung die oben beschriebene Auslaßdüsen-Auslegung geschaffen, um
die Drehwinkel-Komponente der Plasmageschwindigkeit nach der Auslaßdüse zu vermindern
und dadurch die axiale Komponente der Plasmageschwindigkeit zu erhöhen.
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Zusätzlich zu
der Verminderung der Anodenerosion und einer Erhöhung der axialen Komponente der
Plasmageschwindigkeit gemäß 'obiger Beschreibung
werden durch die erfindungsgemäße Ausführung ferner
die Ablagerungsrate der Sprühbeschichtung
und die Geschwindigkeit der Sprühpartikel
erhöht,
sowie die Größe der Sprühpartikel
verkleinert. Durch die Verkleinerung der Sprühpartikel werden die Eigenschaften
der Sprühbeschichtung
verbessert, was im folgenden noch beschrieben werden wird. Um diese
Ziele zu erreichen, wird der Plasmabogen-Strom gemäß der spezifischen
Parameter, die unten beschrieben werden, genau eingestellt und durch
Pulse moduliert.
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7,
auf die nun Bezug genommen werden soll, zeigt eine Kurve eines Plasmabogen-Stroms, der
mit additiven Pulsen moduliert ist, die einen vorübergehenden
Anstieg des Plasmabogen-Stroms bewirken. An der Ordinate 110 ist
der Plasmabogen-Strom,
an der Abszisse 112 die Zeit aufgetragen. Eine Darstellung 114 des
Plasmabogen-Stroms über der
Zeit zeigt mehrere Pulse 116, die mit einem Zeitintervall τ auftreten.
Die Grundlinie des Plasmabogen-Stroms ist I0,
während
die Höhe
der Plasmabogen-Strompulse ΔI
ist, so daß der
Plasmabogen-Strom an der Spitze jedes Pulses I0 + ΔI beträgt.
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8,
auf die nun Bezug genommen werden soll, zeigt einen Verlauf eines
Plasmabogen-Stroms, der mit subtraktiven Pulsen moduliert ist, die
einen vorübergehenden
Abfall des Plasmabogen-Stroms bewirken. Entlang der Ordinate 110 ist
der Plasmabogen-Strom, entlang der Abszisse 112 die Zeit
aufgetragen. Ein zeitlicher Verlauf 117 des Plasmabogen-Stroms
zeigt mehrerer Pulse 118, die mit einem Zeitintervall τ auf treten.
Die Grundlinie des Plasmabogen-Stroms ist I0,
und die Größe der Plasmabogen-Strompulse
ist ΔI,
so daß der
Plasmabogen-Strom an dem Abfall jedes Pulses I0 – ΔI beträgt. Diese
Modulation kann mit Schaltungen bewirkt werden, die zum Beispiel
in dem Israelischen Patent Nr. 103069 beschrieben sind.
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Der
Zweck der Plasmabogen-Strompulse besteht darin, Plasma-Schockwellen
zu erzeugen, die auf die Sprühpartikel
einwirken, um diese zusätzlich
in Richtung auf das Zielsubstrat zu beschleunigen und die darüberhinaus
mit ausreichender Kraft auf die Sprühpartikel einwirken, um diese
zu kleineren Sprühpartikeln
zu zerteilen. Wenn die zusätzliche Beschleunigung
an einer Stelle ausgeübt
wird, die nahe genug an dem Plasmagenerator in der Nähe der Zuführung 52 für Beschichtungsmaterial
(3) liegt, kann dadurch die Ablagerungsrate der
Sprühbeschichtung
auf dem Zielsubstrat erhöht
werden. Messungen haben gezeigt, daß eine Modulation des Plasmabogen-Pulsstroms gemäß der Erfindung
die Ablagerungsrate von etwa 4 kg/Stunde auf etwa 20 kg/Stunde und
somit um den Faktor 5 erhöhen
kann. Eine Zerstreuung der Sprühpartikel
zu kleineren Sprühpartikeln
hat den Vorteil, daß die
kleineren Sprühpartikel
ein höheres
Oberflächen-zu-Volumenverhältnis aufweisen,
was zu höheren
Kühlungsraten beim
Auftreffen auf dem Zielsubstrat führt. Messungen haben gezeigt,
daß normale
Sprühpartikel
beim Auftreffen auf ein Zielsubstrat eine Kühlungsrate von 104 bis
105 °K/Sekunde
aufweisen. Die kleineren Sprühpartikel,
die entstehen, wenn normale Sprühpartikel
durch die Plasma-Schockwellen gemäß der Erfindung zerteilt werden,
haben demgegenüber beim
Auftreffen auf ein Zielsubstrat eine Kühlungsrate von 107 bis
108 °K/Sekunde,
was etwa um den Faktor 1000 höher
ist. Messungen der Röntgenstrahlen-Diffraktion
haben gezeigt, daß aufgrund
dieser stark erhöhten
Kühlungsraten
beim Auftreffen auf das Zielsubstrat die Sprühpartikel aus zeitlichen Gründen keine
regelmäßige kristalline
Struktur auf dem Zielsubstrat bilden können, sondern statt dessen
eine amorphe Sprühbeschichtung
erzeugen. Amorphe Sprühbeschichtungen
zeichnen sich durch eine erhöhte
Oberflächenhärte, einen
verminderten Oxidgehalt und eine verminderte Porösität aus, wobei all dies gewünschte Eigenschaften
sind.
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Die
Modulation des Plasmabogens ist bereits untersucht worden und hat
sich als vorteilhaft erwiesen (B. Goodman: "The influence of Plasma Arc Modulation
on the Coating Structure",
in "Proceedings
of the International Thermal Spray Conference and Exposition", Orlando, Florida,
Juni 1992, Seiten 581-585; B. Goodman: "Investigation of Dispersion Processes
of Sprayed Particles by Means of Torch Modulation", in "Proceedings of the
7th National Thermal Spray Conference", Boston, Massachusetts, Juni 1994,
Seiten 367-370; und B. Goodman: "Mechanisms
Influencing on the Parameters of Plasma Coatings in a Modulated
Plasma Arc" in "Proceedings of the
International Thermal Spray Conference", Kobe, Japan, Mai 1995, Seiten 389-392).
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden neue Techniken zur Optimierung der Modulation eingeführt, so
daß das
Verfahren eine weitere Verbesserung der Qualität der Plasma-Sprühbeschichtungen, zusätzlich zur
Erhöhung
der Ablagerungsraten der Sprühbeschichtungen,
mit sich bringt.
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Um
die optimale Wirksamkeit der Plasmabogen-Strompulse gemäß dem Verfahren
der Erfindung zu erzielen, muß sowohl
die Frequenz der Plasmabogen-Strompulse, als auch die Höhe des Plasmabogen-Stroms
geeignet eingestellt werden. Das Ziel der Einstellung der Frequenz
der Plasmabogen-Strompulse besteht darin, sicherzustellen, daß die Sprühpartikel
durch mindestens eine der Plasma-Schockwellen (Stoßwellen)
getroffen werden, nachdem sie die Zuführung für Beschichtungsmaterial verlassen haben
und in das Plasma eingetreten sind und bevor sie auf das Zielsubstrat
auftreffen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die Sprühpartikel
durch eine Mehrzahl von Plasma-Schockwellen getroffen, bevor sie
das Zielsubstrat erreichen.
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Um
die Frequenz der Plasmabogen-Strompulse, die diese Voraussetzungen
erfüllen,
für das
erfindungsgemäße Verfahren
zu berechnen, ist es erforderlich, die Verweildauer der Sprühpartikel
zu kennen, worunter die Zeitdauer zwischen dem Moment, in dem die
Sprühpartikeln
aus der Zuführung
für Beschichtungsmaterial
in das Plasma eintreten, bis zu dem Moment, in dem sie auf das Zielsubstrat
auftreffen, zu verstehen ist. 9 zeigt
die Parameter, mit denen die entsprechenden Messungen durchgeführt werden.
Ein Plasmagenerator 100 befindet sich in einer Standoff-Entfernung 110 von
einem Zielsubstrat 106, auf das eine Sprühbeschichtung 108 aufzubringen
ist, die durch eine Ablagerung von Sprühpartikeln gebildet wird, die
aus einer Zuführung 102 für ein Beschichtungsmaterial
austreten und entlang von Flugbahnen 104 wandern. Die Messungen
der Verweildauer der Sprühpartikel
auf den Flugbahnen 104 kann mit bekannten Techniken durchgeführt werden (W.
Roman et al.: "Plasma
Spray Gun Particle Distribution Measurements Using Laser/2-D Imaging Techniques", in "Procee dings of the
3rd National Thermal Spray Conference", Long Beach, Kalifornien, Mai 1980,
Seiten 49-58). Wenn die gemessene Verweildauer der Sprühpartikel
als T bezeichnet wird, so wird die Zeit τ zwischen den Plasmabogen-Strompulsen
(siehe 7 und 8) ein Maximum von T sein, um
zu garantieren, daß im
Mittel mindestens eine Kollision zwischen den Sprühpartikeln
und den Plasma-Schockwellen auftritt. Die minimale Frequenz 1fmin der Plasmabogen-Strompulse
für eine Kollision
ist gegeben durch: 1fmin = 1/τ =
1/T
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Weitere
Kollisionen sind wünschenswert,
da sie die Beschleunigung und die Feinverteilung der Sprühpartikel
weiter erhöhen.
Wenn im Mittel mindestens zwei Kollisionen zwischen den Sprühpartikeln
und den Plasma-Schockwellen auftreten, ergibt sich die minimale
Frequenz 2fmin der
Plasmabogen-Strompulse zu: 2fmin = 2/τ =
2/T
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Typische
Werte sind zum Beispiel ein Standoff-Abstand 110 (9)
von etwa 15 cm, T ≈ 0,5 ms, 1fmin ≈ 2000 Hz und 2fmin ≈ 4000 Hz.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren muß auch sichergestellt
werden, daß die
Plasmabogen-Strompulse Plasma-Schockwellen mit optimaler Wirksamkeit
erzeugen, so daß sie
eine eine maximale Beschleunigung und eine entsprechende Feinverteilung
bewirkende Kraft auf die Sprühpartikel
ausüben.
Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, daß die elektrische Zeitkonstante
des Plasmas minimiert wird. Andernfalls wird die Wirkung der Plasmabogen-Strompulse über der
Zeit verwischt. 11 zeigt bekannte Kurven der
elektrischen Zeitkonstanten als Funktion des Plasmabogen-Stroms
in verschiedenen Gasen (W. Hertz: "Determination of the Conductance Decay
Time Constants of Interrupted Arcs by the Aid of a Channel Model", XI. International
Conference on Phenomena in Ionized Gases, Bukarest, Rumänien, 1969,
Seite 296). In 11 sind entlang der Ordinate 90 die
Werte der elektrischen Zeitkonstanten in Mikrosekunden und entlang
der Abszisse 92 der logarithmische Plasmabogen-Strom in
Ampere aufgetragen. Der in 11 dargestellte
verfügbare
Strombereich korrespondiert mit demjenigen, der gegenwärtig für einen
Plasmabogen erzielbar ist. Der ver fügbare Strombereich stellt somit
die praktischen Grenzen der realisierbaren Technologie dar. Es ist
zwar wünschenswert,
die minimale elektrische Zeitkonstante für ein Plasma zu erreichen,
das Erreichen dieses Minimums ist jedoch von der Kapazität der verwendeten
Anlage abhängig.
Aus diesem Grund ist es erforderlich, den minimalen Wert der elektrischen
Zeitkonstante über
dem verfügbaren
Strombereich und nicht einfach ein lokales Minimum der Kurve der
elektrischen Zeitkonstante zu wählen.
Ferner kann es in Abhängigkeit
von der Ausdehnung und der Form der Kurve in der Nähe des Minimalwertes
der elektrischen Zeitkonstante möglich
sein, entweder additive oder subtraktive Pulse zu wählen. Wenn
der Punkt der minimalen elektrischen Zeitkonstante nicht an einem
Extremwert des verfügbaren
Strombereiches liegt, ist es möglich,
entweder additive oder subtraktive Pulse zu verwenden. Es sollten
diejenigen Pulse verwendet werden, die die kleinere elektrische
Zeitkonstante für
einen Puls aufweisen. Faktoren, die die Wahl beeinflussen, sind
unter anderem die Ableitung der Kurve der elektrischen Zeitkonstante
an dem Punkt, der als Basisstrom des Plasmabogens gewählt wird.
Dies soll für
ein Beispiel erläutert
werden.
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In 11 sind
die Kurven für
verschiedene Gase sowie eine Kurve 94 für Luft gezeigt, die das Standard-Gas
in dem Plasmagenerator darstellt. Für Luft fällt die elektrische Zeitkonstante
ab, wenn der Plasmabogen-Strom an einem Punkt 96 etwa 300 Ampere übersteigt.
Die elektrische Zeitkonstante fällt dort
unter etwa 10 μsek
ab. Die Ableitung der Kurve ist an dem Punkt 96 negativ.
Dies bedeutet, daß bei ansteigendem
Plasmabogen-Strom die elektrische Zeitkonstante weiter abfällt. Somit
ist es wünschenswert,
den Plasmabogen-Strom mit additiven Pulsen gemäß der Darstellung in 7 zu
modulieren, und zwar unter Anwendung eines Wertes I0 von
näherungsweise
300 Ampere. Wenn die Ableitung der Kurve an einem Punkt positiv
ist, bedeutet dies, daß bei
abfallendem Plasmabogen-Strom die elektrische Zeitkonstante geringer
wird. In einem solchen Fall ist es folglich sinnvoll, den Plasmabogen-Strom
mit subtraktiven Pulsen gemäß 8 zu
modulieren.
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Durch
geeignete Einstellung des Plasmabogen-Stroms gemäß obiger Beschreibung kann
die Schärfe
der Plasma-Schockwellen erheblich verbessert werden. Die Schärfe der
Plasma-Schockwellen wird in Einheiten der Zeitrate der Änderung
des Plasmabogen-Stroms gemessen. Eine Modulation des Plasmabogen-Stroms
ohne eine geeignete Auswahl der Höhe des Stroms gemäß obiger
Beschreibung kann zu einer Zeitrate der Änderung des Plasmabogen-Stroms
von 107 Ampere pro Sekunde führen. Wenn
jedoch die Höhe
des Stroms gemäß obiger
Beschreibung geeignet gewählt
wird, kann eine Zeitrate der Änderung
des Plasmabogen-Stroms von 108 bis 1010 Ampere pro Sekunde erreicht werden.
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Die
Ablagerung von amorphen Beschichtungen stellt eine bedeutende Anwendung
der Erfindung dar. Die hohen Temperaturen und die hohe Enthalpie des
Plasmabogens, die mit der Erfindung erreicht werden, sowie die mehrfachen
Plasma-Schockwellen aus den Plasmabogen-Strompulsen führen zu
einer feinen Zerkleinerung der Sprühpartikel. Durch das nachfolgende
Auftreffen auf dem Zielsubstrat werden diese schneller abgekühlt, als
sie kristallisieren können.
Um amorphe Sprühbeschichtungen
aufzubringen, ist es zuerst notwendig, den Plasmabogen-Strom gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren einzustellen und diesen gemäß obiger
Beschreibung zu modulieren. Anschließend muß der Standoff-Abstand zwischen
der Zuführung
des Beschichtungsmaterials des Plasmagenerators und dem Zielsubstrat
so eingestellt werden, daß die
Ablagerungsrate im Hinblick auf die Menge der Sprühbeschichtung,
die pro Zeiteinheit auf dem Zielsubstrat abgelagert wird, maximal
ist. Der optimale Standoff-Abstand ermöglicht, daß die Zeit einerseits zum Schmelzen und
Feinverteilen der Spraypartikel in dem Plasma ausreicht, daß diese
Zeit andererseits aber nicht so lang ist, daß diese sich bereits abkühlen und
kristallisieren. Der optimale Standoff-Abstand führt zu einer maximalen Ablagerungsrate
der Sprühbeschichtung im
Hinblick auf die pro Zeiteinheit abgelagerte Menge. Eine Messung
der Ablagerungsrate als Funktion des Standoff-Abstandes ergibt einen
Datensatz, der grafisch aufgezeichnet werden kann. 10 zeigt ein
Beispiel für
eine solche Kurve einer Ablagerungsrate gegenüber dem Standoff-Abstand, die
zeigt, daß bei
diesem speziellen Beispiel ein optimaler Abstand zur Erzeugung von
amorphen Sprühbeschichtungen 200
mm beträgt.
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Auch
wenn die Erfindung nur in Bezug auf eine Anzahl von Ausführungsformen
beschrieben wurde, sind zahlreiche Veränderungen, Modifikationen und
andere Anwendungen der Erfindung möglich.