DE2027301B2 - Vorrichtung zum Beschichten von Teilen von Gegenständen mittels Ionenplasmazers täubung - Google Patents
Vorrichtung zum Beschichten von Teilen von Gegenständen mittels Ionenplasmazers täubungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von zu beschichtenden Flächen von Gegenständen
mittels Glimmentladung und zum anschließenden Auftragen dünner gleichmäßiger Oberzüge mittels
Ionenplasmazerstäubung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer solchen, durch die Zeitschrift »Vakuum-Technik«, 1965, S. 173—176 bekannten Vorrichtung
stehen die zu beschichtenden Rächen in dem Plasma der Prallelektrode frei gegenüber; während der Phasen des
Reinigens sowohl der Flächen — durch Glimmentladung oder Ionenreinigung — als auch der Prallelektroden-Oberfläche
selbst können daher die Prallelektroden-Oberfläche bzw. die zu beschichtenden Flächen der
Gegenstände wiederum verunreinigt werden, wodurch die Reinheit des Oberzuges und dessen Haftung auf dem
Untergrund beeinträchtigt werden. Auch ist der Zeitaufwand, insbesondere für das Reinigen der zu
beschichtenden Rächen bei Massenfertigung, relativ erheblich.
Eine Vorrichtung zur Herstellung von Schaltungen mittels Ionenplasrr/azerstäubung, bei der die zu beschichtenden
Plättchen an der senkrechten Wand eines umlaufenden Käfigs befestigt und an der Aufstäubungsapparatur
vorbeigeführt werden und die Prallelektrode während des Reinigungsprozesses abgeschirmt werden
kann, ist ebenfalls bereits bekannt (Zeitschrift »SCP and Solid State Technology«, Dez. 67, S. 50—54); dort fehlt
indessen eine feststehende Behandlungskammer, die beidseits der zu beschichtenden Gegenstände angeordnet
ist, diese einhüllt und damit auch zwischen diesen und der Prallelektrode steht und al'e Teile von einer
gegenseitigen Verunreinigung schützt; und es fehlt auch ein Schirm, der bündig mit der Zylindermantelwand in
seiner geschlossenen Stellung abschließt
Bekannt ist auch bereits eine innerhalb der evakuierten
Kammer angeordnete zusätzliche Behandlungskammer (DE-AS 10 06691); die zusätzliche Behandlungskammer ist dort ein gegenüber der Evakuierungsksmmer
rotierender Zylinder, an dessen Mittelachse die /u beschichtenden Gegenstände angeordnet sind, und die
Beschichtung erfolgt dort mittels Selendampf; eine Reinigung der zu beschichtenden Oberflächen durch
Glimmentladung ist dort nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, daß — unter Beibehaltung einer einheitlichen Vorrichtung zur Durchführung sämtlicher
Behandlungsschritte — der Schutz der zu beschichtenden Oberflächen der Gegenstände und der Prallelektrode(n)
vor Verunreinigung während der einzelnen Behandlungsschritte verbessert und die Herstellungsgeschwindigkeit
erhöht wird durch verringerten Zeitaufwand für die Reinigung der zu beschichtenden Flächen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I beschriebenen
Mittel gelöst.
Dadurch ergeben sich Vorteile: Die beiden feststehenden konzentrischen Zylindermantclwäncle hüllen
mehrere Stapel, beispielsweise von Rasierklingen, beidseits ein, schützen dadurch einerseits die zu
beschichtenden Schneiden vor Verunreinigung, ζ,Β, während des Reinigens der Prallelektroden-Oberflache,
andererseits wirken sie als Gegenelektrode während des Reinigens der Schneiden und bewirken damit eine
Beschleunigung des Reinigungsvorganges während des kreisförmigen Umlaufes der Klingenstapel zwischen
diesen ,Zylindermantelflächen. Während des Reinigens
der Prallelektroden-Oberfläche mittels lonenreinigung verhindert die zwischen Praüelektrode und Klingenstapel
stehende Zylindermaruelwand umgekehrt aber auch eine Verunreinigung der Prallelektroden-Oberfläche
durch Teile des Schneidern naterials. Die während des Zerstäubungsvorganges offene, sonst aber immer durch
den Schirm geschlossene Öffnung in der Zylindermantelwand
erleichtert die Schneidenreinigung durch Schaffung einer — hinsichtlich des Klingenvorbeilaufes
— kontinuierlichen Zylindermantelfläche und ermöglicht
andererseits eine lonenreinigung der Prallelektroden-Oberfläche
ohne Gefahr der Verunreinigung der bereits gereinigten Schneiden ebenso wie das Aufstäuben
des Oberzuges auf die Schneiden durch die Zylindermantelwand hindurch.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 9 näher erläutert Es
zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der Vakuumkammer einer ersten Vorrichtung zum Beschichten
von etwa kreisförmigen Schneiden;
F i g. 2 einen Horizontalschnitt der Vorrichtung nach F i g. 1, bei dem einige Teile weggebrochen sind,
F i g. 3 ein schematisches Schaltbild der elektrischen
Einrichtung der Vorrichtung,
Fig.4 ein schematisches Schaltbild einer HF-Wechselspannungsquelle
mit Impedanzanpassungsnetzwerk,
F i g. 5 eine schematische Darstellung der Schaltung einer Gleichspannungsquelle beim Reinigen einer
Rasierklinge mittels Glimmentladung,
Fig.6 eine chematische Darstellung der Schaltung
einer HF-Spannungsquelle beim Reinigen der Rasierklingen mittels lonenreinigung,
F i g. 7 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, die zum Beschichten von Rasierklingen
dient und teilweise horizontal geschnitten ist und bei der einige Teile weggebrochen sind,
Fig.8 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung nach Fig. 7,
Fig.9 eine Teilansicht der Schwenkeinrichtung für
den die öffnung in der Ur/mantelungswand verschließenden
Schirm.
Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbci
spielen ist als Gegenstand eine Mehrzahl von gestapelten Rasierklingen gewählt; es können aber
beliebige Schneidinstrumente bearbeitet werden. Die Reinigung aller Schneiden findet statt, bevor diese mit
dem Überzug versehen werden.
Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung IO zum kombinierten Reinigen und Überziehen von Rasierklingenschneiden,
die schematisch gezeigt ist und die eine m> Grundplatte 12 und eine Einrichtung zur Bildung eines
Vakuumbereichs in Form eines äußeren, vakuumdichten Gehäuses 14 besitzt. Darin ist eine Einrichtung 16 zur
Aufnahme und zum Behandeln von zu überziehenden Rasierklingenschneiden angeordnet, die ein ringförmi- f>r>
ges Untergestell 18, einen Isolierring 20, einen .unteren
Kugellagerlaufring 22, mc'irere Kugellager 24, einen
oberen Kugellagerlaufring 26 und als Unterlage für die Rasierklingen-Stapel einen angetriebenen Ring 28
aufweist, der mehrere Stapel-Halter 30 in Form voa
Aufsteckvorrichtungen zum Halten gestapelter Klingen
32 aufweist Der angetriebene Ring 28 besitzt einen äußeren Zahnkranz 34, der mit den Zähnen 36 eines
Ritzels 38 kämmt, das von einer Stummelwelle 40 angetrieben wird. Jeder Halter 30 ist um seine
Längsachse drehantreibbar (vgl. Fig.7) und besitzt vertikal angeordnete Aufsteckstäbe 42, die in einer
ringförmigen Halterung 44 aufgenommen sind, die herausnehmbar in einer unteren Verlängerung 46 sitzt,
die drehbar Li Kugellagern 48 gelagert ist
Bei der in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist
ein Motor 68 vorgesehen, der eine Welle 70 mit einem Antriebskegelrad 72 aufweist, das mit einem angetriebenen,
starr an der Stummelwelle 40 befestigten Kegelrad 74 in Eingriff steht Damit werden der Ring 28 und die
ihm zugeordneten Teile in der oben erläuterten Weise gedreht
Wie in den F i g. 1 und 2 gezeig* ist besteht die beschriebene Einrichtung aus einer öihandlungskammer
76, die zwei feststehende, konzentrische Zylindermantelwände 80, 82 aufweist die die Halter 30 und
deren Umlaufbahn beidseits umfassen unter Bildung eines ringzylinderartigen Raumes 78. Die Behandlungskammer /6 besitzt außer der inneren Wand 82 und der
äußeren Wand 80 noch eine obere Wand 84 und eine isolierende Tragplatte 86, die an dem Deckelteil 88 des
Gehäuses 14 befestigt ist Die Unterkante 90 der Behandlungskammer 76 befindet sich dicht an der
Oberseite des Rings 28, so daß die Klingen 32, die auf den Stäben 42 der Halter 43 befestigt sind, während der
Drehung des Rings 28 mit Ausnahme an der Unterseite völlig umschlossen sind.
Aus F i g. 2 ist eine öffnung 92 ersichtlich, die in einem
Teil der äußeren Wand 80 der Behandlungskammer 76 vorgesehen ist und die von gegenüberliegenden
Stirnseiten 94, 96 der Wand 80 begrenzt wird. In der öffnung 92 ist ein beweglicher Schirm 98 zum Schutz
der Schneiden 66 der Klingen 32 gegen eine Verunreinigung angeordnet die durch die öffnung 92
erfolgen könnte. Der Schirm 98 ist entfernbar bündig in der öffnung 92 aufgenommen, d. h. daß die Kanten 100,
102 des Schirms 98 an den Stirnseiten 94, 96 anliegen. Stifte 104, 106 halten den Schirm 98 und legen dessen
Bewegungsbahn in einer im einzelnen später beschriebenen Weise fest. Wie in Fig.2 durch gestrichelte
Linien gezeigt ist, kann der Schirm 98 von der geschlossenen Stellung in eine offene Stellung gebracht
werden, in der er dicht an der Außenseite 112 der Wand
80 anliegt, so daß die Schneiden 66 der Klingen 32 frei zugängig sind für den Zerstäubungsstrahl, der von einer
Zerstäubungseinrichtung 108 ausgeht, die in einem Gehäuseteil 110 des Gehäuses 14 aufgenommen ist.
Fi g. 1 zeigt, daß j^de Behandlungskammerwand 30,
82 eine Zylindermantel-Außenfläche 112 bzw. 114 und
eine -Innenfläche 116 bzw. 118 und dazwischen Heizelemente 120, 122 besitzt, deren Aufbau und
Arbeitsweise späte näher erläutert werden. Die Zerstäubungs^inrichtung 108 besitzt eine Dunkelraumabschirmung
124, eine Prallelektrode 126 und eine Rückplatte 128, die im folgenden näher beschrieben
werden. Eine koaxiale Spannungszuführung 130, die später näher erläutert wird, verläuft durch einen
Rückwandteil 132desiJehäuseteils 110.
F i g. 9 zeigt den Aufbau des Schirms 98 und der zugehörigen Teile. Ein Tragarm 134 ist an der Rückseite
136 des Schirms 98 befestigt und besitzt ein Antriebs-
zahnsegment 138 und zwei Längsschlitze 140. die
jeweils einen Führungszapfen 142 und einen Schwenkzapfen 144 aufnehmen. Zähne 146 sind an dem Sektor
138 angeordnet, so daß eine Drehung der Welle 148 und des zugehörigen Antriebszahnrads 150 den Arm 134 um
eine bestimmte Entfernung gerade nach vorne bewegt, wie durch die strichpunktierten Linien angegeben ist, bis
eine weitere Drehung des Zahnrads 150 eine Schwenkbewegung des Schirms 98 in die voll geöffnete Stellung
bewirkt, die in Fig. 9 in strichpunktierten Linien angegeben ist. Eine Umkehr der Drehrichtung der
Welle 148 und des zugehörigen Zahnrads 150 bewirkt, daß der Schirm 98 in seine ursprünglich ausgefahrene
Stellung geschwenkt und dann in eine Stellung zurückgezogen wird, in der die von den Stirnseiten 94,
% der äußeren Wand 80 begrenzte öffnung geschlossen wird. Geeignete, nicht gezeigte Isolatoren sind vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Schirm 98 und sein
Potential wie die übrigen Teile der Behandlungskammer 76 besitzen.
In F i g. 3 sind weitere Einzelheiten der Spannungszuführung 130, der Zerstäubereinrichtung 108 und
elektrische Bauteile gezeigt. Die Rückplatte 128 besitzt ein schlangenförmiges Kühlrohr 152, dessen Ein- und
Auslaß über ein doppelwandigcs Leitungsrohr 156, 158, 160 nach außen geführt ist. Ein keramischer Isolator 168
und eine Dichtung 170 bilden eine elektrische Isolation bzw. eine Vakuumdichtung. Die Prallelektrode 126 ist
elektrisch leitend und auch wärmeübertragend an der Rückplatte 128 angeordnet und besteht vorzugsweise
aus reinem Chrom, sonst aus einem anderen Metall oder einer Legierung, die auf der Schneide 66 der Klinge 32
abgelagert werden soll. Die Rückplatte 128 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einem ähnlich elektrisch
und thermisch gut leitenden Material. Die Dunkelraumabschirmung 124 umgibt diese Bauteile in der gezeigten
Weise.
F i g. 3 zeigt auch schematisch eine Gleichspannungsquelle 172, deren einer Anschluß durch die Leitung 180
geerdet ist und die an einem Anschluß 174 an einen beweglichen Kontakt 176 eines Schalters 178 anschließbar ist, so daß in einer Stellung des Schalters 178 eine
Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 172 und der zu überziehenden Klinge 32 hergestellt werden
kann. Eine HF-Spannungsquelle 182 mit einer geerdeten Leitung 184 liegt mit einer Leitung 188 an einem
Anschluß 186, so daß durch den Schalter 178 auch zwischen der Spannungsquelle 182 und den Klingen 32
eine Verbindung hergestellt werden kann. Ein weiterer Anschluß 190 ist mittels der Leitung 192 geerdet, so daß
die Klingen 32 dadurch, daß der Schalter 178 in eine geeignete Stellung gebracht wird, geerdet werden kann.
Eine Leitung 194 ist vorgesehen, um den Schirm 98 gegebenenfalls durch einen Schalter 196 zu erden.
Aus der folgenden Beschreibung ergibt sich, daß bei einigen Ausführungsformen der beschriebenen Vorrichtung die HF-Spannungsquellen 166 und 182 eine Einheit
bilden und bei anderen Ausführungsformen getrennt bleiben können. Unabhängig davon zeigt F i g. 3, daß der
Schirm 98 geerdet oder nicht geerdet sein kann, und daß die Klingen 32 geerdet oder an eine Gleichspannungsquelle oder eine HF-Spannungsquelle angeschlossen
werden können oder spannungslos bleiben können. Die genauen Anschlüsse und die Folge, in der sie
durchgeführt werden, werden später in Verbindung mit den Beispielen der Arbeitsweise der Vorrichtung
erläutert.
K i g. 4 zeigt schematisch eine eine Prallelektrode 200
aufweisende Vakuumkammer 198. die über ein in der Anschlußleitung 206 angeordnetes Ableitventil 204 an
eine Inertgasquelle 202 und elektrisch mit dem abstimmbaren HF-Generator und Verstärker 208 und
dem abstimmbaren PI-Anpaßnetzwerk 210 durch die koaxiale Zuführeinrichtung 130 verbunden ist.
Der abstimmbare Generator und Verstärker 208 kann mittels einer Leitung 212 an einen HF-Oszillator
in angeschlossen werden. Eine Röhre 214 ist vorgesehen,
um das HF-Signal auf die gewünschte Größe zu verstärken, und eine Induktivität 216 und zwei geerdete,
einstellbare Kapazitäten 218, 220 sind an einen der beiden Anschlüsse der Induktivität 216 angeschlossen.
r, um einen Resonanzkreis zu bilden, der vorzugsweise
eine Resonanzfrequenz von 13,56MHz besitzt. Das PI-Anpaßnetzwerk 210 besitzt eine geeignete Festwertkapazität 222 und eine einstellbare Kapazität 224. die
paraüclgcschaiiei sind, und weiieiiun eine inuukciviiäi
226 und eine zweite einstellbare Kapazität 228 zwischen der Induktivität 226 und der Prallelektrode 200. Das
Anpaßnetzwerk 210 paßt die Impedanz des Ausgangskreises, der die Verstärkerröhre 214 und die zugehörige
Schaltung umfaßt, an die Impedanz der Pralleleklrode
2-, 200 an. Dies bedeutet, daß die Prallelektrode 200, die
gegen Erde isoliert ist, zusammen mit ihrer Induktivität 226 und der einstellbaren Kapazität 228 für Gleichstrom
einen offenen Stromkreis darstellt, jedoch bei einer bestimmten Frequenz eine definierte Wechselstromim-
jo pedanz besitzt, die in der gezeigten oder einer anderen
Weise an die Impedanz des das Signal liefernden Ausgangskreises angepaßt ist. Beispielsweise besitzt der
Ausgangskreis eine 50-Ohm-Impedanz und die Prallelektrode sollte so abgestimmt sein, daß sie die gleiche
)5 Impedanz besitzt. Die Kapazität 228 dient auch aazu,
den Ausgangskreis an die Prallelektrode 200 kapazitiv anzukoppeln, so daß eine Gleichvorspannung an der
Prallelektrode aufgebaut werden kann.
4n Spannungsquelle 172 und den Klingen 32. Die Klinge ist
durch einen Hochvakuumspalt 230 von einem geerdeten Element 232 getrennt, das etwa parallel zu der Schneide
66 der Klinge 32 angeordnet und bei der beschriebenen Vorrichtung durch eine Zylindermantelwand 80, 82
gebildet ist. Dadurch kann, wie im folgenden näher erläutert wird, zum Reinigen der Schneiden 66 unter
geeigneten Bedingungen eine Glimmentladung in dem Spalt 230 zwischen dem geerdeten Element und der
Klinge 32 bei Vorhandensein einer kleinen Menge eines
so inerten Gases erzeugt werden, das in den Spalt 230 eines
sehr hohen Grundvakuums (niedriger Druck) beleitet
und durch einen Stromfluß hoher Energie ionisiert wird.
und dem geerdeten Element 232 angeschlossen ist; die
Schneiden 66 der Klingen 32 und die Fläche des geerdeten Elements 232 verlaufen auch hier etwa
parallel. Wie im folgenden näher erläutert wird, kann
unter diesen Bedingungen eine Ionenreinigung oder eine Zerstäubungsätzung der Schneiden stattfinden,
wenn bei einem hohen Grundvakuum ein inertes Gas in einer kleinen Menge in den Spalt 230 zwischen der
Schneide und dem Element 232 eingeleitet und ionisiert wird.
aller in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind die zu überziehenden Gegenstände die Schneiden von
Rasierklingen.
Das Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden:
Das vakuumdichte Gehäuse 14 mit dem Deckelteil 88 wird von der Grundplatte 12 gehoben und mehrere
Rasierklingen 32 werden in einem Stapel parallel -, zueinander mit ihren zentralen öffnungen fluchtend auf
den Stäben 42 der Halter 30 angeordnet. Jeder Halter 30 wird η/ einem Stapel von Klingen beladen, wobei jeder
Stapel bis zu mehreren tausend Klingen enthält. Wenn alle Halter voll beladen und mit ihren Halterungen 44 in m
die Gebrauchsstellung gebracht sind, wird aas Gehäuse auf die Grundplatte aufgesetzt, so daß die Klingen von
den Zylindermantelwänden 80,82 der Behandlungskammer 76 in der in F i g. I gezeigten Weise umgeben sind.
Danach wird eine nicht gezeigte Vorvakuumpumpe in ι ■->
dem Gehäuse 10 betätigt und danach wird das Vakuum auf einen Wert von nahezu 1 χ 10-6mm Quecksilbersäule
erhöht. Der Schirm 98 wird in die geschlossene Stellung gebracht, SO uaß uic £wci kuiinriuieriicrieii,
nachsinnen weisenden Zylindermantelflächen 116, 118
den Schneiden gegenüberstehen, wie in F i g. 5 gezeigt ist. Eine Gleichspannung von etwa 500 bis 3000,
vorzugsweise von 1000 V, wird von der Gleichspannungsquelle 172 an die Klingen und an die Zylindermantelwand
80, 232 gelegt. Nun wird Argon oder ein ähnliches inertes Gas durch das Ventil 204 von einer
Gasquelle 202 (F i g. 4) zugeführt, bis der Druck einen Wert von etwa 1 χ ΙΟ-2 bis 1 χ 10~3 mm Hg erreicht.
Unter diesen Bedingungen wird ein Strom von etwa 500 mA erzeugt und die sich ergebende Glimmentladung
bewirkt eine Ionisation der Argonatome und einen Aufprall dieser auf die Klingenschneiden bis zu einem
Grad, der ausreicht, um Oberflächenverunreinigungen, zum Teil organisches Material und absorbierte Gase, zu
beseitigen. Eine Vorverdampfung solcher flüchtiger Verunreinigungen und eine Beseitigung des absorbierten
Materials kann durch Betätigung der Heizelemente 120,122 unterstützt werden, um die Klingen 32 auf eine
Temperatur zu erhitzen, die ausreichend unter ihrer Anlaßtemperatur, jedoch hoch genug liegt, um die ίο
Entfernung dieser Verunreinigungen zu unterstützen; die Klingenschneiden können beispielsweise eine
Temperatur von etwa 150 bis 2000C erreichen.
Nachdem die Glimmentladung über eine oder zwei volle Umdrehungen des Ringes 28 erfolgt ist, was etwa
drei bis sechs Minuten dauert, wird die Gleichspannungsquelle von den Klingen 32 abgeschaltet, der
Erdanschluß an die Behandlungskammer 76 wird entfernt, so daß sie gegen Erde isoliert ist, und der Ring
28 und die zugehörigen Teile einschließlich der Klingen so 32 werden dann geerdet Das Vakuum wird dann wieder
auf einen Wert von etwa 1 χ 10-6mm Hg als
Grunddruck erniedrigt, sodann wird die HF-Spannungsquelle
von 13,56 MHz an die der Prallelektrode 126 geschaltet und Argon wird durch das Ventil 204
zugeleitet, bis ein Druck von etwa 6—9 χ 10~4 mm Hg
erreicht ist, während der Schirm 98 in der geschlossenen Stellung bleibt Die Prallelektrode 126 wird bei dieser
Betriebsart die Kathode, und die Argonatome oder die Atome eines anderen inerten Gases, die in dem HF-FeId w
ionisiert werden, werden zu der Prallelektrode 126 durch die Gleichvorspannung an dieser gezogen, was zu
einem reinigenden Zerstäuben der Oberflächenatome der Prallelektrode 126 führt Der größte Teil dieser
zerstäubten Atome des Oberzugsmaterials fallen auf die Außenseite des Schirms 98, der zwischen den Klingen 32
und der Prallelektrode 126 angeordnet ist Nach einer oder mehreren Minuten Betrieb in dieser Art wird die
Oberfläche der Prallelektrode 126, die normalerweise eine bestimmte Menge von Verunreinigungen besitzt,
z. B. Oxide, adsorbierte Gase oder dgl., völlig sauber, rein und frei von jeder Verunreinigung sein.
Danach wird der Schirm 98 in die in strichpunktierten Linien in F i g. 2 und 9 gezeigte, geöffnete Stellung
gebracht. Der Ring 28 dreht sich weiterhin, und jede Klinge 32 läuft an der Prallelektrode 126 vorbei, wobej
die Schneiden 66 etwa parallel dazu und auf die Prallelektrode 126 gerichtet sind. Nachdem jeder Halter
30 an der Prallelektrode 126 zweimal vorbeigelaufen ist, ist der Beschichtungsvorgang vollendet.
Die zwischen Prallelektrode 126 und Klingen 32 stehende geschlossene Zylindermantelwand 80 schützt
also einerseits während der Reinigungsvorgänge die Schneiden vor Verunreinigung durch die Prallelektrode
und andererseits auch umgekehrt die bereits gereinigten Schneiden vor von der Prallelektrode abgelösten
Teilchen. Die mitteis dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung gereinigten und überzogenen Klingen
weisen eine außerordentlich gleichmäßige Überzugsdicke, Zusammensetzung und Widerstandsfähigkeit auf.
Ein weiteres Verfahren wird in der gleichen oder einer ähnlichen Vorrichtung bei einer nur wenig
geänderten Betriebsart durchgeführt. Nach der Einbringung der Klingen in die Vorrichtung und der Bildung des
Vakuums werden die Klingen 32, um ihre Schneiden 66 zu reinigen, an die Spannungsquelle 182 angeschlossen,
deren einer Anschluß geerdet ist und deren anderer Anschluß 186 elektrisch mit dem Halter 30 und den auf
ihm befindlichen Klingen 32 verbunden ist.
Der Schirm 98 bleibt in der geschlossenen^Stellung,
und die Behandlungskammer 76 wird geerdet und bildet somit die Gegenelektrode. Argon^oder ein ähnliches
inertes Gas wird durch das Ventif 204 zugeführt, um einen Druck von etwa 1 bis 3 χ 10-3mm Hg zu
erzeugen. Bei einer Energieeinsteilung der HF-Spannungsquelle 182, die einen Stromfluß von etwa 50 mA
bewirkt, erreichen die Klingen eine Gleichvorspannung von bis zu 3000 V, und wenn die ionisierten Argonatome
die Klingenschneiden bombardieren, werden Oxidschichten darauf und kleine Mengen des Oberflächenmetalls
selbst durch dieses Bombardement entfernt, und es wird sichergestellt, daß die Klingenoberfläche, die zu
überziehen ist, völlig frei auch von atmosphärischen Verunreinigungen ist. Nach einigen Minuten ist der
Reinigungsvorgang vollendet, der als Ionenreinigung oder umgekehrte Zerstäubung bezeichnet wird, da
nunmehr die Schneide 66 selbst als Prallelement verwendet wird.
Danach wird die HF-Spannungsquelle 166 an die Prallelektrode 126 angeschlossen, die Klingen 32
werden elektrisch geerdet und die Oberfläche der Prallelektrode 126 wird in der anhand des Beispiels I
erläuterten Weise gereinigt Danach wird der Schirm 98 in die offene Stellung gebracht und die Klingen, die auf
Erdpotential liegen, werden ebenfalls in der anhand des Beispiels 1 erläuterten Weise überzogen. Auch die
mittels dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung gereinigten und überzogenen Klingen zeichnen sich
durch eine außergewöhnliche Gleichmäßigkeit und Widerstandsfähigkeit des Oberzuges aus.
Die Klingen werden durch lonenreinigung gereinigt und in der Art des Beispiels 2 überzoeen. Der
Unterschied besteht darin, daß der Reinigungsvorgang in diesem Fall als Zerstäubungsätzvorgang statt als
umgekehrte Zerstäubung charakterisiert werden kann. Dieser Vorgang wird dadurch erreicht, daß auf die
Klingen eine HF-Leistung von etwa 1000 W bei 13,56MHz einwirkt, die eine Gleichvorspannung von
etwa 4000 bis 5000 V erzielt. Die Reinigung wird bei einem Argondr.ick von 6 bis 9 χ 10-4 mm Hg während
einer Periode von einigen Minuten durchgeführt. Bei dieser Art wird weniger Argon als bei den vorhergehenden
Beispielen verwendet, und der Abstand zwischen den Klingen und den Zylindermantelflächen 118 der
Behandlungskammer 76 ist vorzugsweise etwas größer als bei den Bedingungen des Beispiels 2. Die Reinigung
der Prallelektroden und die Beschichtung der Klingen wird in der gleichen Weise wie bei den Beispielen 1 und
2 durchgeführt. Ausgezeichnete Ergebnisse werden dabei erhalten.
in den Fig. 7 und S sind Teile einer zweiten, in der
beschriebenen Weise ausgebildeten Vorrichtung gezeigt. Eine Einrichtung 242 mit einer Kurvenbahn
besitzt einen kreisförmigen, feststehenden kontinuierlichen Kurvenkörper 244 mit einer Außenseite 246, die
mit einem vorderen Bajonettantriebszapfen 248 und einem hinteren Bajonettantriebszapfen 250 an einem
Klingenhalter 252 zusammenwirkt. Ein zweites, äußeres Kurvenelement 254 zur Durchführung einer Drehung
eines jeden Halters 252 um seine Achse ist an einer Ring- und Kurventragplatte 256 angeordnet, das auch
den Körper 244 trägt, wobei die profilierte Innenseite 258 des Elements 254 einer komplementär geformten,
nach außen weisenden Seite 260 an dem Körper 244 gegenüberliegt und von dieser um etwa den Durchmesser
eines Zapfens 248 plus einem geringen Betriebsspiel entfernt ist. In Fi g. 8 ist die Lage der Zapfen 248, 250
zwischen der Außenseite 260 des Kammkörpers 244 und der Innenseite 258 des äußeren Kurvenelements 254
gezeigt. Wie in Fig. 7 weiter gezeigt ist, laufen die
beiden Zapfen 248,250 mit ihren Innenseiten gleitend an
der Außenseite 246 des Kurvenkörpers entlang und halten dadurch die Halter 252 und alle darauf
angeordneten Klingen im wesentlichen gegenüber dem ringförmigen Körper 244 in einer festen Richtung. Das
heißt, daß die Klingen so getragen werden, daß eine Linie zwischen den Zapfen 248, 250 stets senkrecht zu
dem Radius eines Kreises verlaufen würde, der koaxial zu dem Kurvenkörper 244 angeordnet ist. Nimmt man
an, daß die Halter 252 sich kreisförmig auf der Bahn bewegen, die von der Außenseite 246 des Kurvenkörpers
244 begrenzt wird, wenn die beiden Zapfen 248,250 in F i g. 7 im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden, wird
eine Stelle erreicht, an der der vordere Zapfen 248 die Nase 262 des Kurvenelements 254 ergreift, wodurch der
vordere Zapfen 248 nach innen und dadurch im Gegenuhrzeigersinn um die Achse des Halters 252 um
seine eigene Achse gedreht wird, während der hintere Zapfen 250 auf einer Bewegungslinie parallel zu der
Außenseite 246 des Kurvenkörpers 244 nach rechts bewegt wird. Der Zapfen 250 läuft somit längs bzw.
außerhalb der Außenseite 244 des Kurvenelements 254, während der der Form des Kurvenkanals 264 folgende
vordere Zapfen 248 gegenüber dem hinteren Zapfen 250 während der kontinuierlichen Bewegung des
Halters zurückbleibt, bis ihre Stellungen umgekehrt
sind, wie in Fig.7 an der Steile gezeigt ist, wo die
Zapfen 248,250 aus dem Kanal 264 herauskommen und an dem Ende des Kurvenelements 254 in F i g. 7
vorbeilaufen. Ein Halter 252 behält somit eine Richtung bei, wobei ein Teil der daran befestigten Klingen zu der
Mitte des Kurvenkörpers 244 gerichtet sind, während einer Umdrehung von etwa 300 bis 330°, wonach er
durch Eingriff mit dem soeben beschriebenen Kurven-
r, mechanismus eine halbe Drehung um seine eigene
Achse durchführt und die gegenüberliegende Schneide einer Klinge zur Seite bzw. zur Drehmitte richtet.
In Fig. 8 sind weitere Teile des Mechanismus einschließlich einer anderen Form der Einrichtung zum
in Tragen und Drehen der Klingenhalter in der Vorrichtung
und um ihre eigenen Achsen gezeigt. Jeder Klingenhalter 252 besitzt eine untere Verlängerung 268,
die von einem Befestigungselement 270 an einer Grundplatte 272 gehalten wird, die öffnungen 274 zur
η Aufnahme der Zapfen 248, 250 besitzt. Ein Lager 276
legt den Halter 252 fest und lagert ihn und seine zugehörigen Teile drehbar um seine vertikale Achse. Ein
Sprengring 278 hält das Lager 276 in der öffnung des drehbaren Rings 7ΧΪ. Befestigungselemente 284, 286
halten einen Ring 288 mit Innenverzahnung und eine Grundplatte 290 an dem Ring 282. Die Ring- und
Kurventragplatte 256 trägt einen unteren Laufkranz 292 mit einer Nut 294, in der mehrere Kugellager 2% zum
Tragen der Platte 290 aufgenommen sind. Ein weiteres Lager 298 an der Innenseite 300 der Platte 256 enthält
eine Ringantriebsstummelwelle 302, an deren einem Ende ein Ritzel 304 sitzt, das mit dem Ring 288 in
Eingriff steht, und an deren anderem Ende ein Kegelrad 306 sitzt, das mit einem entsprechenden Antriebskegel-
jo rad 308 in Eingriff steht, das von einer Antriebswelle 310
getragen wird. Ein nicht gezeigter Motor treibt die Welle 310 durch eine äußere Kraftabgabewelle 312 und
eine flexible Kupplung 314. Ein Lager trägt die Antriebswelle 310 und das Kegelrad 308 drehbar zu der
j5 Bodenplatte 328 und der Platte 256. Ein Isolator 330 ist
zwischen der Bodenplatte 328 und dem unteren Teil 332 der Vorrichtung 10 zum Reinigen und Überziehen
angeordnet.
Die Arbeitsweise dieser Art der Einrichtung zum Tragen und Behandeln der Gegenstände ist ähnlich der
Arbeitsweise der in den F i g. 1 und 2 und anhand des Beispiels I beschriebenen Form; die Einrichtung zum
Antrieb des Rings 282 umfaßt aber den Ring 288 und das Ritzel 304 mit seinem zugehörigen Mechanismus. Die
4ί sich ergebende Bewegung der Klingen 316 bei der in
den F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform ist von der der z. B. in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform
verschieden. So dienen die Zapfen 248, 250, die an der Außenseite 246 des Kurvenkörpers 244 laufen, dazu, die
Schneiden 322 einer jeden Klinge 316 parallel zu der Innenseite 318 einer Ummantelung 320 zu halten
während einer gesamten Umdrehung des Rings 282 mit Ausnahme an der Stelle, an der die Einrichtung 242 mit
der Kurvenlaufbahn einen jeden Halter 252 um seine eigene vertikale Achse dreht. Bei der in den F i g. 1 und 2
gezeigten Ausführungsform wird dagegen bei wirksamem Drehantrieb der Halter 30 diese kontinuierlich um
ein Grad um ihre eigene Achse pro zwei Grad Umdrehung des Rings 28 gedreht
Daher sind die in den F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen bevorzugt, wenn es erwünscht ist,
eine Schneide 322 einer Klinge 316 parallel zu einer bestimmten Fläche 318 zu halten, so daß der
Spannungsabfall zwischen der Schneide 322 und der
6j Fläche 318 an allen Seiten längs der Kante 322 der
gleiche ist
Bei allen vorstehenden Beispielen wurde angenommen, daß die Gegenstände 32 oder 316 Rasierklingen
mit beidseitiger Schneide sind Wenn jedoch die Gegenstände Klingen mit einer einzigen Schneide sind
oder wenn nur eine Seite einer Klinge gereinigt und überzogen werden soll, ist eine Drehung eines jeden
Halters 30 bzw. 252 um seine eigene Achse nicht -, erforderlich und Teile des Mechanismus, z. B. die
Kurvenaußenseite 260 und das äußere Kurvenelement 254 können außer Betrieb gelassen werden.
Mehrere Klingen 316 werden an dem Halter 252 angeordnet und die Klingen werden mittels irgendeines
der in den vorherigen Beispielen 1 bis 3 erläuterten Verfahren gereinigt und durch Zerstäuben eines
Chromüberzugs von der Prallelektrode 324 überzogen, die in einer Abschirmung 326 in der gleichen Weise
angeordnet ist, die anhand der obigen Beispiele 1 bis 3 erläutert wurde. Die in den F i g. 7 und 8 gezeigte
Vorrichtung kann auch in einer soeben beschriebenen Weise betrieben werden, d. h. daß sich der Ring 232 um
seine Achse dreht und mehrere Halter 252 so ausrichtet, daß die Schneiden 322 der Klingen 316, die daran
angeordnet sind, während einer Drehung des Rings 282 von 330° parallel zu der Innenseite 318 der Ummantelung
320 gehalten und dann um 180° um ihre eigenen Achsen gedreht werden, wie oben erläutert wurde. Die
elektrischen Anschlüsse werden in der gleichen Weise ausgeführt, wie anhand der Beispiele 1 bis 3 erläutert
wurde. Die beschriebene Vorrichtung ergib. Rasierklingen, die einen dünnen, jedoch kontinuierlichen und
gleichmäßigen Überzug besitzen, der eine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit und Adhäsion aufweist.
Die Vorrichtung erbringt im wesentlichen die gleichen Resultate, wenn die Reinigung nach dem Glimmentladungsverfahren
(Beispiel 1), dem Zerstäubungsätzverfahren (Beispiel 3) oder dem Umkehrzerstäubungsver
fahren (Beispiel 2) durchgeführt wird.
Das in den Beispielen erläuterte zerstäubte Material
ist Chrom; es können jedoch auch andere Metalle, Metallegierungen und Verbindungen, z. B. Metallkaroide
od. dgl. ebenfalls auf die Gegenstände zerstäubt werden. Wenn der Gegenstand nach der Reinigung mit
zwei oder mehreren übereinanderliegenden Schichten überzogen werden soll, können zusätzliche Prallelektroden
und geeignete Anschlüsse vorgesehen werden, um ihnen in irgendeiner gewünschten Folge HF-Energie
zuzuführen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Reinigen von zu beschichtenden Gegenständen mittels Glimmentladung und zum
anschließenden Auftragen danner gleichmäßiger Überzüge mittels Fonenplasmazerstäubung, bei der
mindestens eine Prallelektrode und die in der Mehrzahl auf jeweils gegenüberliegenden Seiten zu
bearbeitenden Gegenstände in einer evakuierbaren Kammer angeordnet sind, in der eine inerte
Gasatmosphäre herstellbar ist und bei der sich an die Gegenstände, an die Kammer und an die PraJlelektrode
die zum Zünden der Glimmentladung und für die nachfolgende Zerstäubung jeweils erforderlichen
elektrischen Potentiale anlegen lassen, dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise innerhalb der evakuierbaren Kammer (14) eine zusätzliche Behandlungskammer
(76) mit den darin anzuordnenden Gegenständen (32) vorgesehen ist,
daß die Bekandlungskammer (76) elektrisch leitende Seitenwände in Form konzentrischer Zylindermantelflächen
(116,118) aufweist,
daß die in der Behandlungskammer (76) befindlichen, in kreisförmig gruppierten Stapeln angeordneten und relativ zur Behandlungskammer (76) kontinuierlich bewegbaren Gegenstände (32) mit ihren gegenüberliegenden Seiten jeweils zu den Zylindermantelflächen (116,118) ausgerichtet sind,
daß die Prallelektrode (126, 324) außerhalb der Behandlungskammer (76) angebracht ist,
daß die Behanchmgskammer (76) eine öffnung (92) aufweist, die für die Dauer der zwischen den Gegenständen (32) und den Zylindermantelflächen (116,118) gezündeten Glimwient!· lung durch einen Schirm (98) verschließbar ist, und
daß die im Anschluß an die reinigende Glimmentladung freigelegte öffnung (92) das durch die einsetzende Ionenplasmazerstäubung beginnende Beschichten der Gegenstände (32) mit dem von der Prallelektrode (126, 324) abgestäubten Material ermöglicht
daß die in der Behandlungskammer (76) befindlichen, in kreisförmig gruppierten Stapeln angeordneten und relativ zur Behandlungskammer (76) kontinuierlich bewegbaren Gegenstände (32) mit ihren gegenüberliegenden Seiten jeweils zu den Zylindermantelflächen (116,118) ausgerichtet sind,
daß die Prallelektrode (126, 324) außerhalb der Behandlungskammer (76) angebracht ist,
daß die Behanchmgskammer (76) eine öffnung (92) aufweist, die für die Dauer der zwischen den Gegenständen (32) und den Zylindermantelflächen (116,118) gezündeten Glimwient!· lung durch einen Schirm (98) verschließbar ist, und
daß die im Anschluß an die reinigende Glimmentladung freigelegte öffnung (92) das durch die einsetzende Ionenplasmazerstäubung beginnende Beschichten der Gegenstände (32) mit dem von der Prallelektrode (126, 324) abgestäubten Material ermöglicht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reinigen der Prallelektrode (126,
324) durch lonenbeschuß stattfindet, bevor der verschwenkbare Schirm (98) die öffnung (92) der
Behandlungskammer (76) freigibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageeinrichtung (16) eine
drehantreibbare Unterlage (28,282) mit auf dieser in Kreisform angeordneten Haltern (30; 44,252) für die
zu stapelnden Gegenstände (32, 316) aufweist (F ig. 2,7).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (30; 44,252) auch ihrerseits
um ihre Achse drehantreibbar angeordnet sind (F ig-7).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bewegungsbahn der
Halter (30; 44, 252) feststehende Führungskurven m>
(242; 244,254) vorgesehen sind, die mit Führungsstiften
(248, 250) an den Haltern zusammenwirken (F ig. 8).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (30; 44,252) μ
an der drehantreibbaren Unterlage (28, 282) lösbar befestigt sind (F ig. 8).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektrode (126,524) aus reinem Chrom besteht,
8, Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (32)
Rasierklingen sind.
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