DE2027301C3

DE2027301C3 - Vorrichtung zum Beschichten von Teilen von Gegenständen mittels Ionenplasmazerstäubung

Info

Publication number: DE2027301C3
Application number: DE2027301A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Warner Lambert Pharmaceutical Co
Current assignee: Warner Lambert Co LLC
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-06-03
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2027301A1; NL169349B; DE2027301B2; NL169349C; ES380347A1; NL7008076A; GB1318771A; US3723276A; CA949021A; FR2049889A5; JPS5313591B1; JPS5136236B1

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 Flächen in dem Plasma der Prallelektrode frei gegenüber; während der Phasen des Reinigens sowohl der Flächen — durch Glimmentladung oder lonenreinigung — 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 Überzuges und dessen Haftung auf dem Untergrund beeinträchtigt werden. Auch ist der Zeitaufwand, insbesondere für das Reinigen der zu beschichtenden Flächen bei Massenfertigung, relativ erheblich.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Schaltungen mittels Ionenplasmazerstäubung, 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 aHe 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 (DF. AS 10 06 691); die zusätzliche Behandlungskammer ist dort ein gegenüber der Evakuierungskamnier rotierender Zylinder, an dessen Mittelachse die zu 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 Oberflachen 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 1 beschriebenen Mittel gelöst.

Dadurch ergeben sich Vorteile: Die beiden feststehenden konzentrischen Zylindermantelwände hüllen

mehrere Stapel, beispielsweise von Rasierklingen, beidseits ein, schützen dadurch einerseits die zu beschichtenden Schneiden vor Verunreinigung, z. B. während des Reinigens der Prallelektroden-Oberfläche, 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 Prallelektrouen-Oberfläche mittels lonenreinigung verhindert die zwischen Prallelektrode und Klingenstapel stehende Zylindermantelwand umgekehrt aber auch eine Verunreinigung der Prallelektroden-Oberfläche durch Teile des Schneidenmaterials. Die während des Zerstäubungsvorganges offene, sonst aber immer durch den Schirm geschlossene öffnung in der Zyündermantelwand erleichtert die Schneidenreinigung durch Schaffung einer — hinsichtlich des Klingenvorbeilaufes — kontinuierlichen Zylindermantelfläche und ermöglicht andererseits eine Ionenreinigung der Prallelektroden-Oberfläche ohne Gefahr der Verunreinigung der bereits gereinigten Schneiden ebenso wie das Aufstäuben des Überzuges auf die Schneiden durch die Zylindermantelwand hindurch.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der 2s 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 Fig. 1. bei dem einige Teile weggebrochen sind,

F i g. 3 ein schematisches Schaltbild der elektrischen Einrichtung der Vorrichtung,

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild einer HF-Wech- js selspannungsquelle mit Impedanzanpassungsnetzwerk,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Schaltung einer Gleichspannungsquelle beim Reinigen einer Rasierklinge mittels Glimmentladung,

F i g. 6 eine schematische Darstellung der Schaltung einer HF-Spannungsquelle beim Reinigen der Rasierklingen mittels lonenreinigung,

F i g. 7 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführ angsform der Vorrichtung, die zum Beschichten von Rasierklingen dient und teilweise horizontal geschnitten ist und bei der einige Teile weggebrochen sind.

F i g. 8 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung nach Fig. 7.

F i g 9 eine Teilansicht der Schwenkeinrichtung für den die Öffnung in der Ummantelungswand verschließenden Schirm.

Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als Gegenstand eine Mehrzahl von gestapelten Rasierklingen gewählt; es können aber beliebige Schneidin-itrumente bearbeitet werden. Die Reinigung aller Schneiden findet statt, bevor diese mi*, dem (Jber/ug versehen werden.

Die F1 g. T und 2 /eigen eine Vorrichtung 10 zum kombinierten Reinigen und Überziehen von Rasierklingenschneiden, die srhi'malisch gezeigt ist und die eine eo Grundplatte 12 und ei'ie Einrichtung zur Bildung eines Vakuumbereichs in Fo'm eines äußeren, vakuumdichten Gehäuses 14 besitzt. Darin ist eine Einrichtung 16 zur Aufnahme und zum behandeln von zu überziehenden Rasierklingenschneiden angeordnet, die ein ringförmiges Untergestell 18, einen Isolierring 20, einen Hinteren Kugellagerlaufring 22, mehrere 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 von AufsteckvoTichtungen 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 in 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 din F i g. 1 und 2 gezeigt ist besteht die beschriebene Einrichtung aus einer Γ ».-handlungskammer 76, die zwei feststehende, konzeniri* ^he Zylindermantelwände 80, 82 aufweist die die Halter 30 und deren Umlaufbahn beidseits umfassen unter Bildung eines ringzylinderartigen Raumes 78. Die Behandlungskammer 76 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 gegenübei liegenden Stirnseiten 94, % der Wand 80 begrenzt wird. In der öffnung 92 ist ein beweglicher Schirm 98 -:um Srhui/ der Schneiden 66 der Klingen 32 gegen eine Verunreinigung angeordnet, die durch die öffnung 92 erfo.gen könnte. Der Schirm 98 ist entfernbar bündig in der Öffnung 92 aufgenommen, d. h. daß die Kanten 100, 102 des Schirms 98 an den Stirnseiter. 94, 9& anliegen. Stifte 104, 106 halten den Schirm 98 und legen dessen Bewegungsbahn in einer im einzelnen später besehno benen Weise fest. Wie in Fig. 2 durch gestrichelte Linien gezeigt ist. kann der Schirm 98 von ikr geschlossenen Stellung in eine offene Stellung gcbruiht werden, in der er dicht an der Außenseite 112 der Wand 80 anliegt, so daß die Schneiden 66 der Klingen M fiei zugängig sind für den Zerstäubungsstrahl, der von einer Zerstäubungseinrichtung 108 ausgeht, die in einem Gehä "..eieil HO des Gehäuses 14 aufgenommen ist

Fig. 1 zeigt, daß jede Behandlungskammerwaiul 80, 82 eine Zylindermäntel-Außenfläche 112 b/w. 114 uml eine Innenfläche 116 b/w. 118 unJ dazwischen Heizelemente 120, 122 besitzt, deren Aufbau und Arbeitsweise später näher erläutert werden Die Zerstäubungseinricntung 108 besitzt eine Dunkelraum abschirmung 124, eine rollelektrode |26 und cmc Rückplatte 128, die im folgenden näher beschrieben werden. Eine koaxiale Spannungszuführung 130, die später näher erläutert wird, verläuft durch einen Rückwandteil 132 des Gehäuseteils UO.

Fig.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 F i g. 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, 96 der äußeren Wand 80 begrenzte öffnung geschlossen wird. Geeignete, nicht gezeigte Isolatoren sind vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Schirm 98 und sein zugehöriger Mechanismus das gleiche elektrische 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 doppelwandiges 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 schemalisch eine Gleichspannungsquelle 172. deren einer Anschluß durch die Leitung 180 geerdet ist und die an einem Anschluß 174 an einen

2o

-L-U «1ΓΟ . UK-Ω

bar ist, so daß in einer Stellung des Schalters 178 eine Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 172 und der zu überziehenden Klinge 32 hergestellt werden Ji kann. Eine H F-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 so Anschluß 190 ist mhtels 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.

F 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 Pl-Anpaßnetzwerk 210 durch die koaxiale Zuführeinrichtung 130 verbunden ist.

Der absiimmbare Generator und Verstärker 208 kann mittels einer Leitung 212 an einen HF-Oszillator 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, um einen Resonanzkreis zu bilden, der vorzugsweise eine Resonanzfrequenz von 13,56MHz besitzt. Das Pl-Anpaßnctzwerk 210 besitzt eine geeignete Festwertkapazität 222 und eine einstellbare Kapazität 224, die parallelgeschaltet sind, und weiterhin eine induktivität 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 Prallelektrode 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 Wechselstromimpedanz 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 Impedanz besitzt. Die Kapazität 228 dient auch dazu, den Ausgangskreis an die Prallelektrode 200 kapazitiv anzukoppeln, so daß eine Gleichvorspannung an der Prallelektrode aufgebaut werden kann.

F i g. 5 zeigt die Verbindung zwischen der Gleich-Spannungsquelle 172 und den Klingen 32. Die Klinge ist durch einen Hochvakuumspalt 230 von einem geerdeten

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 rwischen dem geerdeten Element und der Klinge 32 bei Vorhandensein einer kleinen Menge eines inerten Gases erzeugt werden, das in den Spalt 230 eines sehr hohen Grundvakuums (niedriger Druck) geltuet und durch einen Stromfluß hoher Energie ionisiert wird.

F i g. 6 zeigt die HF-Quelle 182, die an einer Klinge 32 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.

Bei der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise aller in den Figuren gezeigten Ausfühningsformen sind die zu überziehenden Gegenstände die Schneiden von Rasierklingen.

Das Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden: Beispiel I

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 m.i 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 die Gebrauchsstellung gebracht sind, wird oas 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 dem Gehäuse IO betätigt und danach wird das Vakuum auf einen Wert von nahezu 1 χ 10-* mm Quecksilbersäule erhöht. Der Schirm 98 wird in die geschlossene 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, wobei 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

gCUliU-Ml, SU UBU UIC £WCI KUIItIIIUICIMLIILIi.

nachsinnen weisenden Zylindermantelflächen 116, 118 den Schneiden gegenüberstehen, wie in Fig.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 10-'bis I χ 10-^J mm Hg erreicht. Unter diesen Bedingungen wird ein Strom von etwa 500 mA erzeugt und die sich ergebende Glimmentla- so dung 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 a 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 «0 Entfernung dieser Verunreinigungen zu unterstützen; die Klineenschneiden können beispielsweise eine Temperatur von etwa 150 bis 200° C 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 32 werden dann geerdet Das Vakuum wird dann wieder auf einen Wert von etwa 1 χ 10-*mm Hg als Grunddruck erniedrigt, sodann wird die HF-Spannungsquelle von 13,56MHz an die der Prallelektrode 126 geschaltet und Argon wird durch das Ventil 204 zugeleitet bis ein Druck von etwa 6—9 χ 10~* 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-Feld 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 Überzugsmaterials 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 Vorrichtung gereinigten und überzogenen Klingen weisen eine außerordentlich gleichmäßige Überzugsdicke, Zusammensetzung und Widerstandsfähigkeit auf.

Beispiel 2

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 10-³ mm Hg zu erzeugen. Bei einer Energieeinstellung der HF-Spannungsquelle 182, die einer. 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 Überzuges aus.

Beispie! 3

Die Klingen werden durch Ionenreinigung gereinigt und in der Art des Beispiels 2 überzogen. Der

Unterschied besieht darin, daß der Reinigiingsvorgang 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 13,56 MHz einwirkt, die eine deich vorspannung von ttwa 4000 bis 5000 V erzielt. Die Reinigung wird bei tinem Argondrifk von 6 bis 9 χ Ι0~⁴ mm Hg während tiner Periode voir 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 ils bei den Bedingungen des Beispiels 2. Die Reinigung der Prallelektroden und die Beschichtung der Klingen wird in der gleichen Weise wie bei den Beispielen I und 2 durchgeführt. Ausgezeichnete Ergebnisse werden dabei erhalten.

In den F i g. 7 und 8 sind Teile einer zweiten, in der beschriebenen Weise ausgebildeten Vorrichtung geleigt. Eine Einrichtung 242 mit einer Kurvenbahn besitzt einen kreisförmigen, feststehenden kontinuierlichen Kurvenkörper 244 mit einer Außenseite 246, die mit einem vorderen Bajonettaritriebszapfen 248 und einem hinteren Bajonettantriebszapfen 250 an einem Klingenhalter 252 zusammenwirkt. Ein zweites, äußeres Kurvenelement 254 zur Durchführung einer Drehung •ines 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 F i g. 8 ist die Lage der Zapfen 248, 250 twischen der Außenseite 260 des Kammkörpers 244 und der Innenseite 258 des äußeren Kurvenelements 254 gezeigt. Wie in F i g. 7 weiter gezeigt ist, laufen die beiden Zapfen 248,250 mit ihren Innenseiten gleitend an der Außenseite 246 des Kurvenkörpers entlang und kalten dadurch die Halter 252 und alle darauf ingeordneten Klingen im wesentlichen gegenüber dem iiM^ivi'iViigjcii fvGi*|>ct' A-t-r in cifici* icäicfi rviCitiüttg. t-fäi 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 «ine 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 am 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 Stelle gezeigt ist wo die Zapfen 248,250 aas dem Kanal 264 herauskommen and an dem Ende des Kurvenelements 254 ie Fig.7 vorbeilaufen. Ein Halter 252 behält somit eine Richtung bei, wobei ein Teil der daran befestigten Klingen zu der Mitte des Kurve -körpers 244 gerichtet sind, während einer Umdrehung von etwa 300 bis 330°, wonach er durch Eingriff mi«, dem soeben beschriebenen Kurvenmechanismus 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

ίο 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

ii 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 282. 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 296 zum Tragen der Platte 290 aufgenommen sind. Eift 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-

(o 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 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

Ritzel 304 mit seinem zugehörigen Mechanismus. Die

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 Fig.7 und 8 gezeigten Ausfuhningsformen 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 Räche 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 biidseitiger Schneide sind. Wenn jedoch die Gegenstände Klingen mit einer einzigen Schneide sind •der wenn nur eine Seite einer Klinge gereinigt und Iberzogen werden soll, ist eine Drehung eines jeden Halters 30 bzw. 252 um seine eigene Achse nicht trforderlich und Teile des Mechanismus, z. B. die Kurvenaußenseite 260 und das äußere Kurvenelement 154 können außer Betrieb gelassen werden.

Beispiel 5

Mehrere Klingen 316 werden an dem Halter 252 ingeordnet 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, de anhand der obigen Beispiele 1 bis 3 erläutert wurde. Die in den Fig.7 und 8 gezeigte Vorrichtung kann auch in einer soeben beschriebenen Weise beirieben werden, u. n. (JaB 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 Ummante

lung 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 ergibt Rasierklingen, die einen dünnen, jedoch kontinuier'ichnn und gleichmäßigen Oberzug 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 Umkehrzerstäubungsverfahren (Beispiel 2) durchgeführt wird.

Das in den Beispielen erläuterte zerstäubte Material ii: Chrom: es können jedoch auch andere Metalle, Metallegierungen und Verbindungen, z. B. Metallkarbide od. dgl. ebenfalls auf die Gegenstände zerstäuU werden. Wenn der Gegenstand nach der Reinigung mit zwei oder mehreren übereinanderliegenden Schichten

2f) uuctZügen

i £Ü5aiZik.iic c Γ5ιιΕι£ι\ίΓΟ-

den und geeignete Anschlüsse vorgesehen werden, um ihnen in irgendeiner gewünschten Folge HF-Energie zuzuführen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Reinigen von zu beschichtenden Gegenständen mittels Glimmentladung und zum anschließenden Auftragen dünner gleichmäßiger Oberzüge mittels Ionenplasmazerstäubung, 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 Prallelektrode 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 Gegenstände»- (32) vorgesehen ist, daß die Behandlungskammer (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 Behandlungsk^rnmer (76) angebracht ist,
daß die Behandlungskammer (76) eine öffnung (92) aufweist, die für die Dauer der zwischen den Gegenständen (32) und don Zylindermantelflächen (116, 118) gezündeten Glimmern; dung durch einen Schirm (98) verschließbar ist, und
daß die im Anschluß an die reinigende Glimmentladung freigelegte Öffnung (92) das durch die einsetzende lonenplasmazcrstäubung beginnende Beschichten der Gegenstände (32) mit dem von der Prallelektrode (126, 324) abgestäubten Material ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. 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 /11 stapelnden Gegenstände (32, 316) aufweist (K.g. 2.7).

4 Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (30; 44, 252) auch ihrerseits « urn ihre Achse drehantreibbar angeordnet sind «Fig. 7).

5 Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bewegungsbahn der Halter (30; 44, 252) feststehende Führungskurven (242; 244,254) vorgesehen sind, die mit 1 ührungsstif-(cn (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 einen» der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektrode (126,524) aus reinem Chrom besteht

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (32) Rasierklingen sind.