DE2254434A1 - DEVICE FOR PREPOSITING METAL BY DUSTING UP FROM THE LIQUID PHASE - Google Patents
DEVICE FOR PREPOSITING METAL BY DUSTING UP FROM THE LIQUID PHASEInfo
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Description
Dr. Hs'mut SpäthDr. Hs'mut Späth
8209 Rojanheint/Ofab. 59 P 548209 Rojanheint / Ofab. 59 P 54
United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Conn. 06108 / USAUnited Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Conn. 06108 / USA
Vorrichtung zum Niederschlagen von Metall mittels Aufstäuben aus flüssiger PhaseDevice for depositing metal by means of sputtering from the liquid phase
(Zusatz zu Patent 2 122 336)(Addition to patent 2 122 336)
Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Aufstäuben von Metallen und Legierungen, insbesondere zur Bildung oder zum Niederschlag von Legierungen oder Beschichtungen in einem mit hoher NiederSchlagsgeschwindigkeit ablaufenden Aufstäubungsverfahren von einer flüssigen Oberfläche her=.The invention relates generally to a device for sputtering of metals and alloys, in particular for the formation or deposition of alloys or coatings in one with high precipitation speed from a liquid surface =.
Die Erzeugung von Metallniederschlägen sowie einer Einrichtung hierfür, ergibt sich beispielsweise aus den USA-Patentschriften 3 305 473, 3 393 142 und 3 458 426. Das 'Aufstäuben umfaßt allgemein die Festkörpersubliinierung eines Scheibenmaterials infolge Ionenaufschlag auf dessen Oberfläche* Das sublimierte Material bildet einen besonderen, hohe Energie aufweisenden Atomstrahl, welcher ideal zur Herstellung von Metall- oder Legierungsfilmen und Beschichtungen geeignet ist, die eine ausgezeichnete Haftfähigkeit an der Beschichtungsunterlage und eine besonders feine Konstruktur aufweisen» Der Hauptnachteil des bekannten Aufstäubungsverfahrens liegt in der geringen Niederschlagsgeschwindigkeit von nominal etwa 500 S pro Minute in einer Diodenschaltung. Diese niedrigen Geschwindigkeiten passen nicht zu der Erzeugung von Beschichtungen in normalerweise erforderlichen Dicken, beispielsweise auf Gasturbinen-Maschinenteilen, um derThe generation of metal precipitates and a device for this can be found, for example, in the USA patents 3,305,473, 3,393,142 and 3,458,426. Sputtering encompasses generally the solid sublimation of a disk material as a result Ions impact on its surface * The sublimated material forms a special, high-energy atom beam, which is ideal for making metal or alloy films and coatings that have excellent adhesiveness on the coating substrate and have a particularly fine structure »The main disadvantage of the known sputtering process lies in the low precipitation rate of nominally about 500 S per minute in a diode circuit. These low speeds do not match the generation of coatings in normally required thicknesses, for example on gas turbine machine parts, to the
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_ ρ —_ ρ -
Oxidation Widerstand entgegenzusetzen, oder bei der Herstellung von Legierungsniederschlägen mit klobigen Erzeugnisabmessungen. Bisher wurden neue Beschichtungen zur Erzielung wesentlicher Fortschritte hinsichtlich der Betriebsstandzeiten von Bauelementen entwickelt, die dynamisch oxidierenden Umgebungsbedingungen bei sehr hohen Temperaturen ausgesetzt waren. Diese werden häufig durch thermische Verdampfungsverfahren aufgebracht. Jedoch weisen diese neuen Beschichtungslegierungen chemische Zusammensetzungen von verhältnismäßiger Kompliziertheit auf, wobei eine thermische Verdampfung in allen, ausgenommen wenigen Spezialfallen, eine Fraktionierung einer Legierung in ihre Grundbestandteile hervorruft und' die stärker flüchtigen Bestandteile zuerst verdampft werden, so daß die Niederschläge in ihrer Zusammensetzung heterogen werden. Um einen Niederschlag von homogener Art über eine ausgedehnte Zeitperiode zu erzielen, ist es erforderlich, die verdampfende, flüssige Zusammensetzung einzustellen und ständig zu modifizieren, indem entsprechendes Festkörpermaterial zur Korrektur der Fraktionierungstendenz zugeführt wird..Resistance to oxidation or in the production of alloy deposits with bulky product dimensions. So far, new coatings have been used to achieve significant advances in the service life of components that were exposed to dynamic oxidizing environmental conditions at very high temperatures. These will often applied by thermal evaporation processes. However, these new coating alloys have chemical compositions of relative complexity, with thermal evaporation in all but a few Special traps, a fractionation of an alloy into its basic constituents causes and 'the more volatile constituents are first evaporated so that the precipitates become heterogeneous in composition. To a rainfall To achieve a homogeneous nature over an extended period of time, it is necessary to use the evaporating liquid composition adjust and continuously modify by adding appropriate solid material to correct the fractionation tendency is supplied ..
Die Aufstäubungsverfahren reduzieren wesentlich das FraktionlerungsLeotreben von Legierungen, weil durch den Aufstäubevorgang entfernte Atome ohne Beziehung zu ihrer natürlichen Verdampfungstendenz freigesetzt werden und daher die aufgestäubte Dampfverbindung in erster Linie von dem Anteil der Legierungselemente an der bestäubten Oberfläche und dem Anteil der aufgestäubten Atome in dem Gesamtdampf zu jedem gegebenen Zeitpunkt abhängt.The sputtering processes significantly reduce the fractionation leotard of alloys because of the sputtering process distant atoms are released unrelated to their natural evaporation tendency and hence the atomized vapor compound primarily on the proportion of alloying elements on the dusted surface and the proportion of the dusted Atoms in the total vapor at any given point in time depends on.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Aufstäubungsvorrichtung zur Erzeugung von ausreichenden Energiedichten, um einen auf Hochtemperatur befindlichen Auftreffkörper mit einem Schmelzpunkt oberhalb von etwa 11000C zu schmelzen und einen Niederschlag durch Anwendung sowohl von thermischer Verdampfung als auch durch Aufstäubung mit einer sehr hohen Geschwindigkeit zu schaffen, wobei während des Niederschlages eine Fraktionierung der Legierung vermindert wird.The invention seeks to provide a comparison with the prior art improved sputtering apparatus for generating sufficient energy densities, a is at high temperature impactors having a melting point above to melt around 1100 0 C and a precipitate by using both thermal evaporation and by sputtering, with at a very high rate, reducing fractionation of the alloy during precipitation.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung zum Bestäuben von in flüssiger Phase befindlichen Flächen her zeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which is an embodiment, an inventive Device in a schematic representation for dusting in shows surfaces located in the liquid phase.
Eine Vakuumkammer1 mit geeigneten Ventilen, Pumpen und isolierten Zuführungsbehältern wird" über einen Durchtritt 2 hinsichtlich einer gesteuerten Argonle.ckzuführung abgesaugt, die ,durch einen Durchtritt 3 verläuft, um einen dynamischen Druck von 1 5 x 10"" ^ Torr aufrechtzuerhalten«, Ein wassergekühlter, aus Kupfer bestehender Ofen 4-, welcher eine aus einer Legierung bestehende , eine Oberfläche bildende Charage 5 enthält und gegenüber der Kammer durch eine, dielektrische Büchse'6 isoliert ist, liegt an einer gesteuerten Energiezufuhr ? und ist negativ vorgespannte Eine Abschirmung 8 ist symmetrisch rund um den Ofen an der Innenseite der'Kammer angeordnet, so daß lediglich die flüssige- Oberfläche zerstäubt werden kann* Ein elektrisch beheizter Glühemissionsfaden 9 ist gegenüber der Kammer isoliert etwa 1 cm oberhalb des Flüssigkeitsspiege.ls in dem Ofen angeordnet und wird durch eine Wechseistromquelle 10 beaufschlagt* Eine Vorspannung von 60 - 100 V wird auf den Heizfaden durch eine geregelte Gleichspannungsguelle 11 übertragen, welche den Aufbau einer Glimmentladung zwischen dem Heizfaden 9 sowie allen Gegenständen auf Erdpotential bewirkt, und zwar einschließlich der Kammer, unter der Voraussetzung, daß der Heizfaden sich auf einer Betriebstemperatur von etwa 13710C (2500DK> -befindet. Ein Entladungsstrom von etwa 0,79 - 2,36 A/cm der Feuerstellen- . oberfläche ist erforderlich, wobei dieser Bereich bei der beschriebenen Anordnung 15?9 cm beträgt. A vacuum chamber 1 with suitable valves, pumps and insulated feed tanks is "sucked out via a passage 2 with regard to a controlled argon leakage supply which, through a passage 3, extends to maintain a dynamic pressure of 15 x 10" ^ Torr ", a water-cooled Furnace 4- made of copper, which contains a surface-forming charge 5 made of an alloy and is insulated from the chamber by a 'dielectric sleeve' 6, is on a controlled power supply - and is negatively biased. A shield 8 is symmetrical arranged around the furnace on the inside of the chamber, so that only the liquid surface can be atomized 10 applied * A bias voltage of 60 - 100 V is applied to the filament by e A regulated DC voltage source 11 is transmitted, which causes the build-up of a glow discharge between the filament 9 and all objects on earth potential, including the chamber, provided that the filament is at an operating temperature of about 1371 0 C (2500 D K> - is located. A discharge current of about 0.79 - 2.36 A / cm of the hearth. surface area is required, this area being 15-9 cm in the described arrangement.
Ein einstellbares Magnetfeld von 1 - 200 Gauss in solcher Ausrichtung, daß dessen Feldachse senkrecht zu dem flüssigen Oberflächenspiegel ausgerichtet'ist, wird durch eine Magnetspule 12 erzeugt, die durch eine Gleichstromquelle 13 gespeist ist« Das Magnetfeld' steigert das Ausmaß der Ionisierung in der Entladung. Wenn die negative Vorspannung des Ofens gesteigert wird, so erfolgt ein Schmelzen der Charge durch eine intensive Ionenbe-.schießung. Wenn die Legierungsoberfläche in die flüssige PhaseAn adjustable magnetic field of 1 - 200 Gauss in such an orientation that its field axis is perpendicular to the liquid surface level is aligned by a magnetic coil 12 generated, which is fed by a direct current source 13 «Das Magnetic field increases the degree of ionization in the discharge. If the negative bias of the furnace is increased, the charge is melted by intensive ion bombardment. When the alloy surface into the liquid phase
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übergeführt wird, so tritt eine wesentliche und unerwartete Stromzunahme von der Energiequelle 7 her auf, welche eine schnelle Zerstäubung der flüssigen Oberfläche bedingt und ermöglicht, daß die Temperatur des Heizfadens reduziert oder in einigen Fällen eine Abschaltung des Heizfadenstromes ermöglicht wird. Wärmebedingte oder andere unbekannte Elektronenemissionsmecharismen ergeben die notwendigen Elektronen zur Aufrechterhai tung der Glimmentladung, wie sie vorangehend durch den Heizfaden geliefert wurden. Daher tritt unter den Betriebsbedingungen vom Diodentyp eine Zerstäubung auf, wenn die Oberfläche geschmolzen ist und sich auf einer zur thermischen Emission ausreichenden Temperatur befindet.is transferred, a substantial and unexpected increase in current occurs from the energy source 7, which is a Rapid atomization of the liquid surface conditions and enables the temperature of the filament to be reduced or in In some cases it is possible to switch off the filament flow. Thermal or other unknown electron emission mechanisms result in the electrons required to maintain the glow discharge, as it was passed through the filament were delivered. Therefore, under the diode-type operating condition, sputtering occurs when the surface has melted and is at a temperature sufficient for thermal emission.
Das Verfahren wurde bei Anwendung auf elementares Zinn untersucht, welches einen zweckmäßig niedrigen Schmelzpunkt und einen sehr niedrigen Dampfdruck aufweist, so daß tatsächlich kein wärmemäßig eingeführter Dampf von der flüssigen Oberfläche erhalten würde. Ein Vergleich der entsprechenden Aufstäubungsgeschwindigkeit von flüssigen und im Festzustand befindlichen Zinnoberflächen bei spezifischen Beschießungsenergien ergab, daß die flüssige Oberfläche einen bis zu 15 % höheren Ertrag als die im Festzustand befindliche Oberfläche ergab.The method has been studied as applied to elemental tin, which has a suitably low melting point and very low vapor pressure so that in fact no thermally introduced vapor would be obtained from the liquid surface. A comparison of the corresponding sputtering speed of liquid and solid tin surfaces at specific bombardment energies showed that the liquid surface gave a yield up to 15% higher than the surface in the solid state.
In einem anderen Fall wurde eine Legierung mit einer nominellen Gewichtszusammensetzung von 25 % Chrom, 6 % Aluminium, 0,1 % Yttrium, Rest Eisen verflüssigt und durch,Kondensat!on auf einer Unterlage niedergeschlagen. Der Niederschlag ergab eine Analyse von gewichtsmäßig 31 % Chrom, 4 % Aluminium, 0,1 % Yttrium, Rest Eisen. In diesem besonderen Fall wurde eineIn another case, an alloy with a nominal weight composition of 25 % chromium, 6% aluminum, 0.1 % yttrium, the remainder iron, was liquefied and deposited on a base by condensation. The precipitate gave an analysis by weight of 31% chromium, 4% aluminum, 0.1 % yttrium, the remainder being iron. In this particular case, a
Energiedichte von 130 Watt/cm der flüssigen Oberfläche bei einem Ofenpotential von 2600 V verwendet. Die gesamte Energieeinspeisuiig betrug 9j9 KW über 180 Minuten, wobei während dieser Zeit 120 g einer Gesamtcharge von 250 g von der Oberfläche entfernt wurden., Eine Beschichtungs-Niederschlaggeschwindigkeit von 254-,U pro Stunde wurde bei einem Abstand von 8,9 cm ermittelt. Energy density of 130 watts / cm of the liquid surface at a furnace potential of 2600 V used. The entire Energieeinspeisuiig was 9j9 KW over 180 minutes, during which Time 120 g of a total batch of 250 g removed from the surface ., A coating deposition rate of 254-, U per hour was determined at a distance of 8.9 cm.
In dem Fall einer Legierung aus Eisen und 30 % Vanadium, welcheIn the case of an alloy of iron and 30 % vanadium, which
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einen theoretischen Niederschlag mit einer kalkulierten Analyse von 0,02 % Vanadium durch thermische Verdampfung ergäbe, wurde ein Niederschlag von 10,3 % Vanadium, Rest Eisen erhalten, was "einem zu einem Faktor 500 besseren Wert gegenüber dem. vorausgesagten Wart für Vanadium bei thermischer Verdampfung allein entspricht. Die Eisen/Vanadium-Fläche wurde bei 105 Watt/cm der geschmolzenen Oberfläche mit einer Gesamtsystemleistung von 6,3 KW über eine Periode von 225 Minuten zerstäubt, wobei in dieser Zeit 93 g einer insgesamt 315 g enthaltenden"Charge entfernt wurden. Die Niederschlagsgeschwindigkeit betrug 68,5/«. pro Stunde bei einem Abstand der Unterlage von 8,9 cm«would give a theoretical precipitate with a calculated analysis of 0.02% vanadium by thermal evaporation a precipitate of 10.3% vanadium, the remainder iron, which is "a value better than the predicted value by a factor of 500" Wait for vanadium on thermal evaporation alone is equivalent to. The iron / vanadium area was at 105 watts / cm of the molten surface is atomized with a total system power of 6.3 KW over a period of 225 minutes, with in during this time 93 g of a "batch containing a total of 315 g" were removed became. The rate of precipitation was 68.5 / «. Per Hour at a distance of 8.9 cm between the surface «
Wie sich versteht, treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Effekte in Kombination auf, nämlich die Zerstäubung der flüssigen Oberfläche und die thermische Verdampfung. Das Verfahren wurde jedoch so durchgeführt, daß die Zerstäubung einen beachtlich günstigen Effekt auf die Zusammensetzung dos Dampfes ausübt; bei Systemen, wo die wesentlichen Dampfdrücke niedrig sind, herrscht die Zerstäubung gegenüber dem Verfahren zur Dampf erzeugung vor* Das Verfahren ergab außergewöhnlich hohe Aufstäubungsgeschwindigkeiten und ferner das Vermögen, in einem Weitgehenden Maß die chemische Unversehrtheit der Oberflächenzusammensetzung bei dem niedergeschlagenen Material aufrechtzuerhalten. As is understood, occur in the method according to the invention two effects in combination, namely the atomization of the liquid surface and the thermal evaporation. However, the procedure was carried out so that the atomization one has a considerably beneficial effect on the composition of the steam; in systems where the essential vapor pressures are low are, the atomization prevails over the process of generating steam ago * The process resulted in exceptionally high sputtering speeds and also the ability, to a large extent, to maintain the chemical integrity of the surface composition to keep up with the precipitated material.
Die sehr hohen Aufstäubungsgeschwindigkeiten, welche bei flüssigen Oberflächen erzielbar sind, treten vermutlich aus folgenden Gründen auf:The very high atomization speeds that occur with liquid Surfaces that are achievable are likely to occur for the following reasons:
1. Atome werden leichter von der Oberfläche einer Platte freigegeben, wenn die Temperatur gesteigert wird«,1. Atoms are more easily released from the surface of a plate, when the temperature is raised «,
2. Die Elektronenemission von der einer Ionenbeschießung ausgesetzten Flache steigt bei der Verflüssigung und trägt zu einer höheren Ionendichte in der Gasphase gegenüber dem flüssigen Metall bei, was zur Aufrechterhaltung des Plasma unterstützend wirkt. Dies ist vielleicht der Hauptgrund, warum die Verwendung des Heizfadens unnötig wird, wenn eine auf hoher Temperatur be-2. The electron emission from that subject to ion bombardment Area increases during liquefaction and contributes to a higher ion density in the gas phase compared to the liquid Metal, which helps to maintain the plasma. This is perhaps the main reason why the use of the filament becomes unnecessary if a high temperature
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2 2 S /1 i. ° ί·,2 2 S / 1 i. ° ί ·,
findliche Flüssigkeit aufgestübt wird.sensitive liquid is applied.
3. Der höhere Metallatomgehalt in dem Dampf gegenüber der Flüssigkeit selbst ergibt eine Ionenquelle zum Selbstaufstäuben durch die Atome des einen Bestandteil der flüssigen Oberfläche bildenden Materials selbst» Die Selbstaufstäubung stellt ein wirksames Verfahren dar, weil die gleiche Masse des beschießenden Ions und des Oberflächenatoms des aufzustäubenden Materials den idealsten Fall für eine Übertragung der tragen Masse darstellt. Es zeigte sich, daß nach Inbetriebsetzung der Systemdruck reduziert werden kann und daß der Aufstäubungsmechaiismus selbst bei Betriebsbedingungen mit ultrahohem Vakuum aufrechterhalten werden kann.3. The higher metal atom content in the vapor than in the liquid itself provides an ion source for self-sputtering by the atoms of the constituent part of the liquid surface Materials themselves »Self-dusting is an effective Process because the same mass of the bombarding ion and the surface atom of the material to be sputtered represents the ideal case for a transfer of the carrying mass. It was found that the system pressure can be reduced after start-up and that the sputtering mechanism itself helps Operating conditions can be maintained with ultra high vacuum.
Gewisse andere Merkamale und Vorteile der Erfindung ergeben sich bei der Beschichtung von Gegenständen mit komplizierten Legierungen, insbesondere Turbinenteilen. Die intensive Elektronenemission von der Schmelze, die einer Ionenbeschießung unterworfen ist, stellt eine zweckmäßige Wärmequelle für zu beschichtende Teile dar, wobei eine Vorerwärmung dieser Teile oftmals das Haftvermögen sowie die Unversehrtheit der Beschichtung verbessert. Tatsächlich werden die aus dieser intensiven Elektronenemission entstehenden ballistischen Elektronen nicht nur zur Durchführung einer Vorheizfunktion im üblichen Sinn sondern auch als Mittel zur Steuerung der Unterlagetemperatur während des gesamten BeSchichtungsvorganges verwendet. Oberhalb einer Ionen-Certain other features and advantages of the invention will emerge when coating objects with complex alloys, especially turbine parts. The intense electron emission of the melt, which is subjected to ion bombardment, provides a convenient source of heat for those to be coated Parts, and preheating these parts often improves the adhesion as well as the integrity of the coating. In fact, the ballistic electrons that result from this intense electron emission are not only used to Carrying out a preheating function in the usual sense but also as a means of controlling the substrate temperature during the used throughout the entire coating process. Above an ion
p beschießungs-Grenzdichte von etwa 60 mA/cm erzeugt der Prozeß hinsichtlich des Niederschlagstromes selbst eine wesentliche Unempfindlichkeit hinsichtlich des Potentials des Auftreffkörpers, Unter Berücksichtigung dieser Unempfindlichkeit sowie der Tatsache, daß die Heizwirkung der ballistischen Elektronen von dem Potential des Auftreffkörpers abhängt, erwies es sich als möglich, durch einfache Veränderung des Potentials des Auftreffkörpers, allgemein innerhalb des Bereichs von etwa 1000 1700 V, die Unterlagetemperatur präzise zu regulieren.The process produces a bombardment limit density of about 60 mA / cm with regard to the precipitation flow itself a substantial insensitivity with regard to the potential of the impact body, Taking into account this insensitivity as well as the fact that the heating effect of the ballistic electrons of depends on the potential of the target, it turned out to be possible by simply changing the potential of the target, generally within the range of about 1000-1700 V to precisely regulate the substrate temperature.
Diese ballistischen Elektronen ergeben auch eine andere besondere, jedoch günstige, Wirkung hiceichtlich der erhaltenenThese ballistic electrons also result in another special one, however favorable, effect in terms of the obtained
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Beschichtung selbst, obgleich sie keine Rolle bei dem Niederschlag selbst spielen. Ihre Energie schafft eine tatsächliche Einwirkung auf die Beschichtung oder einen Elektronenaufschlag während des gesamten Niederschlagvorganges oder während des Wachstums und nicht danach. Das Ergebnis ist eine Beschichtung von besonders günstiger Morphologie im Vergleich zu Beschichtungen, die nach anderen Beschichtungsverfahren erhalten werden, selbst wenn diese Beschichtungen auf den gleichen chemischen Voraussetzungen basierenβ · ·Coating itself, although they play no part in the precipitation itself. Their energy creates an actual effect on the coating or an electron impact during the entire deposition process or during the growth and not afterwards. The result is a coating of a particularly favorable morphology compared to coatings obtained by other coating methods, even if these coatings are based on the same chemical conditions β ·
Der Druckbereich, über welche.n die Aufstäubung durchgeführt wird, erfordert lediglich mechanische Pumpen für die Erzielung der gewünschten Vakuumbedingungen«, Die Ionenbeschießungsdichte ist über irgendeinen gewünschten Oberflächenbereich gleichförmig, so daß komplizierte Ofenformen entsprechend allgemein der Form des zu beschichtenden Gegenstandes zur Erhaltung .des Oberflächenmaterials verwendet werden können«, Daher wurden Sammlungswirkungsgrade von 25 - 50 % auf Unterlagen erzielt, die in ihren Abmessungen ähnlich den Abmessungen des Ofens von 6,35 χ 6j35 cm waren, wie er in dem Programm verwendet wurde»■ Da die Abmessungen der Schmelze gegenüber den Abmessungen des zu beschichtenden Teiles groß sein können, werden Schatteneffekte an geometrisch komplizierten Teilen, beispielsweise Turbinenblättern, vermindert«,The pressure range over which the sputtering is carried out requires only mechanical pumps to achieve the desired vacuum conditions. The ion bombardment density is uniform over any desired surface area, so that complicated furnace shapes correspond generally to the shape of the object to be coated to maintain the surface material can be used «, therefore collection efficiencies of 25 - 50% were achieved on supports that were similar in their dimensions to the dimensions of the furnace of 6.35 χ 6j35 cm, as it was used in the program » ■ Since the dimensions of the melt compared the dimensions of the part to be coated can be large, shadow effects on geometrically complex parts, for example turbine blades, are reduced «,
Unter entsprechenden Umständen können andere geeignete Elemente zur Verflüssigung der Charge verwendet werden, 'z.B* Induktionsheizung oder Elektronenstrahlschmelzungo Die Zerstäubung■aus der flüssigen Phase kann so lange erfolgen, wie die Vorspannungserfordernisse erfüllt sind« Auch können irgendein geeignetes Gas, beispielsweise Argon, oder Kombinationen von Gasen zum Aufstäuben verwendet werden, welche die erforderliche Entladungsdichte in der Nähe der Schmelze aufrechterhalten«, Wenn eine ausreichende Energiedichte an der flüssigen Oberfläche vorliegt, kann offensichtlich eine Ionisation der Dampfatome bei dem Aufstäubungsverfahren die notwendige Ionenbeschießung orgeben, um den Niederschlagvorgang aufrechtzuerhalten, welcher die Notwendigkeit zur Verwendung eines Entladungsgases ins-Other suitable elements may be used under appropriate circumstances can be used to liquefy the batch, e.g. * induction heating or electron beam melting o The sputtering ■ off the liquid phase can take place as long as the bias requirements "Any suitable gas, for example argon, or combinations of gases for the Sputtering can be used which has the required discharge density maintained close to the melt «when there is sufficient energy density on the liquid surface is present, there can obviously be an ionization of the vapor atoms the necessary ion bombardment in the sputtering process in order to maintain the precipitation process, which in particular eliminates the need to use a discharge gas
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gesamt ausschließen würde.would exclude altogether.
Bei der erfindungsgcmäßen Vorrichtung kann die Vorspannung in der Unterlage gemäß üblicher Praxis entweder positiv oder negativ gegenüber dem Plasma sein, so lange die Unterlage gegenüber dem Auftreffkörper positiv gehalten wird, d.h. so lange, wie die Unterlage positiver als der Auftreffkörper ist» Typischerweise wird am Beginn des BeSchichtungsvorgangs die Unterlage negativ gegenüber dem Plasma vorgespannt, um eine Reinigung von deren Oberfläche durch den Aufstäubevorgang zu erzielen. Die Unterlagevorspannung wird öanach positiv gemacht, allgemein bei etwa -100 bis +100 V für ein Potential des Auftreffkörpers von -1000 bis-1700 V, so daß die Wirkung des Niederschlages die Wirkung übersteigt, welche sich aus dem Aufstäubeverlust ergibt, sofern eine solche Wirkung überhaupt vorliegt.In the device according to the invention, the bias in In accordance with normal practice, the pad may be either positive or negative to the plasma as long as the pad is opposite the impact body is held positively, i.e. as long as the base is more positive than the impact body »Typically at the beginning of the coating process, the underlay biased negatively with respect to the plasma in order to achieve a cleaning of their surface by the sputtering process. The base tension is then made positive, generally at about -100 to +100 V for a potential of the impact body from -1000 to -1700 V, so that the effect of the precipitation exceeds the effect resulting from the dust loss results, provided that such an effect exists at all.
Der Emitterstrom für eine Charge von 10 cm Durchmesser wird normalerweise auf etwa 100 A bei 12 V eingestellt*The emitter current for a 10 cm diameter batch is typically set to around 100 A at 12 V *
Daher wird beim Niederschlagsvorgang die Unterlage mit aufgestäubten Atomen und Ionen, thermischen Atomen und Ionen sowie ballistischen Elektronen in Verbindung gebracht, welche alle zu dem besonderen Charakter der Beschichtung beitragen. Damit dies eintritt, ist ein Aufstäuben von der flüssigen Oberfläche her erforderliche Dies schließt nicht ein, daß die gesamte niederzuschlagende Materie das Ergebnis sowohl aufgestäubter als auch thermischer Atome sein soll. Beispielsweise kann eß günstig sein, nebeneinander sowohl von flüssigen als auch festen Oberflächen aufzustäuben, insbesondere dann, wenn eine Art entweder einen sehr hohen Schmelzpunkt hat oder aus anderen Gründen mit der Schmelze unverträglich ist. Daher können tatsächliche Arten wie Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder vielleicht einige der hitzebeständigen Metalle aus dem festen Zustand verdampft werden. Jedoch wird die Hauptart mit dem größeren Teil des Bcschichtungsaufbaus notwendigerweise aus einer flüssigen Oberfläche aufgestäubt.Therefore, during the precipitation process, the substrate is also dusted up Atoms and ions, thermal atoms and ions, and ballistic electrons are all related contribute to the special character of the coating. In order for this to occur there is a sputtering of the liquid surface This does not imply that all matter to be deposited is the result of both being dusted up as well as thermal atoms. For example, eating can be cheap, both liquid and side-by-side to dust solid surfaces, especially if a Species either has a very high melting point or is incompatible with the melt for other reasons. Hence, actual Types like carbon, aluminum oxide or maybe some of the refractory metals evaporated from the solid state will. However, the main species with the greater part of the layering build-up will necessarily become a liquid one Dusted surface.
3 0 9 8 21/10 2 1 ^ ,NSPECTEO3 0 9 8 21/10 2 1 ^, NSPECT EO
Claims (1)
2 Ί22 336t gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur negativen Vorspannung des ÄuftreffkÖrpers gegenüber der Pietallcharge (5) zwecks Eeinigung von deren Oberfläche· und eine Einrichtung zum nachfolgenden positiven Vorspannung des Äuftreffltörpers gegenüber der Metallö^&rge zwecks Bewirkung des Dampfniederschlagvij / Vorrichtxing for carrying out an alloy coating process on a metallic substrate according to the patent
2 22 336t characterized by a device for negative pre-tensioning of the impact body against the Pietall charge (5) for the purpose of cleaning its surface and a device for the subsequent positive pre-tensioning of the impact body against the metal eye for the purpose of causing the vapor deposition
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