FR2465009A1

FR2465009A1 - Coating substrates, esp. gas turbine blades, in vacuum chamber - by electron beam evapn. of molten alloy contg. metals with different vapour pressures

Info

Publication number: FR2465009A1
Application number: FR7923147A
Authority: FR
Inventors: Hans Aichert; Walter Dietrich; Alfred Hauff; Peter Sommerkamp; Herbert Stephan
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1981-03-20
Also published as: FR2465009B1

Abstract

The evapn. crucible is charged continuously, and has a large surface area exposed to focused electron beams which are periodically deflected in accordance with a pattern. At least one electron beam is periodically subjected to a skip frequency of max. 10, esp. max. 5 Hz to deflect the beam onto different surface zones (a) of the molten alloy, and then driven along a line raster in each zone (a) at min. 100, esp. min. 300 Hz. Zones (a) are pref. rectangular. Zones (a) have a total of 10-80%, esp. 70-30% of the bath surface; and the process is used esp. for coating turbine blades with an alloy (b) resisting oxidn. and corrosion. Alloy (b) is esp. CoCrAlY, or NiCoCrAlY. Homogeneous coatings (b) can be obtd. on a large number of substrates located in a vacuum chamber above the evaporator.

Description

L'invention concerne un procédé pour vaporiser des alliages fondus de métaux ayant des tensions de vapeur différentes de creusets d'évaporation alimentés en continu et à grande surface par bombardement direct de la surface du bain d'alliage dans le creuset par des rayons électroniques focalisés et déviés périodiquement suivant un motif et déposer l'alliage sur un grand nombre de substrats disposés dans un champ au-dessus du creuset d'évaporation avec adaptation locale de la densité énergétique à l'économie thermique du bain d'alliage fondu. The invention relates to a method for vaporizing molten alloys of metals having different vapor pressures from continuous and large surface fed evaporation crucibles by direct bombardment of the surface of the alloy bath in the crucible by focussed electronic rays. and periodically deflected in a pattern and depositing the alloy on a large number of substrates disposed in a field above the evaporation crucible with local adaptation of the energy density to the thermal economy of the molten alloy bath.

Par l'imprimé "High Temperature Resistant Coatings for Superalloy", auteurs Richard P. Seelig et Dr. Richard J. Stueber, de la Chromalloy American Corporation, New York, Etats-Unis d'Amérique, il est connu de couvrir des ailettes de turbine à gaz avec des revêtements de CoCrAlY et NiCoCrAlY, par exemple, qui résistent à l'oxydation et à la corrosion. La couche ou les couches de chaque ailette doivent dans ce cas être sensiblement homogènes, c'est-à-dire que leur composition ne doit pas changer du début jusqu'à la fin du processus de vaporisation. Dans la mesure où le procédé est à mettre en oeuvre à l'échelle industrielle, plusieurs ailettes doivent être métallisées simultanément dans un cycle de métallisation. Cela demande des creusets d'évaporation de grande surface.Les variations d'épaisseur et de composition de la couche de revêtement appliquée sur les différents substrats (ailettes) ne doivent pas dépasser des tolérances relativement serrées. Or, on sait que les processus de métallisation au vide sont sujets aux effets dits "de bord", ce qui veut dire que l'épaisseur et la composition de la couche de revêtement déposée sur les substrats se trouvant au bord du creuset d'évaporation diffèrent généralement de celles de la couche déposée sur les substrats situés au milieu. Pour éviter la diminution de l'épaisseur de couche vers le bord, il est connu de prolonger la durée de séjour ou d'impact d'un rayon électronique oscillant au-dessus de la surface du bain aux deux extrémités du creuset. Cette seule mesure ne permet cependant pas de résoudre le problème des différences de composition. Richard P. Seelig and Dr. Richard J. Stueber, of the Chromalloy American Corporation, New York, USA, have printed the "High Temperature Resistant Coatings for Superalloy" printed paper. gas turbine with CoCrAlY and NiCoCrAlY coatings, for example, which resist oxidation and corrosion. The layer or layers of each fin must in this case be substantially homogeneous, that is to say that their composition must not change from the beginning to the end of the vaporization process. Since the process is to be carried out on an industrial scale, several fins must be metallized simultaneously in a metallization cycle. This requires large surface evaporation crucibles. The variations in thickness and composition of the coating layer applied to the different substrates (fins) must not exceed relatively tight tolerances. However, it is known that vacuum metallization processes are subject to so-called "edge" effects, which means that the thickness and composition of the coating layer deposited on the substrates at the edge of the evaporation crucible generally differ from those of the layer deposited on the substrates in the middle. To avoid the reduction of the layer thickness towards the edge, it is known to extend the residence or impact duration of an oscillating electronic beam above the surface of the bath at both ends of the crucible. This alone, however, does not solve the problem of compositional differences.

Il est en outre connu, par la demande de brevet publiée DT-AS 2 047 138 de la République Fédérale d'Allemagne, de guider un rayon électronique partiellement focalisé sur toute la surface du bain suivant un motif de déviation ou de balayage déterminé. It is further known from the published German Offenlegungsschrift No. 2 047 138 of the Federal Republic of Germany to guide a partially focused electronic beam over the entire surface of the bath in a pattern of deflection or sweeping determined.

Pour compenser des différences de densité énergétique aux différents points d'impact du rayon électronique, il est recommandé, dans cette demande, de rendre les durées d'impact aux différents points d'impact réglables indépendamment les unes des autres. Cette mesure a toutefois comme but principal de compenser l'influence nuisible de variations de l'angle de déviation sur la géométrie du rayon respectivement la grosseur du foyer ou tache cathodique. Cette grosseur elle-même n'est pas corrigée et est laissée au hasard. Ce procédé connu ne convient donc pas pour déposer des couches d'alliage homogènes sur un grand nombre de substrats à partir de creusets d'évaporation de grande surface.A cet égard, il faut tenir compte du fait que, dans une vaporisation d'un alliage, la composition de la couche déposée dépend essentiellement du niveau de température de la surface dégageant la vapeur du bain d'alliage, donc de la densité énergétique, alors que l'épaisseur de la couche déposée est déterminée essentiellement par la durée d'impact du rayon électronique sur la surface du bain.To compensate for differences in energy density at the various points of impact of the electronic beam, it is recommended, in this application, to make the impact durations at the various impact points adjustable independently of one another. The main purpose of this measure, however, is to compensate for the detrimental influence of variations in the deflection angle on the radius geometry or the size of the focus or cathode spot respectively. This size itself is not corrected and is left to chance. This known method is therefore not suitable for depositing homogeneous alloy layers on a large number of substrates from large surface evaporation crucibles. In this respect, it should be taken into account that, in a vaporization of a alloy, the composition of the deposited layer depends essentially on the temperature level of the vapor-releasing surface of the alloy bath, and therefore of the energy density, whereas the thickness of the layer deposited is essentially determined by the duration of impact electronic beam on the surface of the bath.

L'invention vise par conséquent à créer un procédé du type indiqué au début, par lequel le décalage dans l'espace de la composition de l'alliage et de l'épaisseur de la couche puisse être évité dans une large mesure et par lequel il soit possible de produire des couches homogènes, non seulement sur des substrats pris individuellement mais aussi sur tous les substrats d'une même charge. The object of the invention is therefore to create a process of the type indicated at the beginning, by which the offset in space of the composition of the alloy and the thickness of the layer can be avoided to a large extent and by which it It is possible to produce homogeneous layers, not only on substrates taken individually but also on all substrates of the same load.

A cet effet, le procédé de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins un rayon électronique est dévié sur au moins deux champs de rayonnement F1, F2 > ... sensiblement rectangulaires situés sur la surface du bain, en sautant périodiquement de l'un à l'autre avec une fréquence de saut de tout au plus 10 Hz, de préférence de tout au plus 5 Hz, et est guidé dans chacun de ces champs suivant une trame de lignes avec une fréquence d'au moins 100 Hz, de préférence d'au moins 300 Hz, la durée de séjour ou d'impact du rayon électronique dans chacun des champs, désignée respectivement par T1, T2, ..., étant choisie de manière que les rapports des aires de surface des champs de rayonnement F1 > F2, ... et les rapports des durées d'impact T1, T2, ... puissent être ajustés librement indépendamment les uns des autres et en ce que la somme des aires de tous les champs de rayonnement est comprise entre 10 et 80, de préférence entre 30 et 70% de l'aire de la surface du bain. For this purpose, the method of the invention is essentially characterized in that at least one electronic beam is deflected over at least two substantially rectangular radiation fields F1, F2>... Located on the surface of the bath, by periodically jumping from one to the other with a jump frequency of at most 10 Hz, preferably at most 5 Hz, and is guided in each of these fields in a line pattern with a frequency of at least 100 Hz, preferably at least 300 Hz, the duration of stay or impact of the electronic beam in each of the fields, designated respectively by T1, T2, ..., being chosen so that the ratios of the surface areas of the radiation fields F1> F2, ... and the ratios of the impact durations T1, T2, ... can be freely adjusted independently of one another and in that the sum of the areas of all the radiation fields is included between 10 and 80, preferably between 30 and 70% of the area from the surface of the bath.

Expriméede façon simplifiée, l'invention consiste à permettre d'ajuster sélectivement, donc indépendamment l'une de l'autre la grandeur des champs de rayonnement et les durées d'impact du rayon dans ces champs. En d'autres termes : l'ajustement de la grandeur des différents champs de rayonnement et l'ajustement des durées d'impact du rayon dans ces champs sont désaccouplés l'un de l'autre. L'ajustement des durées d'impact ne sert plus - comme dans l'objet de la demande de brevet précitée par exemple - à compenser les différences aléatoires du diamètre du foyer, il peut même être effectué dans le sens contraire. Les différences entre la fréquence de saut d'une part et la fréquence de balayage de la trame de lignes d'autre part ont également une grande importance dans le procédé de l'invention.Comparativement à la fréquence de balayage de la trame de lignes, la fréquence de saut est sciemment maintenue basse afin qu'une influence dans le sens désiré puisse ainsi être exercée sur la vaporisation respectivement la condensation des différents composants d'alliage. Le mécanisme de l'effet produit par cette mesure n'a pas été exploré dans le détail mais on peut supposer qu'une durée d'impact relativement longue du rayon dans les différents champs entratne une vaporisation préférentielle de certains composants d'alliage et un freinage de la vaporisation d'autres composants d'alliage. Cet effet n'a pas été observé à une fréquence de saut supérieure à 10 Hz. Expressed in a simplified way, the invention consists in allowing to selectively adjust, therefore independently of one another, the size of the radiation fields and the impact durations of the radius in these fields. In other words: the adjustment of the magnitude of the different radiation fields and the adjustment of the impact duration of the radius in these fields are uncoupled from each other. The adjustment of the impact times no longer serves - as in the subject of the aforementioned patent application for example - to compensate for the random differences in the diameter of the hearth, it can even be done in the opposite direction. The differences between the jump frequency on the one hand and the scanning frequency of the line frame on the other hand are also of great importance in the method of the invention. Compared with the scanning frequency of the line frame, the jump frequency is deliberately kept low so that an influence in the desired direction can thus be exerted on the vaporization or condensation of the various alloying components. The mechanism of the effect produced by this measurement has not been explored in detail, but it can be supposed that a relatively long impact duration of the radius in the various fields results in a preferential vaporization of certain alloy components and a vaporization braking of other alloy components. This effect was not observed at a jump frequency greater than 10 Hz.

Il importe en outre que la somme des aires de tous les champs de rayonnement soit comprise entre 10 et 80, de préférence entre 30 et 70"1, de l'aire de la surface du bain. I1 a en effet été constaté que les parties de la surface du bain non occupées par les champs de rayonnement contribuent également pour une part importante au taux de vaporisation global.On peut supposer que des métaux à bas point d'ébullition tels que le chrome s'évaporent préférentiellement des parties de surface non bombardées par le rayon électronique, tandis qu'une évaporation comparativement plus élevée des métaux à point d'ébullition élevé se produit dans les champs de rayonnement, ctest-a-dire dans les parties de surface bombardées par le rayon électronique, ce qui permet de produire une certaine égalisation. It is also important that the sum of the areas of all the radiation fields be between 10 and 80, preferably between 30 and 70, of the area of the bath surface. of the bath surface not occupied by the radiation fields also contribute a large part to the overall vaporization rate. It can be assumed that low-boiling metals such as chromium preferentially evaporate unbombarded surface parts electron evaporation, whereas comparatively higher evaporation of high-boiling metals occurs in the radiation fields, ie in the electron beam-bombarded surface parts, thereby producing some equalization.

Le niveau des fréquences et la grandeur des champs de rayonnement peuvent être trouvés, entre les limites indiquées, par simples tâtonnements. Les valeurs pour les différents champs et les durées d'impact peuvent être déterminées aussi par de simples essais. The level of frequencies and the size of the radiation fields can be found, between the limits indicated, by simple trial and error. The values for the different fields and the impact times can also be determined by simple tests.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses du procédé de l'invention : - en cas d'utilisation d'un creuset d'évaporation rectangulaire,
les différents champs de rayonnement F1, F2, ... sont disposés
l'un derrière l'autre dans le sens de la longueur du creuset; - en cas de disposition sur la surface du bain de champs de rayon
nement F1, F2, ... de différentes grandeurs, les champs sont
disposés symétriquement par rapport au milieu du bain (selon le
schéma F1, F2, ... - ... F2, F1); - les champs de rayonnement les plus grands sont disposés à
I'extérieur, le rapport des aires de surface Fl:F2 étant compris
entre 1,2:1 et 5::1, et la durée d'impact la plus longue T1 du
rayon électronique est attribuée aux champs extérieurs, le rap
port des durées d'impact T1:T2 étant compris entre 1,2:1 et 3:1; - le rapport des aires de surface F1:F2 = 2:1 et le rapport des
durées d'impact T1:T2 = 2:1; - les champs de rayonnement sont disposés chevauchants sur la sur
face du bain; - l'interligne dans au moins un champ est changé par la variation
de l'une des dimensions du champ, avec adaptation de l'inter
lignage par unité de longueur au besoin d'énergie local.According to other advantageous features of the process of the invention: when using a rectangular evaporation crucible,
the different radiation fields F1, F2, ... are arranged
one behind the other in the direction of the length of the crucible; - in case of disposal on the surface of the bath of radius fields
F1, F2, ... of different sizes, the fields are
arranged symmetrically with respect to the middle of the bath (according to
diagram F1, F2, ... - ... F2, F1); - the largest radiation fields are willing to
Outside, the ratio of surface areas Fl: F2 being included
between 1.2: 1 and 5 :: 1, and the longest impact duration T1 of the
electronic radius is attributed to the outer fields, the rap
T1 impact durations: T2 being between 1.2: 1 and 3: 1; - the ratio of surface areas F1: F2 = 2: 1 and the ratio of
impact durations T1: T2 = 2: 1; - the radiation fields are arranged overlapping on the
bath face; - the line spacing in at least one field is changed by the variation
of one of the dimensions of the field, with adaptation of the inter
lineage per unit of length if needed for local energy.

Selon d'autres caractéristiques encore, le procédé est appliqué au revêtement par métallisation au vide d'ailettes de turbine avec des couches d'alliage résistant à la corrosion et l'oxydation ou au revêtement par métallisation au vide d'ailettes de turbine à gaz avec des alliages du groupe CoCrAlY et NiCoCrAlY. According to still other features, the method is applied to turbine blade vacuum metallization coating with corrosion resistant alloy layers and oxidation or vacuum metallization coating of gas turbine blades. with CoCrAlY and NiCoCrAlY alloys.

Les possibilités d'intervention sur les canons électroniques nécessaires à la mise en oeuvre du procédé en ce qui concerne la déviation du rayon et la durée d'impact sont bien connues au spécialiste. Les canons électroniques habituels possèdent à cet effet un système de déviation suivant les coordonnées X-Y et un circuit de commande - de préférence programmable - conjugué à ce système, par lesquels le rayon électronique peut être dévié suivant pratiquement tout motif souhaité. I1 est ainsi possible, par exemple, de balayer une aire rectangulaire avec une trame de lignes, comme cela est connu pour les tubes image. La grandeur des rectangles peut être modifiée par la variation de la tension de déviation.La fréquence de répétition peut rester la même pour les différents champs de rayonnement; une durée d'impact plus longue peut, dans ce cas,être obtenue par le balayage à plusieurs reprises du même champs de rayonnement. La délimitation des champs eux-mêmes peut s'effectuer à la fréquence de réseau, par exemple, tandis que le saut périodique du rayon d'un champ de rayonnement à l'autre peut s'effectuer à intervalles d'une ou de plusieurs minutes. The possibilities of intervention on the electronic guns necessary for the implementation of the method as regards the deviation of the radius and the duration of impact are well known to the specialist. The usual electronic guns have for this purpose a deflection system according to the X-Y coordinates and a control circuit - preferably programmable - conjugated to this system, by which the electronic beam can be deflected according to practically any desired pattern. It is thus possible, for example, to scan a rectangular area with a line of lines, as is known for image tubes. The size of the rectangles can be modified by the variation of the deflection voltage. The repetition frequency can remain the same for the different radiation fields; in this case, a longer impact time can be achieved by repeatedly scanning the same radiation field. The delimitation of the fields themselves can be done at the grating frequency, for example, while the periodic jump of the radius from one radiation field to the other can be done at intervals of one or more minutes .

L'application du procédé de l'invention - en particulier avec maintien des rapports des aires des champs de rayonnement et des rapports des durées d'impact dans les domaines indiqués - permet d'obtenir des couches homogènes, c'est-à-dire des couches d'épaisseur uniforme et de composition uniforme, également sur un grand nombre de substrats. Il en est également ainsi lorsqu'il s'agit de déposer des couches superficielles difficiles à réaliser de CoCrAlY et NiCoCrAlY.Les couches déposées sur des ailettes de turbines à gaz doivent avoir, par exemple, la composition suivante
Cobalt = 72,0%
Chrome = 17,0%
Aluminium = 10,0%
Yttrium = 0,4%
I1 est avantageux que le matériau-de départ utilisé pour réaliser les couches superficielles et d'où est formé le bain contenu dans le creuset d'évaporation possède dans ce cas la composition suivante
Cobalt = 65,0%
Chrome - 22,0%
Aluminium = 12,0%
Yttrium = 0,4%
Au sein même du bain, les rapports se modifient en partie considérablement.Par exemple, une valeur moyenne de la composition du bain, trouvée par analyse, est la suivante
Cobalt = 70,0%
Chrome = 26,0%
Aluminium = 13,0'1. The application of the method of the invention - in particular with maintaining the ratios of the areas of the radiation fields and the ratios of the durations of impact in the indicated areas - makes it possible to obtain homogeneous layers, that is to say layers of uniform thickness and uniform composition, also on a large number of substrates. This is also the case when it comes to depositing difficult surface layers of CoCrAlY and NiCoCrAlY.The layers deposited on gas turbine blades must have, for example, the following composition
Cobalt = 72.0%
Chrome = 17.0%
Aluminum = 10.0%
Yttrium = 0.4%
It is advantageous that the starting material used for producing the surface layers and from which the bath contained in the evaporation crucible is formed has in this case the following composition
Cobalt = 65.0%
Chrome - 22.0%
Aluminum = 12.0%
Yttrium = 0.4%
In the bath itself, the ratios change in part considerably. For example, an average value of the composition of the bath, found by analysis, is as follows
Cobalt = 70.0%
Chrome = 26.0%
Aluminum = 13.0'1.

Yttrium = 0,3%
Lorsqu'on observe, par exemple, une augmentation de la teneur en chrome sur les substrats situés à l'intérieur (audessus de la partie centrale du bain), il convient de réduire surtout l'aire de rayonnement conjuguée éces substrats. Lorsqu'on constate une augmentation de l'épaisseur de la couche sur les substrats situés à l'intérieur, il convient de raccourcir surtout la durée d'impact du rayon dans les aires de rayonnement conjuguées aux substrats en question.Yttrium = 0.3%
When, for example, an increase in the chromium content is observed on the substrates situated in the interior (above the central part of the bath), the conjugated radiation area of these substrates should be reduced. When an increase in the thickness of the layer is observed on the substrates situated in the interior, it is necessary to shorten, in particular, the duration of impact of the radius in the radiation zones conjugated to the substrates in question.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une coupe verticale d'une installation de métallisation au vide pour le revêtement discontinu d'ailettes de turbine;
- la figure 2 est une coupe prise suivant la ligne
II-II de l'installation représentée sur la figure 1; et
- la figure 3 est une vue en plan du creuset d'évaporation et de la surface du bain, sur laquelle sont situés des champs délimités par les rayons électroniques.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the following description of a nonlimiting exemplary embodiment, as well as the attached drawings, in which:
- Figure 1 is a vertical section of a vacuum metallization installation for the discontinuous coating of turbine blades;
FIG. 2 is a section taken along the line
II-II of the installation shown in Figure 1; and
- Figure 3 is a plan view of the evaporation crucible and the bath surface, on which are located fields delimited by the electronic rays.

La figure 1 représente une chambre à vide 10 qui présente sur le c8té gauche une bride de raccordement 11 pour sa liaison à un sas non représenté et une chambre de préchauffage qui n'est pas davantage représentée. A travers la bride de raccordement 11 s'détend un porte-substrats 12 qui est fixé à une pince de transport 13 et fait horizontalement saillie dans la chambre à vide 10. Sur le porte-substrats 12 sont fixés plusieurs substrats 14 sous forme d'ailettes de turbine > les ailettes étant disposées de manière qu'elles remplissent à peu pi. i complètement, à de faibles inter valles près, la surface horizontale qui leur est attribuée. Figure 1 shows a vacuum chamber 10 which has on the left side a connecting flange 11 for its connection to a lock not shown and a preheating chamber which is not further shown. Through the connection flange 11 is extended a substrate holder 12 which is fixed to a transport clamp 13 and projects horizontally into the vacuum chamber 10. On the substrate holder 12 are fixed a plurality of substrates 14 in the form of turbine blades> the fins being arranged so that they fill a little pi. completely, at a small interval, the horizontal surface allotted to them.

Sous le porte-substrats 12 est disposé un creuset d'évaporation 15 qui est en métal et présente des canaux de refroidissement 16. Ce creuset contient un bain 17 de matériau fondu à vaporiser. Le remplacement dans le bain du matériau vaporisé s'effectue par un dispositif d'alimentation automatique non représenté. Le bain 17 est délimité en haut par une surface de bain 18. Under the substrate holder 12 is disposed an evaporation crucible 15 which is made of metal and has cooling channels 16. This crucible contains a bath 17 of molten material to be vaporized. The replacement in the bath vaporized material is performed by an automatic feeding device not shown. The bath 17 is delimited at the top by a bath surface 18.

Ente la surface du bain et les substrats 14 est formé un espace 19 qui est à peu près parallélépipédique et à travers lequel le flux de vapeur dégagé par la surface 18 du bain monte vers les substrats 14.Between the surface of the bath and the substrates 14 is formed a space 19 which is approximately parallelepipedic and through which the flow of vapor released by the surface 18 of the bath rises towards the substrates 14.

Dans une paroi supérieure 20 de la chambre à vide 10 sont disposés deux canons électroniques 21 et 22 qui sont alimentés en énergie électrique par l'intermédiaire d'un dispositif de commande 23. Ce dernier fournît non seulement la haute tension nécessaire aux canons 21 et 22, il fournit également le courant de chauffage pour les cathodes des canons. Le dispositif de commande 23 produit en plus les signaux de déviation nécessaires pour le rayon dlectronique. Pour la déviation du rayon, les canons 21 et 22 sont munis d'un système de déviation suivant la coordonnée X 24 et un système de déviation suivant la coordonnée Y 25. Le système de déviation 24 se compose de deux pièces polaires 24a et 24b qui renferment entre elles un entrefer 26 traversé de lignes de champ.Dans cet entrefer, le rayon électronique peut être dévié d'un angle pouvant atteindre 90 ou davantage. Le système de déviation suivant la coordonnée Y ne produit qu'une déviation relativement faible du rayon et peut de ce fait être incorporé dans les canons électroniques 21 et 22, comme représentd en pointillé. In an upper wall 20 of the vacuum chamber 10 are disposed two electronic guns 21 and 22 which are supplied with electrical energy by means of a control device 23. The latter provides not only the high voltage necessary for the guns 21 and 22, it also provides the heating current for the cathodes of the guns. The control device 23 additionally produces the deflection signals necessary for the electronic beam. For the deviation of the radius, the guns 21 and 22 are provided with a deflection system in the X coordinate and a deflection system in the Y coordinate 25. The deflection system 24 consists of two pole pieces 24a and 24b which enclose between them an air gap 26 traversed by field lines. In this air gap, the electronic beam can be deflected at an angle of up to 90 or more. The y-coordinate deflection system produces only a relatively small deflection of the radius and can therefore be incorporated into the electron guns 21 and 22 as dashed.

Le creuset d'évaporation 15 possède un contour rectangulaire avec deux grands cotés 27 et deux petits cotes 28. Un petit axe de symétrie S divise le bain 17 en deux moitiés 17a et 17b. The evaporation crucible 15 has a rectangular contour with two long sides 27 and two small dimensions 28. A small axis of symmetry S divides the bath 17 into two halves 17a and 17b.

Les canons électroniques 21 et 22 sont disposés audessus de la surface 18 du bain et latéralement à l'extérieur des petits c8tés 28, de manière que leurs axes soient contenus dans un plan de symétrie du creuset i > qui est perpendiculaire au petit axe de symétrie S et correspond au plan de coupe de la figure 1. The electronic guns 21 and 22 are disposed above the surface 18 of the bath and laterally outside the small sides 28, so that their axes are contained in a plane of symmetry of the crucible i> which is perpendicular to the minor axis of symmetry S and corresponds to the sectional plane of FIG.

Les canons électroniques 21 et 22 produisent des faisceaux électroniques 35 et 36 qui, à partir du système de déviation X 24, rencontrent la surface 18 du bain sous un angle et délimitent sur cette surface, suivant les directions X et Y, des aires suivant un motif représenté sur la figure 3. Le rayon électronique 35 est conjugué 9 la moitié gauche 17a du bain et le rayon électronique 36 est conjugué à la moitié droite 17b du bain. The electronic guns 21 and 22 produce electron beams 35 and 36 which, from the deflection system X 24, meet the surface 18 of the bath at an angle and define on this surface, along the X and Y directions, areas following a The electronic beam 35 is conjugated to the left half 17a of the bath and the electronic beam 36 is conjugated to the right half 17b of the bath.

Sur la figure 3 est représenté également le système de coordonnées X-Y. Sur la moitié gauche 17a du bain se trouvent deux champs de rayonnement F1 et F2 qui sont hachurés sur la figure 3 et sont balayés par le rayon électronique 35 suivant une trame de lignes; comme indiqué schématiquement dans le- champ de rayonnement F1 se trouvant à gauche. Le rapport des aires des champs de rayonnement F1:F2 correspond à peu près à 2:1. Le rapport entre la durée de séjour ou d'impact T1 du rayon électronique dans le champ de rayonnement F1 et sa durée d'impact T2 dans le champ F2 correspond à peu près à 2:1. Les mêmes rapports règnent également dans la moitié droite 17b du bain, qui est symétrique à la moitié gauche.Le rayon électronique saute périodiquement, après le temps d'impact fixé, T1 étant d'environ 60 s, de l'un à l'autre champ de rayonnement, les deux rayons électroniques 35-et 36 bombardant tout d'abord les champs F1 et sautant ensuite automatiquement aux champs F2. Cette commutation se répète périodiquement pendant toute la durée de la vaporisation. I1 est essentiel que les différents champs F1 et F2 soient délimités par un rayon électronique focalisé dont le foyer est obligatoirement beaucoup plus petit que les dimensions des champs. Figure 3 also shows the X-Y coordinate system. On the left half 17a of the bath are two radiation fields F1 and F2 which are hatched in Figure 3 and are scanned by the electron beam 35 in a line pattern; as shown schematically in the F1 radiation field on the left. The ratio of the areas of the F1: F2 radiation fields is approximately 2: 1. The ratio between the duration of stay or impact T1 of the electronic beam in the radiation field F1 and its duration of impact T2 in the field F2 corresponds to approximately 2: 1. The same ratios also prevail in the right half 17b of the bath, which is symmetrical to the left half. The electronic radius periodically jumps after the set impact time, T1 being about 60 s, from one to the other. another radiation field, the two electron beams 35 and 36 first bombarding the F1 fields and then automatically jumping to the fields F2. This switching is repeated periodically throughout the duration of the vaporization. It is essential that the different F1 and F2 fields are delimited by a focused electronic beam whose focal point is necessarily much smaller than the dimensions of the fields.

Far des amplitudes fixées avec précision des tensions de déviation, le motif des aires bombardées peut être défini avec une grande précision. I1 ne s'agit donc pas du foyer d'un rayon électronique diffus.Far from precisely fixed amplitudes of the deflection voltages, the pattern of the bombarded areas can be defined with great precision. It is not therefore the focus of a diffuse electronic ray.

Les dimensions des champs de rayonnement et les durées d'impact relatives peuvent également être modifiées, sélectivement pendant un cycle de vaporisation, afin de produire une variation dans le sens de llépaisseur de la couche déposée. Par exemple, le ctté substrat de la couche peut être réalisé en vue d'une adhérence optimale par diffusion et par le coefficient de dilatation, tandis que la surface extérieure de la couche peut être réalisée en vue d'une résistance maximale à la corrosion et à l'oxydation. Radiation field dimensions and relative impact times may also be varied, selectively during a vaporization cycle, to produce a variation in the thickness direction of the deposited layer. For example, the substrate substrate of the layer can be made for optimal adhesion by diffusion and the coefficient of expansion, while the outer surface of the layer can be made for maximum corrosion resistance and to oxidation.

Claims

1 1 - Process for vaporizing molten metal alloys having different steam voltages from continuous and large surface fed evaporating crucibles by direct bombardment of the surface of the alloy bath in the crucible by focussed electron rays and periodically deflected in a pattern and depositing the alloy on a large number of substrates disposed in a field above the evaporation crucible, with local adaptation of the energy density to the thermal economy of the molten alloy bath, characterized in that at least one electron beam is deflected over at least two substantially rectangular radiation fields F1, F2 ... located on the surface of the bath, jumping periologically from one to the other with a frequency of at most 10 Hz, preferably at most 5 Hz, and is guided in each of these fields in a line pattern with a frequency of at least 100 Hz, preferably at least 30 Hz. 0 Hz, the duration of stay or impact of the electronic beam in each of the fields, designated respectively by T1, T2, ...., being chosen so that the ratios of the surface areas of the radiation fields F1> F2> ... and the ratios of the impact times T1, T2, ... can be freely adjusted independently of each other and in that the sum of the areas of all the radiation fields is between 10 and 80, preferably between 30 and 70% of the area of the bath surface.

2 - Process according to claim 1, characterized in that, when using a rectangular evaporation crucible, the different radiation fields F1, F2, ... are arranged one behind the other in the meaning of the length of the crucible.

3 - Process according to claims 1 and 2 taken together, characterized in that, in case of provision on the surface of the bath of radiation fields F1, F2, ... of different sizes, the fields are arranged symmetrically with respect to the medium bath (according to the scheme F1, F2 .... - ... F2, F1).

4 - Process belon claims 1, 2 and 3 taken together, characterized in that q'Lt the largest F1 radiation fields are disposed outside, the ratio of surface areas F1: F2 being between 1.2 1 and 5: 1, and in that the longest impact time T1 of the electronic beam is attributed to the external fields, the ratio of the impact periods T1: T2 being between 1.2: 1 and 3: 1.

5 - Process according to claim 4, characterized in that the ratio of surface areas F1: F2 = 2: 1 and the ratio of impact times T1: T2 = 2: 1.

6 - Process according to claim 1, characterized in that the radiation fields are arranged overlapping on the surface of the bath.

7 - Process according to claim 1, characterized in that the spacing in at least one field is changed by the variation of one of the dimensions of the field, with adaptation of the line spacing per unit length to the local energy need .

8 - Process according to any one of claims 1 to 7, characterized by its application to the coating by vacuum metallization of turbine blades with alloy layers resistant to corrosion and oxidation.

9 - Process according to any one of claims 1 to 8 characterized by its application to the coating by vacuum metallization of gas turbine blades with alloys of the CoCrAlY and NiCoCrAlY group