FR2545839A1 - Procede et appareillage pour le revetement d'un substrat avec une matiere transformee electriquement en phase gazeuse - Google Patents

Abstract

DES SUBSTRATS DE FORME COMPLEXE 610 SONT REVETUS D'UNE MATIERE 602 PROVENANT DE LA VAPORISATION, AU MOINS PARTIELLE, D'UNE ELECTRODE ALLONGEE 602 DONT LA FORME SE CONFORME A CELLE DU SUBSTRAT, ELECTRODE ET SUBSTRAT ETANT JUXTAPOSES LE LONG DE L'ELECTRODE. UN ARC EST AMORCE A UNE EXTREMITE DE L'ELECTRODE 601 ET LE DEPOT S'EFFECTUE SELON UNE PARTIE DE L'ELECTRODE QUI S'ELOIGNE DE L'ARC. L'AUTRE EXTREMITE DE L'ELECTRODE 602A EST CHAUFFEE POUR MAINTENIR L'ELECTRODE A TEMPERATURE CONSTANTE PENDANT LE DEPOT.

Description

PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR LE REVETEMENT

D'UN SUBSTRAT AVEC UNE MATIERE TRANSFORMEE

ELECTRIQUEMENT EN PHASE GAZEUSE

L'invention concerne un procédé et un appareil-

lage pour le revêtement d'un substrat avec une matière

transformée électriquement en phase gazeuse.

Elle a plus particulièrement pour objet un per-

fectionnement au procédé et à l'appareillage de dépôt d'une matière vaporisée sur-un substrat dans le but d'augmenter la surface sur laquelle on peut effectuer le revêtement avec une matière se vaporisant à partir d'une électrode,

et d'augmenter la complexité des surfaces qui peuvent ê-

tre ainsi revêtues.

Le dépôt d'une matière en phase vapeur sur un substrat est une technique bien connue dans le domaine du revêtement et dans celui de la transformation superficielle

d'un substrat.

De façon générale, on chauffe à proximité du

substrat un élément de la matière que l'on doit transfé-

rer à ce substrat, le faisant d'abord passer à l'état fon-

du puis à l'état de vapeur La matière subit ainsi deux phases de transformation: celle conduisant de la phase

solide à la phase liquide, et celle conduisant de la pha-

se liquide à la phase gazeuse.

L'opération de revêtement est généralement ef-

fectuée sous vide et il est habituellement nécessaire de disposer d'un vide relativement élevé pour permettre le

transfert des vapeurs de la source au substrat.

Des systèmes antérieurs utilisent le chauffage

par induction pour effectuer cette transformation de phase.

L'inventéur a décrit une amélioration à ces sys-

tèmes antérieurs selon laquelle on peut transférer une subs-

tance, généralement un métal, à un substrat, également sous vide, en utilisant une électrode comme source de matière, selon un procédé qui met en jeu l'amorçage d'un arc plus

ou moins stable entre la matière fondue et une contre-élec-

trode générant ainsi les vapeurs.

Ce procédé se révèle efficace pour l'application

de revêtements anticorrosiors, protecteurs, décoratifs, con-

ducteurs, semi-conducteurs ou autres sur un substrat et

l'inventeur peut également former ainsi des produits com-

plexes sur le substrat entre les matières déposées et les substances sur le substrat ou deux matières à déposer, on peut par exemple former des carbures, des borures, des

siliciures, des nitrures et des carbures de silicone.

On connaît donc un procédé de dépôt de vapeurs de matière sur un substrat qui, comme mentionné, utilise un arc électrique amorcé entre une flaque de métal fondu et une contre-électrode conduisant à la vaporisation de la

matière à la surface de la flaque et permettant le trans-

fert de la matière vaporisée, à l'état de vapeur, sur le

substrat dans la chambre à vide.

La flaque de métal fondu peut à son tour être formée par amorçage d'un arc entre cette contre-électrode et une électrode constituée de la matière que l'on désire

déposer, la chaleur de l'arc fondant initialement la ma-

tière de cette dernière électrode pour former la flaque.

L'élément de matière à vaporiser a une section transversa-

le plus importante que celle de l'électrode amorçant l'arc, de sorte que la flaque de métal fondu est formée dans cet élément et qu'une cavité y est formée pour recevoir cette

flaque Un des avantages est que l'on élimine-ainsi la né-

cessité d'un creuset ou d'un récipient pour renfermer la

flaque de métal fondu.

Dans un système de ce type, il est de plus possi-

ble de déplacer la contre-électrode pour qu'elle reste au

contact ou ne soit plus au contact de la flaque pour dépo-

ser ainsi une partie de la matière fondue sur la contre-

électrode et permettre à la chaleur générée à l'extrémité de l'électrode de vaporiser au moins en partie la matière qui y est transférée et générer ainsi en partie les vapeurs

à transférer au substrat.

Dans ce système, le vide initefal est généré à une pression réduite de l'ordre de 1,33 x 10 Pa, alors que la pression opérationnelle est au maximum de

1,33 x 10-3 Pa; il est nécessaire, pour avoir de bons résul-

tats, de faire passer un courant continu de 100 à 250 ampè-

res au travers de l'arc avec une tension de 70 à 120 volts.

Il s'agit là de vides plus élevés que ceux utilisés jusqu' alors, et de courants nettement plus importants Les vitesses

de dépôt sont en général de 0,1 à 0,3 gramme par minute.

Ce procédé (comme c'est également le cas avec le

présent procédé) peut être utilisé pour générer des revê-

tements de silice, de siliciures ou de carbures sur un subs-

trat, pour produire des siliciures par réaction de silicone avec un substrat par dépôt de silicone sur le substrat ou pour revêtir des substrats avec pratiquement tout métal ou alliage désiré pour former des revêtements protecteurs

ou autres.

Les possibilités d'utilisation de ce procédé sont

très vastes et les produits peuvent être appliqués indus-

triellement en métallurgie, chimie, électricité, électroni-

que, ultra-vide, optique, fusées, industries aérospatiales et nucléaires Le procédé s'est révélé spécialement efficace

pour générer des revêtements type miroirs, produire des ré-

flecteurs, appliquer des revêtements et des films anti-

corrosion, pour des produits de structure plate ou autre ainsi que pour produire des revêtements multicouches dans les films pour composants semiconducteurs, des résistances

ohmiques élevées ainsi que partout o l'on désire une mo-

dification superficielle d'un substrat On a formé des re-

vêtements de nitrures métalliques par admission d'azote dans

l'espace mis sous vide danslequel le vide est alors stabi-

lisé aux environs de 0,3325 Pa La matière-vaporisée de

l'électrode se combine à l'azote et les nitrures correspon-

dants se déposent.

Le système à deux électrodes peut être utilisé pour former des composés in-situ à partir de la matière des deux électrodes Une électrode peut être une électrode

métallique composée de titane, tungstène, aluminium ou cui-

vre de grande pureté alors que l'autre électrode peut être un siliciure, un borure ou un carbure (ou du silicone, du

bore ou du carbone) de sorte que le dépôt soit un siliciu-

re, un borure ou un carbure du métal de grande pureté Quand une électrode est en graphite ôu en carbure et l'autre en siliciure,il se forme dans l'arc et se dépose du carbure de silicone Quand les deux électrodes sont des siliciures ou

des borures, le revêtement est un siliciure ou un borure.

La présente invention s'est donné pour objet prin-

cipal d'étendre ces principes connus et de fournir un pro-

cédé et un appareillage amélioré de dépôt de matières sur un substrat évitant les inconvénients des méthodes de la

technique antérieure.

Un autre objet de l'invention est de fournir un

procédé et un appareillage de dépôt en phase vapeur de ma-

tière sur des substrats de surface importants et/ou de con-

figuration complexe, à un coût d'énergie relativement fai-

ble et avec une uniformité améliorée.

L'invention a enfin pour objet un procédé et un appareillage de revêtement à vitesse élevée de surfaces

complexes et/ou importantes.

Ces objets et bien d'autres ressortiront bien de

la description qui va suivre d'un procédé de dépôt de va-

peur utilisant les principes évoqués ci-avant et qui est basé sur la découverte selon laquelle il est possible de former des dépôts de surface spécialement importants en

juxtaposant latéralement une électrode allongée de la ma-

tière à déposer et la surface du substrat à revêtir sur une partieimportante de la longueur de l'électrode, sous vide, et en amorçant un arc entre une extrémité de cette électrode et une contre-électrode de sorte que l'intensité du courant de l'arc se situe entre 50-et 90 ampères, avec

une tensionde 30 à 60 volts.

On constate de façon surprenante qu'une fois que l'arc est amorcé quand les deux électrodes sont séparées, l'arc, une partie de celui-ci ou un effet thermique généré par l'arc forme une spirale autour de l'électrode longue et occasionne la vaporisation de la matière de l'électrode 25458 g 9 selon une forme généralement hélicoïdale ou en spirale

s'éloignant progressivement de la contre-électrode.

Il est tout à fait surprenant que l'arc ne reste

pas confiné à l'espace entre les deux électrodes mais com-

porte plutôt un composant ou un effet qui s'éloigne en

spirale de la contre-électrode vers une partie de la lon-

gueur de l'électrode allongée qui est ensuite éloignée de la contreélectrode en dépit du fait qu'il semblerait que la conductivité la plus importante se situe directement entre les deux électrodes o parait confinée la partie

principale de l'arc.

Cet effet est manifeste en ce que l'électrode al-

longée, c'est-à-dire l'électrode de dépôt, au départ de section transversale uniforme, forme un cône vers la

contre-électrode et que le revêtement venant de l'électro-

de de dépôt et allant sur le substrat peut être observé à des distances considérables de la face d'amorçage de

l'arc de l'électrode de dépôt.

En fait, l'effet semble se prolonger pendant une brève période suivant l'extinction de l'arc originel et on préfère selon l'invention mettre en contact et séparer

périodiquement les électrodes pour former l'arc et permet-

tre son extinction.

Selon un mode de réalisation de l'invention, des moyens sont prévus à l'une des extrémités de l'électrode

en matière que l'on désire déposer, éloignés de l'élec-

trode amorçant l'arc, pour contrôler la température de l'électrode fournissant la matière, en général pour la maintenir dans la gamme allant de 800 'F à 1 0000 F ( 427 à 538 "Oc Dans les conditions de faibles tension et intensité et de température selon l'invention, la vitesse à laquelle la matière se vaporise depuis l'électrode peut être de 1,5

à 2 fois supérieure à la vitesse de vaporisation des sys-

tèmes antérieurs On peut utiliser pratiquement tous les métaux, alliages, carbures et siliciures pour l'électrode fournissant la matière Outre les métaux et alliages, on

peut déposer sur le substrat des carbures, borures, sili-

ciures et nitrures.

Quoique l'inventeur n'ait pas réussi à comprendre parfaitement pourquoi la vitesse de vaporisation de la

matière à déposer augmente avec l'utilisation d'une éner-

gie inférieure conformément à l'invention, il est possi- ble que la migration de l'arc puisse étendre la surface fondue en flaque sur une surface plus importante de

l'électrode fournissant la matière pour permettre la va-

porisation du métal fondu sous forme de film mince.

Tout ce qui précède ainsi que d'autres caractéris-

tiques et avantages de la présente invention vont être

expliqués plus clairement à l'aide de la description qui

suit, en référence au dessin schématique annexé dans le-

quel; Figure 1 est une vue en coupe d'un appareillage pour effectuer le dépôt en phase vapeur selon un mode d'exécution de l'invention; Figure 2 est une vue similaire représentant un autre appareillage dans lequel la matière déposée en

phase vapeur est rassemblée sur une autre électrode ver-

ticale;

Figure 3 est une coupe verticale d'un appareil-

lage pour le dépôt de matière sur un substrat disposé en-

dessous de la flaque de métal;

Figure 4 est une vue similaire à figure 3 illus-

trant un autre mode d'exécution de l'invention; Figure 5 est une coupe longitudinale d'un autre appareillage pour le dépôt de matière sur un substrat selon l'invention;

Figure 6 est une coupe longitudinale d'un appa-

reillage portable, très compact, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et Figure 7 est une coupe schématique d'un autre appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon

l'invention.

La figure 1 représente un système utilisant un procédé à l'arc simple selon l'invention pour obtenir

des revêtements protecteurs du type miroir sur des subs-

trats ou pour vaporiser différents métaux ou alliages,

y compris des métaux résistant à la chaleur et réfrac-

taires, et pour appliquer au substrat des revêtements les contenant. Comme il ressort de la figure 1, l'appareillage

de base peut comporter une chambre à vide (non représen-

tée) qui peut être similaire à la chambre à vide de la figure 6 et dans laquelle une électrode métallique ( 1) peut être amenée par un chargeur d'électrode ( 7) vers un corps d'électrode ( 2) pour former la flaque ( 3) de métal

fondu avec laquelle l'arc ( 4) est amorcé.

Le corps d'électrode ( 2) est maintenu sur un sup-

port ( 5) et la source de courant continu applique le courant d'arc à travers l'électrode ( 1) et le corps ( 2)

par un circuit conventionnel stabilisant l'arc représen-

té en ( 8).

On a trouvé intéressant de munir l'électrode ( 1)

de section transversale relativement petite d'un régula-

teur thermique ( 6) tendant à prévenir la surchauffe de

cette électrode.

Puisque la section transversale du corps ( 2) est nettement plus importante que celle de l'électrode ( 1), la flaque ( 3) se trouve dans un évidement concave formé

in-situ dans le corps ( 2).

Exemple 1

L'appareillage de la figure 1, utilisant les élec-

trodes ( 1) et ( 2) réalisées en titane, aluminium, tungs-

tène, tantale ou cuivre amorce un arc à une température de 5 000 à 7 000 F ( 2 742 à 3 8350 C) pour générer des

vapeurs de métal de la flaque ( 3), qui traversent la dis-

tance de 10 à 15 cm jusqu'au substrat ( 10) et forment sur ce substrat un revêtement de métal La flaque ( 3) peut

être formée par un mélange de métal provenant des électro-

des ( 1) et ( 2) déposant ainsi sur le substrat un alliage

des métaux des deux électrodes De préférence, l'électro-

de est en titane tandis que le métal fondu est, de façon prédominante, de l'aluminium, du tungstène, du tantale ou

du cuivre.

L'appareillage de la figure 1 peut être utilisé, sans modification importante, dans un procédé sans creuset pour générer des revêtements protecteurs en carbure, pour effectuer des revêtements-en siliciure sur le substrat ou pour former, sur le substrat, des couches de carbure ou

de siliciure ou même de carbure de silicone.

Si l'on dépose des couches de carbure de silicone, car-

bure de tungstène sur le substrat, l'électrode ( 2) est

en graphite et l'électrode ( 1) en siliciure de tungstène.

Le vide est au début de 1,33 x 10-4 Pa puis il est mainte-

nu à 1,33 x 10-3 Pa ou plus bas La tension du courant continu générateur d'arc est de 100 volts et l'intensité de 150 ampères Le dépôt se forme à une vitesse d'environ

0,2 gramme par minute.

Dans ce cas, on utilise l'appareillage de la fi-

gure 1, toujours dans la chambre à vide habituelle, quoique l'électrode ( 1) puisse être en silicone ou en carbone tandis que l'électrode ( 2) est en métal dont on désire former le siliciure ou le carbure; dans le cas d'un dépôt

de silicone sur lesubstrat, elle peut aussi être en sili-

cone. Par exemple, quand on désire effectuer un dépôt de carbure de silicone sur le substrat ( 10), l'électrode ( 1) peut être en silicone alors que l'électrode ( 2) est un bloc de carbone qui reçoit une flaque ( 3) de silicone

et de carbone solubilisé -

Les vapeurs sont transférées au substrat et y

sont déposées comme couche de carbure de silicone Le subs-

trat peut être en titane et le dépôt formé sur le substrat peut être un mélange de siliciure de titane et de carbure

de titane.

Alternativement, quand l'électrode ( 1) est en silicone ou en carbone et que le corps d'électrode est en titane, on peut déposer du carbure ou du siliciure de titane

sur unsubstrat de composition différente.

Quand la chambre à vide reçoit une atmosphère légèrement oxydante, des dépôts de dioxyde de silicone

se forment sur le substrat.

Il est évident que l'appareillage de la figure 1 est particulièrement efficace pour la production de semi- conducteurs. Le thermorégulateur ( 6) peut être dédoublé sur la

longueur de l'électrode ( 1) et on peut fournir des ther-

morégulateurs supplémentaires pour le corps d'électrode

( 2) afin d'empêcher sa surchauffe.

Quand l'un ou l'autre de l'électrode ( 1) ou du corps ( 2) est en silicone et que l'autre est en carbone, la réaction génère du carbure de silicone qui se dépose avec une pureté améliorée par rapport à la silice et au

carbone d'origine.

Quand les deux électrodes sont en silicone, on peut obtenir des dépôts de silicone et de silice de haute densité ce qui particulièrement désirable pour le

revêtement des semi-conducteurs.

L'appareillage de la figure 2 est, dans l'essen-

tiel, similaire à celui de la figure 1 mais il marche selon un principe quelque peu différent, la vaporisation

étant effectuée au moins en partie à partir de l'électro-

de supérieure humidifiée ( 101).

Dans cette figure, les éléments qui correspondent

à ceux de la figure 1 portent les mêmes références affec-

tées du coefficient 100.

Dans la figure 2, le chargeur d'électrode ( 107) est couplé à un dispositif vertical à double effet ( 112) qui communique un mouvement de va-et-vient à l'électrode ( 101) dans la direction de la flèche ( 114) de façon à ce

que l'extrémité de l'électrode ( 101) plonge périodique-

ment dans la flaque ( 103) de métal fondu formée dans le

corps d'électrode ( 102).

En montant de cette flaque pour réamorcer l'arc ( 104), le revêtement ( 113) de métal fondu sur l'électrode

( 101) se vaporise et le dépôt se forme sur le substrat(l 10).

Le corps d'électrode ( 102) est présenté dans le

support ( 105) et l'alimentation en courant d'arc est fai-

te par la source de courant continu ( 109) et le stabili-

sateur ( 108) de la façon décrite, l'électrode ( 101) étant équipée du thermo-régulateur ( 106). Ce système s'est révélé particulièrement efficace dans une modification de l'exemple précédent, quand l'électrode ( 101) est en titane et que la flaque ( 103)

est en aluminium.

La figure 3 représente un autre mode d'exécution de l'invention dans lequel la vapeur se dépose sur un substrat < 210) disposé en-dessous d'un creuset ( 217) sous la forme d'un anneau ouvert vers le haut contenant le métal fondu ( 203), le creuset étant monté dans un support

ou cadre ( 205).

L'électrode supérieure ( 201) a ici la forme d'un segment sphérique qui fonctionne comme un réflecteur de

sorte que quand un arc ( 204) est amorcé entre l'électro-

de ( 201) et la partie fondue dans le creuset ( 217), les vapeurs montent comme représenté par les flèches ( 219) et sont redirigées vers le bas pour se rassembler sur le substrat ( 210) comme représenté par les flèches ( 218)1

La source de courant continu ( 209) est ici raccor-

dée à l'électrode ( 201) et au creuset ( 217) par le stabi-

lisateur d'arc ( 208) et l'électrode supérieure ( 201) mon-

tée sur la barre ( 216), est positionnée verticalement par le chargeur ( 207) et positionnée horizontalement par un mécanisme auxiliaire ( 215) qui règle la position de

l'électrode ( 201) au-dessus du métal qui se vaporise.

Dans ce mode d'exécution, l'électrode ( 201) peut être en titane, molybdène ou tungstène alors que le métal fondu peut être l'aluminium ou le cuivre et le creuset ( 2)

en graphite.

La figure 4 représente un autre mode de réalisa-

tion de l'appareillage selon l'invention dans lequel les

vapeurs descendent pour se déposer sur le substrat ( 310).

Dans ce cas, le creuset ouvert vers le haut ( 317) il

contenant le métal fondu ( 303) peut être alimenté en mé-

tal fondu additionnel à partir d'une poche ou de toute

autre source représentée en ( 322), ou avec du métal soli-

de fondu dans le creuset ( 317) Ce dernier peut être chauffé par des moyens auxiliaires tels qu'un réchauffeur

par induction ( 323) et est maintenu par un support ( 305).

Le bas du creuset ( 317) est muni d'ouvertures ( 321) o apparaissent des gouttelettes du métal fondu, ces

gouttelettes étant vaporisées par l'arc ( 304) amorcé en-

tre l'électrode ( 301) et le fond du creuset ( 317) La température dans la région de l'arc peut être

réglée par des moyens inductifs annexes ( 324) et l'élec-

trode ( 301) peut être refroidie, comme représenté par

l'élément de refroidissement ( 306).

* 1 S L'électrode ( 301) est dirigée vers le creuset ( 317) par le porteélectrode (-307) et l'arc est maintenu par un stabilisateur d'arc ( 308) relié à la source de courant

continu ( 309).

Dans ce mode de réalisation, le métal fondu peut

être le cuivre.

On peut mettre, à la place du dispositif auxiliai-

re ( 324) un substrat à revêtir, par exemple, sous la for-

me d'un anneau de titane qui peut rassembler la vapeur

sous la forme d'un revêtement.

Le mode d'exécution représenté à la figure 5 vapo-

rise le métal fondu tel qu'il se forme dans un espace clos, les vapeurs étant déchargées par les ouvertures

( 425) sur le substrat ( 410).

Dans ce cas, la flaque de liquide est formée par fusion et l'électrode ( 402) maintenue par le support ( 405)

par introduction de la contre-électrode ( 401) par le char-

geur d'électrode ( 407) au travers d'un alésage central

( 426) dans l'électrode ( 402), l'électrode ( 401) traver-

sant un manchon isolant ( 427) formant guide Un régula-

teur de température ( 406) est prévu coaxialement autour

des deux électrodes adjacentes à l'arc ( 404) pour préve-

nir toute surchauffe dans la région avant les ouvertures

( 425) Le dépôt est formé sur le substrat ( 410).

Le courant est alimenté entre les électrodes par le stabilisateur d'arc ( 408) et la source de courant

continu ( 409) comme précédemment décrit.

La figure 6 représente un dispositif d'arc voltai-

que portable pour dépôt de revêtements en carbure et sili-

ciure réflecteurs, anticorrosifs, protecteurs et semi-

conducteurs type métal selon les principes décrits pré-

cédemment. Cet appareillage comporte une chambre à vide ( 500) dont l'extrémité supérieure comporte une poignée ( 530)

permettant un transport facile de l'unité portable.

A l'intérieur de cette chambre est placée une sphère creuse ( 517) dont la partie inférieure forme un

creuset pour le métal fondu ( 503) et qui est intérieure-

ment revêtue d'un matériau (réfractaire) résistant à

haute température, tel que l'oxyde d'aluminium.

La partie supérieure de cette sphère est revêtue, en ( 531) d'une couche réflectrice concentrant la chaleur

qui se réfléchit du bain.

Un arc ( 504) est amorcé entre une électrode ( 501) et le bain ( 503), l'électrode étant amenée par l'unité ( 507) vers le bain quand le matériau de l'électrode est consomme. On alimente le bain en métal supplémentaire, par exemple, sous forme solide, sous forme de barre ( 532) également reliée au dispositif de chargement ( 533 ') de sorte que, au fur et à mesure que 1 e bain est consommé,

on y ajoute du métal supplémentaire.

L'électrode ( 501) et le bain ( 503) sont reliés aux bornes opposées d'un stabilisateur d'arc et à une

source de courant continu comme précédemment décrit.

Une -électrode tubulaire ( 502) entoure la barre

( 532).

La partie inférieure de la chambre ( 500) est équi-

pée d'une pompe à air, représentée en ( 533), cette derniè-

re faisant le vide dans la chambre contenant la sphère

creuse ( 517) et, par un tuyau à vide ( 534), par une sou-

pape ( 535) un adaptateur ( 538) de profil divergeant vers l'extérieur qui peut être relié à une ouverture latérale

( 525) de la sphère creuse ( 517).

La chambre ( 536) peut comporter un serpentin réchauffeur ( 537) pour empêcher toute condensation non

souhaitée de vapeur.

Entre l'ouverture ( 525) et l'adaptateur ( 536) se

trouve une vanne de vide ( 538) et un dispositif de monta-

ge ( 539) pour supporter toute une variété d'adaptateurs

de différentes formes et tailles.

L'adaptateur ( 536) comporte ainsi un joint à vide ( 540) ce qui fait que l'adaptateur peut reposer contre

le substrat à revêtir ( 510).

L'unité portable représentée à la figure 6 est transportée là o se trouve le substrat ( 510) à revêtir, on monte sur le raccord ( 539) l'adaptateur adapté et l'on

presse le joint ( 540) contre la surface ( 510) à revêtir.

Le courant d'arc est alimenté et le système mis sous vi-

de par la pompe à air ( 533) faisant ainsi fondre le métal

et formant le bain ( 503) à l'intérieur de la sphère creu-

se On ouvre alors la porte ( 538) et on laisse passer les vapeurs sur le substrat ( 510) au moins en partie par une

différence de pression, commandée par la valve ( 535), en-

tre l'intérieur de la sphère ( 517) et l'adaptateur ( 536).

On peut pratiquement revêtir tout produit à tout

endroit et l'emploi d'une variété d'adaptateurs de diffé-

rentes formes et tailles permet de revêtir même des corps compliqués sans les déplacer du lieu o ils doivent être utilisés Le dispositif peut être démontable de façon à être utilisé pour appliquer des revêtements à l'intérieur

de conduites ou similaires.

L'appareil représenté au dessin, sans adaptateur

( 536) peut être utilisé comme propulseur pour les indivi-

dus ou comme équipement spatial.

Au moment de la génération de l'arc, il suffit d'ouvrir la porte ( 538) pour laisser partir un écoulement

par l'ouverture ( 525) et effectuer la propulsion en direc-

tion opposée Le vide de l'espace fournit un vide naturel

au dispositif et la pompe à air ( 533) n'est pas nécessai-

re On peut utiliser dans le récipient ( 517) pratiquement tous les déchets rencontrés dans les applications spatia-

les pour générer une telle propulsion.

La figure 7 représente un autre mode d'exécution de l'appareillage qui combine certaines caractéristiques

précédemment décrites.

Dans ce système que l'on peut utiliser pour dépo-

ser un revêtement ( 610 ') sur la surface intérieure ( 610 a) d'un tube (E 10) formant substrat, de forme complexe, on

monte en position centrale par rapport au tube une élec-

trode fournissant la matière ( 602), de forme correspon-

dante; on y monte un serpentin de chauffage par induction

( 606 a) d'un régulateur de température ( 606) qui peut com-

porter un thermocouple ( 606 b) ou un tàteur de température similaire, sensible à la température de l'électrode four-

nissant la matière ( 602) pour maintenir la température de cette dernière constante dans la gamme de 800 à 1 000 F

( 427 à 5380 C) par un montage capacitif classique.

Comme dans le mode d'exécution précédent, le subs-

trat et la source de matière à déposer sur ce dernier sont placés dans une chambre à vide ( 600) dans laquelle on peut faire un vide de 1,33 x 10 4 Pa de sorte que le dépôt

devapeur peut être e ioectué à une pression de 1,33 x 10-3 Pa.

L'extrémité de l'électrode fournissant la matière ( 602) est équipée d'une électrode ( 601) amorçant l'arc qui peut être mise en va-et-vient par une commande de va-et-vient commandée électriquement ( 607) Cette dernière peut être mise en marche par réaction à un détecteur de courant zéro (-607 a) de sorte que, quand le courant d'arc décline complètement, l'électrode ( 601) se déplace vers

la gauche en contact avec l'extrémité ( 602 a) de l'électro-

de ( 602)et est alors retirée pour rétablir un arc Le courant

d'arc est fourni par une source de courant continu à im-

pulsion ( 609) par un stabilisateur d'arc ( 608) ce qui règle les paramètres d'intensité et de tension de l'arc

entre 50 et 90 ampères et entre 30 et 60 volts.

En pratique, une fois que l'arc est amorcé,

un effet de vaporisation ou quelqu'autre phé-

nomène électro-magnétique semble progresser de façon gé- néralement hélicoïdale et spiralée, comme représenté par la flèche A ce qui fait que l'amorçage de l'arc et le dépôt de vapeur se produit sur toute la longueur de l'électrode fournissant la matière ( 602) qui est soumise à ce phénomène, c'est-à-dire sur la longueur à laquelle

ce phénomène est effectif jusqu'à ce que l'arc décline.

Du fait de la matière perdue, l'électrode ( 602) prend progressivement la forme conique représentée par

les lignes en tiretés ( 602 b) de la figure 7.

L'éloignement de l'électrode par rapport au subs-

trat occasionné par la formation du cône ne cause pas de problème puisque le dépôt le plus important se trouve dans la région du plus grand éloignement; en conséquence, le revêtement fini, progressant tout au long du substrat,

est très uniforme.

Le système selon l'invention est spécialement uti-

le dans le revêtement de matières sensibles à la tempé-

rature avec des revêtements de très faible épaisseur

puisque l'opération de revêtement est spécialement rapi-

de et qu'il est possible d'effectuer le dépôt sans chauffa-

ge significatif du substrat.

Exemple 2

Une électrode en cuivre ( 602) de forme indiquée à la figure 7 est munie d'un tube substrat; l'espacement

initial entre l'électrode ( 602) et le substrat est d'en-

viron 10 cm L'électrode est maintenue à une température

de 9000 F ( 4820 C) et un arc est amorcé à l'une de ses ex-

trémités de la façon précédemment décrite L'intensité du courant d'arc est d'environ 70 ampères et l'intensité appliquée,une fois que l'électrode ( 601) est retirée pour

former l'arc est d'environ 40 ampères La vitesse de va-

porisation de l'électrode ( 602) excède dans ces conditions

la vitesse de vaporisation de l'exemple 1.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé de dépôt d'une matière sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:

juxtaposition d'une électrode allongée ( 602) com-

posée d'au moins un composant de ladite matière et d'une face dudit substrat ( 610), tout au long de l'électrode; création de vide dans l'espace ( 600) dans lequel ladite électrode est juxtaposée audit substrat à au moins 1,33 x 10-3 Pa et maintien, dans ledit espace, d'un vide qui n'est pas supérieur à 1,33 x 10-3 Pa pendant l'opération de dépôt;

amorçage d'un arc électrique avec ladite électro-

de à l'une de ses extrémités ( 602 a) à une tension de 30 à volts et une intensité de 50 à 90 ampères pour vaporiser ladite électrode sur une longueur qui s'éloigne de l'arc et

pour déposer la matière se vaporisant à partir de l'élec-

trode sur le substrat sur cette longueur.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de contrôle du déclin de l'arc et de réamorçage après ce déclin en mettant au contact ladite extrémité de ladite électrode avec une autre électrode.

3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendi-

cation 2, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape de réglage de la température de ladite électrode pour maintenir cette température entre 800 et 1 0000 F ( 427 et

5380 C).

4 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce que ledit substrat est un

tube de forme complexe, le procédé comporte, en outre, l'é-

tape de mettre ladite électrode allongée sous une forme en

rapport avec la dite forme complexe et en ce que l'on insè-

re l'électode ainsi formée dans ledit tube.

Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre,

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l'étape de chauffage de l'électrode qui se vaporise à l'extrémité opposée à celle o est amorcé ledit arc pour y maintenir la température, pendant le dépôt de

la matière entre 800 et 1 000 F ( 427 et 5380 C).

6 Appareillage pour la mise en oeuvre du pro-

cédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce qu'il comporte une électrode de forme allongée ( 602) composée au moins en partie d'une matière que l'on désire déposer sur un substrat de forme complexe ( 610), ladite électrode ayant une forme adaptée à cette forme complexe, des moyens ( 601, 608, 609) pour amorcer un arc à l'une des extrémités ( 602 a) de ladite électrode

causant ainsi la vaporisation de la matière de cette élec-

trode, des moyens ( 606 a) pour chauffer ladite électrode à son extrémité opposée et des moyens pour faire le vide

dans l'espace ( 600) entre ladite électrode et ledit subs-

trat à une pression maximum d'environ 1,33 x 10 Pa.