FR2719603A1 - Machine pour pulvérisation cathodique magnétron continue. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour le traitement de surface au défilé continu de pièces de révolution (R) par pulvérisation cathodique constitué d'au moins une chambre délimitant une enceinte de traitement sous vide dans laquelle peut être établi un plasma et communiquant avec l'extérieur par un sas d'entrée ou de chargement (10, 11) et un sas de sortie ou de déchargement (20, 21). Selon l'invention, ladite enceinte de traitement est pourvue d'une part d'un jeu (16, 26) de deux vis hélicoïdales rotatives de transfert des pièces (R) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre (1, 2) et d'autre part de deux rails (17, 27) de guidage et de support des pièces (R) s'étendant entre lesdites vis et parallèlement à ces dernières en étant susceptible d'être portés à un potentiel électrique déterminé et se prolongeant à au moins leurs extrémités longitudinales par une rampe inclinée (18, 28) de jonction avec les sas; lesdites vis étant positionnées et séparées d'une distance déterminée en fonction des dimensions de la pièce à traiter de façon à permettre à la fois l'engagement de ses extrémités dans le filet des vis et le contact avec le rail et d'effectuer ainsi entre les sas de chargement et de déchargement le transfert de la pièce par rotation.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour le traitement de surface en continu de pièces de révolution par pulvérisation cathodique magnétique sous vide.

ll est déjà connu de réaliser un traitement de surface (décapage ou revêtement) par pulvérisation cathodique .

Les pièces à traiter sont introduites dans un dispositif comprenant notamment une chambre délimitant une enceinte de traitement sous vide et dans laquelle on peut établir un plasma, généralement d'argon. Pour les opérations de revêtement, cette chambre est équipée d'au moins un magnétron formant la source du matériau métallique destiné à être déposé par migration atomique sur la pièce à traiter.

La chambre communique avec l'extérieur par au moins un sas d'entrée et au moins un sas de sortie.

Cependant, ces dispositifs traditionnels ne permettent pas le traitement au défilé continu d'une série de pièces sans interruption du traitement De plus, dans le cas de pièces possédant une géométrie complexe, il est nécessaire de rendre les pièces mobiles à l'intérieur de la chambre de façon à produire un décapage ou un revêtement complet et uniforme.

Enfin, ils ne permettent pas d'effectuer une maintenance facile et rapide.

La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante.

Ce but est atteint au moyen d'un dispositif pour le traitement de surface en continu de pièces de révolution par pulvérisation cathodique constitué d'au moins une chambre délimitant une enceinte de traitement sous vide dans laquelle on peut établir un plasma et communiquant avec l'extérieur par un sas d'entrée ou de chargement et un sas de sortie ou de déchargement, caractérisé en ce que ladite enceinte de traitement est pourvue d'une part d'un jeu de deux vis hélicoïdales rotatives de transfert des pièces s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre et d'autre part de deux rails de guidage et de support des pièces s'étendant entre lesdites vis et parallèlement à ces dernières en étant susceptible d'être portés à un potentiel électrique déterminé et se prolongeant au moins à leurs extrémités longitudinales par une rampe inclinée de jonction avec les sas ; lesdites vis étant positionnées et séparées d'une distance déterminée en fonction des dimensions de la pièce à traiter de façon à permettre à la fois l'engagement de ses extrémités dans le filet des vis et le contact avec le rail et d'effectuer ainsi entre les sas de chargement et de déchargement le transfert de la pièce par rotation.

Selon une caractéristique avantageuse, ladite rampe de chargement ou de déchargement comprend un premier tronçon fixe relié électriquement à la masse, un second tronçon susceptible d'être porté à un potentiel électrique flottant et un troisième tronçon porté à un potentiel électrique de travail. Dans certains cas, il est avantageux d'utiliser un deuxième tronçon basculant pour éviter tout marquage des pièces par production d'arcs électriques lors des variations brusques du potentiel des pièces.

De préférence, les sas d'entrée et de sortie sont constitués d'un carter renfermant un barillet cylindrique rotatif pourvu d'au moins une alvéole longitudinale destinée à recevoir une pièce à traiter; le jeu entre la face interne du carter et l'enveloppe du barillet étant déterminé pour permettre sa rotation sans rupture du vide régnant à l'intérieur de la chambre.

En particulier, le dispositif comprend une chambre de décapage montée en série avec une chambre de revêtement, lesdites chambres pouvant être isolées l'une de l'autre par un sas intermédiaire.

En outre, les sas d'entrée ou de sortie peuvent être constitués de plusieurs modules, suivant le niveau de fuite tolérable pour le traitement de surface effectué.

Avantageusement, ladite chambre de revêtement est pourvue d'au moins un magnétron disposé en regard du chemin de transfert des pièces et dont les caractéristiques sont déterminées en fonction du type de dépôt à effectuer.

Selon une autre caractéristique, ladite chambre est constituée d'un caisson disposé horizontalement dont la face supérieure forme un capot articulé permettant par pivotement l'accessibilité à l'enceinte de traitement et dont la face inférieure forme un plateau séparable sur lequel sont montées les jeux de vis de transfert et les rails de guidage.

ll est également prévu que le capot pivotant du caisson formant la chambre de revêtement porte ledit magnétron.

Un autre objet de l'invention est une utilisation du dispositif précédent pour le traitement de surface au défilé continu de pièces de révolution par pulvérisation cathodique magnétique sous vide.

L'invention s'applique notamment et, par exemple, au traitement de surface de tiges d'amortisseur et d'axes de vérin distributeur.

Le dispositif de l'invention permet d'effectuer tous types de dépôts en continu avec des cadences élevées.

Ce dispositif peut être facilement intégré dans une ligne de production et sa mise en oeuvre pour effectuer des traitements de surface ne produit pas d'effluent.

En outre, le dispositif de l'invention permet une accessibilité totale et rapide des organes fonctionnels ce qui facilite les opérations de maintenance.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins sur lesquels:
- la figure 1 représente une vue schématique d'ensemble du dispositif de l'invention;
- les figures 2a et 2b représentent des vues respectivement de face en élévation et de dessus du dispositif de l'invention;
- la figure 3 est une vue de côté en élévation du dispositif des figures2aet2b;
- la figure 4 est une vue de détail du dispositif de l'invention; et,
- les figures 5a et Sb sont d'autres vues de détail du dispositif de l'invention en coupe partielle de côté respectivement pour les versions deuxième tronçon fixe et deuxième tronçon basculant.

Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 est destiné au traitement de surface en continu de pièces de révolution R par pulvérisation cathodique sous vide.

Ce dispositif comprend une ou plusieurs chambres 1,2 en série délimitant chacune une enceinte de traitement dans laquelle est formé un plasma et communiquant avec l'extérieur par un sas d'entrée 10,11 ou de chargement et un sas de sortie 20,21 ou de déchargement. Dans le mode de réalisation représenté, les sas sont constitués de deux modules en série.

las deux chambres 1,2 sont isolées l'une de l'autre par un sas intermédiaire 12.

Les pièces R sont entreposées dans un poste de chargement C avant d'être introduites successivement dans le sas d'entrée 10,11, dans la chambre de décapage 1 puis dans la chambre de revêtement 2 par le sas intermédiaire 12 avant d'être extraites du dispositif au niveau du poste de déchargement D.

Le sas d'entrée 10,11, intermédiaire 12 et de sortie 20,21 sont associés à des moyens de pompage P. De même, les chambres 1,2 sont équipées de moyens de pompage P'. Un gaz de travail est introduit dans l'enceinte de décapage 1 par la conduite 13. L'enceinte 1 est pourvue par ailleurs d'une conduite obturable 14 de mise à l'air libre et de capteurs de pression 15.

Outre les moyens précédents, la chambre de revêtement 2 est pourvue aussi d'au moins un magnétron 22 disposé en regard du chemin de transfert des pièces R et dont les caractéristiques sont déterminées en fonction du type de dépôt à effectuer.

Comme représenté sur la figure 4, chaque enceinte de traitement est pourvue d'un jeu 16,26 de deux vis hélicoïdales rotatives de transfert s 'étendant parallèlement à l'axe longitudinal des chambres 1,2 et de deux rails de guidage et de support 17,27 s'étendant parallèlement auxdites vis.

Les rails 17,27 et les jeux de vis 16,26 sont positionnés en fonction des dimensions et notamment de la plus grande longueur de la pièce R de façon à permettre le support transversal de la pièce entre les vis.

La coopération entre les filets des vis 16,26 et les extrémités de la pièce ainsi que le réglage des vitesses de rotation desdites vis permettent le transfert à vitesse constante de la pièce sans modification accidentelle de la trajectoire. Les vis des chambres respectivement de décapage et de dépôt peuvent avoir des pas différents, ce qui permet d'obtenir des écartements optimisés entre les pièces suivant le traitement effectué.

las rails 17,27 de guidage et de support et donc la pièce R sont éventuellement portés à un potentiel électrique déterminé soit pour permettre la formation du plasma de décapage, soit pour polariser électriquement les pièces pendant la phase de dépôt.

Les rails 17,27 sont prolongés à leurs extrémités longitudinales par des rampes inclinées 18,28 de jonction avec les sas.

Chacune des rampes comprend comme représenté sur la figure
Sa à partir du sas, un premier tronçon 181 à la masse, un second tronçon 182 laissé à un potentiel électrique flottant et un troisième tronçon 183 porté à un potentiel déterminé.

L'ensemble de la rampe est supporté par une base 180. Las trois tronçons 181,182,183 sont séparés par un léger jeu permettant de les isoler électriquement les uns des autres. De plus, un isolant électrique 19 est disposé entre les faces inférieures respectives des second et troisième tronçons 182,183 et la face supérieure de la base 180.

Comme représenté sur la figure Sb, pour éliminer les arcs électriques sur les pièces R, le deuxième tronçon 182 peut être basculant autour d'un axe 184. Le basculement est provoqué par le poids de la pièce R lorsqu'elle roule sur le deuxième tronçon, ce qui permet le passage de ce tronçon alternativement au contact d'une zone 190 de la base 180, au potentiel électrique de la masse à une zone 191 au potentiel nécessaire au traitement (décapage ionique ou polarisation).

La zone 190 est raccordée électriquement au premier tronçon 181 tandis que la zone 191 est raccordée au troisième tronçon 183.

Las deux zones 190,191 sont séparées par un élément isolant 192.

La pièce provenant des sas d'entrée 10,11 ou du sas intermédiaire 12 roule en position transversale successivement sur le premier tronçon 181 et le second tronçon 182 de la rampe inclinée 18,28 avant de passer sur le troisième tronçon 183 pour arriver jusqu'au rail 17,27 où ses extrémités latérales vont s'engager dans le filet des vis 16,26. Ensuite, pendant son roulement, la pièce reste constamment au contact du rail 17,27 pour être maintenue au potentiel électrique.

Symétriquement la pièce R, à la fin de l'opération de traitement, passe des rails de roulement 17,27 et des vis 16,26 au sas de sortie 20,21 ou au sas intermédiaire 12 par un ensemble de trois tronçons du même type permettant de passer du potentiel électrique de travail à la masse.

Le sas d'entrée 10,11, le sas intermédiaire 12 ainsi que le sas de sortie 20,21 sont constitués de modules identiques. Chaque module est constitué d'un carter 101 renfermant un barillet cylindrique 102, rotatif et pourvu d'une ou plusieurs alvéoles 103. L'alvéole 103 est réalisée longitudinalement sur le barillet 102 et est destinée à recevoir une pièce
R à traiter. Le jeu compns entre la face interne du carter 101 et l'enveloppe du barillet 102 est déterminé suivant le niveau de fuite admissible pour le traitement considéré.

La rotation du barillet 102 à l'intérieur du carter permet de faire passer la pièce R du poste de chargement C ou d'une première chambre 1 jusqu'à l'entrée de la chambre immédiatement adjacente ou bien jusqu'au poste de déchargement D sans rupture du vide à l'intérieur des chambres.

Pour renforcer l'étanchéité des chambres notamment au niveau des postes de chargement C ou de déchargement D, il est possible de disposer plusieurs modules de sas en série.

Dans ce cas, il est prévu un court tronçon de jonction 111 entre les modules. Chacune des chambres 1,2 est constituée d'un caisson parallélépipédique 100,200 disposé horizontalement et dont la face supérieure forme un capot articulé 100a,200a permettant par pivotement et soulèvement, l'accessibilité à l'enceinte de traitement.

Le capot 200a du caisson 200 de la chambre de revêtement 2 porte le ou les magnétrons 22, ce qui facilite leur maintenance.

La face inférieure du caisson 100,200 forme un plateau séparable 100b,200b sur lequel sont montées les jeux de vis de transfert 16,26 et les rails de guidage 17,27. Un système de préhension et de guidage du plateau 100b,200b est disposé sous le caisson 100,200.

Ce système comprend une table élévatrice verticale 4 couplée à une potence horizontale 3. La table élévatrice 4 est montée sous la base du caisson et permet de descendre le plateau 100b,200b jusqu'au niveau de la potence 3. La potence 3 est disposée latéralement sous le niveau de la base du caisson et permet de translater le plateau 100b pour le dégager.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour le traitement de surface au défilé continu de pièces de révolution (R) par pulvérisation cathodique constitué d'au moins une chambre délimitant une enceinte de traitement sous vide dans laquelle peut être établi un plasma et communiquant avec l'extérieur par un sas d'entrée ou de chargement (10,11) et un sas de sortie ou de déchargement (20,21), caractérisé en ce que ladite enceinte de traitement est pourvue d'une part d'un jeu (16,26) de deux vis hélicoïdales rotatives de transfert des pièces (R) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre (1,2) et d'autre part de deux rails (17,27) de guidage et de support des pièces (R) s'étendant entre lesdites vis et parallèlement à ces dernières en étant susceptible d'être portés à un potentiel électrique déterminé et se prolongeant à au moins leurs extrémités longitudinales par une rampe inclinée (18,28) de jonction avec les sas; lesdites vis étant positionnées et séparées d'une distance déterminée en fonction des dimensions de la pièce à traiter de façon à permettre à la fois l'engagement de ses extrémités dans le filet des vis et le contact avec le rail et d'effectuer ainsi entre les sas de chargement et de déchargement le transfert de la pièce par rotation.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rampe (18,28) comprend un premier tronçon fixe (181) relié électriquement à la masse, un second tronçon (182) laissé à un potentiel électrique flottant et un troisième tronçon (183) porté à un potentiel de travail.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit deuxième tronçon (182) peut basculer sous le poids de la pièce R autour d'un axe (184) pour venir alternativement au contact d'une part d'une zone à la masse et d'autre part d'une zone au potentiel de traitement.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sas d'entrée et de sortie (10,11,12,20,21) sont constitués d'un carter (101) renfermant un barillet cylindrique (102) rotatif pourvu d'au moins une alvéole longitudinale (103) destinée à recevoir une pièce (R) à traiter ; le jeu entre la face interne du carter (101) et l'enveloppe du barillet (102) étant déterminé pour permettre sa rotation sans rupture du vide régnant à l'intérieur de la chambre (1,2).

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de décapage (1) montée en série avec une chambre de revêtement (2), lesdites chambres étant isolées l'une de l'autre par un sas intermédiaire (12).

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs modules de sas d'entrée (10,11) en série pour le chargement de ladite chambre (1) et un ou plusieurs modules de sas de sortie (20,21) en série pour le déchargement.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite chambre de revêtement (2) est pourvue d'au moins un magnétron (22) disposé en regard du chemin de transfert des pièces (R) et dont les caractéristiques sont déterminées en fonction du type de dépôt à effectuer.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre (1,2) est constituée d'un caisson (100,200) disposé horizontalement dont la face supérieure forme un capot (lOOa,200a) articulé permettant par pivotement l'accessibilité à l'enceinte de traitement et dont la face inférieure forme un plateau séparable (lOOb,200b) sur lequel sont montées les jeux de vis de transfert (16,26) et les rails de guidage (17, 27).

9. Dispositif selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que le capot pivotant (lOOa,200a) du caisson (100,200) formant la chambre de revêtement (2) porte ledit magnétron (22).

10. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 pour le traitement de surface en continu de pièces de révolution par pulvérisation cathodique magnétique sous vide.