JPS6011103B2 - 電弧金属蒸発装置用の消耗性陰極 - Google Patents

電弧金属蒸発装置用の消耗性陰極

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JPS6011103B2
JPS6011103B2 JP81501238A JP50123881A JPS6011103B2 JP S6011103 B2 JPS6011103 B2 JP S6011103B2 JP 81501238 A JP81501238 A JP 81501238A JP 50123881 A JP50123881 A JP 50123881A JP S6011103 B2 JPS6011103 B2 JP S6011103B2
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、多成分コーティングを得るための真空アー
クプラズマ装置に関し、特に、真空アークプラズマ装置
の亀弧金属蒸発装置に用いられる消耗性陰極に関する。
背景技術多成分コーティングを得るためには、従釆から
用いられている真空ア−ク装置に幾つかの蚤弧蒸発装置
が配置される。
しかして、それらの蒸発装置の各々は、１種の金属から
作られた消耗性陰極を備えるか、あるいは、幾つかの異
なる金属から成る数種の消耗性電極を有する亀弧蒸発装
置から成る。露弧蒸発装置の陰極の数が、得られる多成
分コーティングに含まれる成分の数に対応する。そして
、消耗性電極を構成する各金属の陰極電位降下の値は互
いに異なる。従来の真空アーク装置において均質な多成
分コーティングを得るためには、複数の金属から構成さ
れる消耗性陰極の数を増加させていた。
そのように、消耗性陰極の数を増すことは、電弧金属蒸
発装置の設計を複雑にする。多成分コーティングを得る
ための軍孤蒸発装置として、陽極、複数の消耗性陰極、
点火電極、磁気装置、および基質から成るものが当該技
術分野において知られている（ソ連邦発明者証第４２６
５４０号）。該複数の消耗性陰極は、幾つかの異なる金
属から構成され、亀弧蒸発装置本体の端部周辺に沿って
配置されている。
消耗性陰極の１つに陰極スポットが生じ、このスポット
が、アーチ形状の磁場により、前記複数の消耗性電極が
配置されている前記周辺に沿って移動する。
消耗性電極を構成する各金属が逐次蒸発して、金属プラ
ズマの流れが基体上に凝縮し、かくして、多成分コーテ
ィングが形成される。しかしながら、電弧蒸発装置にお
いて消耗性陰極が逐次的に蒸発するために、得られる多
成分コーティングは充分な均質性を有していない。ソ連
邦発明者証第３６８８０７号に開示されている亀弧金属
蒸発装置は、均質な多成分コーティングを得ることを可
能にしており、該蒸発装置は、陽極、複数の消耗性陰極
、点火電極（複数）、磁気装置、および基体から成る。
該複数の消耗性陰極は、互いに近接して配置されている
。
消耗性陰極と構成する各金属は、異なる陰極電位降下値
を有している。陰極の数が、得られる多成分コーティン
グの成分の数に対応している。
消耗性陰極の各々に「点火電極と供電装層が配備されて
いる。それらの点火電極を用い、各消耗性陰極の加工端
部上に同時に陰極スポットが得られる。
均一な磁場を与えることにより「消耗性陰極の各々から
、最大強度の金属プラズマの流れが同時に発生する。消
耗性陰極を構成する各金属は「同時に「蒸発して基体上
に凝縮し、かくしてＬ均質な多成分コーティングが形成
される。
しかしながら「上述の亀弧蒸発装贋は「配置された消耗
性陰極の数に応じた多数の供電装層を有しており、この
結果トその設計をかなり複雑にする。
発明の開示 本発明の目的は、複数の異なる金属から構成される単一
の複合消耗性電極であって、均質な多成分コーティング
を得ることができ且つ電弧金属蒸発装置の設計を簡単に
することができる電極を提供することにある。
該目的は、露弧金属蒸発装置の消耗性陰極を、異なる陰
極電位降下値を有する複数の金属層から構成し、その消
耗性陰極の幾何学的中心髄から該陰極の周囲に向かって
陰極電位降下の値が減少するような順序に前記複数の金
属層を配置することによって達成される。
そのような消耗性陰極によって、該消耗性陰極に設けら
れた金属層の数に応じた多数の成分のコーティングが得
られる。
該消耗性陰極は、単一の供電装層および単一の点火電極
によって駆動される。
【図面の簡単な説明】
本発明は、本発明の霧弧金属蒸発装置用消耗性陰極を図
示する添附図面を参照することによって更に詳細に説明
される。 第１図は本発明に係る消耗性陰極を備えた電弧金属蒸発
装置の概略構成図である。第２図は消耗性陰極の断面図
である。第３図ａ及びｂは他の消耗性陰極の断面図及び
正面図である第４図はソレノィドからの磁界を示す説明
図である。発明を実施するための最良の形態 電弧金属蒸発装置は、陽極として作用する真空室２内に
配置された消耗性陰極１、多成分コ−７ィングを施すべ
き基体３を含む。 消耗性陰極１は「異なる陰極電位降下値を有する２つの
金属層４と５から成る。 金属層４と５は互いに堅固に結合されており、消耗性陰
極１の幾何学的中心髄から該陰極の周囲に向かって陰極
電位降下値が減少するような順序に配置されている。 消耗性陰極１は、非磁性金属から作られた本体６内に配
備される。 該本体６上にソレノィド７が取付けられており、米国特
許第３７８３２３ｉ号に示すように、陰極スポットを陰
極の加工端部に保持する助けとなる磁界を発生する。消
耗性陰極亀と真空室２はＤＣ供電装層８に連結させてい
る。 ァーク放電を発生させるために、雷弧蒸発装置に点火電
極９が配備され、この電極は、消耗性陰極１の側面１１
上に存するセラミックジャンパー１０上に取付けられて
いる。 点火電極９と消耗性陰極１は、高電圧パルス発生装層１
２に連結され、該点火電極９と消耗性陰極との間にパル
ス放電を惹起させるようになっている。 参照番号量３は、消耗性陰極１の加工端部を表わす。 上述の複合陰極の加工性ついて次のような陰極を用いて
試験した。 実施例 １ ニオブで成る内側層とチタンで成る外側層とを備えた、
円筒状の二層構造の陰極が試験された。 これらの層は圧入により堅く結合された。燃焼アークの
陰極での電位降下は、ニオブ層で２８ボルトでありチタ
ン層で２０．５ボルトであった。実施例 ２円筒状の四
層構造の陰極１が用いられた。 この陰極を第２図に示す。内側層１５はジルコニウムで
あり、その次の層１６はチタンであり、第３層１７はク
ロムであり、外側層１８はアルミニウムである。燃焼ア
ークの陰極での電位降下は、ジルコニウム層１５で２６
ボルト、チタン層１６で２０．５ボルト、クロム層１７
で２０．２ボルト、アルミニウム層１８で２０ボルトで
あった。実施例 ３ 矩形の平行パイプ形の三層状陰極が用いられた。 この陰極１′が第３図ａ及びｂに示される。中央層１９
はジルコニウムであり、一方の側の層２０はチタンであ
り、他の側の層２１はクロムである。燃焼アークの陰極
の電位降下は、実施例２に示される各材料層と同じ値を
示した。上記実施例から明らかなように、陰極の各成分
は、燃焼アークの電位降下がその陰極の周緑に向けて減
少するように、一体にされた陰極の幾何学的中心髄に対
して配置されている。 このような陰極を組込んだ霞弧金属蒸発装置（第１図）
は次のように作動する。 直流（ＤＣ）供電装層８のスイッチが投入されてアーク
放電を発生させる。 ソレノィド７が該ソレノィドの軸心から鍬対称に発散す
る磁界２２（第４図）を発生し、その磁力線は、陰極１
の側面の非加工面に対して鋭角Ｑをなしている。 最初、陰極の加工端部１３（第１図）は平坦な形状をし
ており、陰極スポットは、燃焼アークの最も少ない電位
降下を示す金属すなわち外側層４上に移動する。 従って、この外側層が最初に消費されて、内側層はまだ
消費されない。その結果、陰極の加工端部１３に段部が
形成される。こられの段部になった様子を示すのが、第
２図であり、第３図ａであり、第４図である。この段部
が形成されるので、２つの相反する要因が陰極スポット
に作用を及ぼすことになる。 （１１ １つの要因は、陰極スポットが陰極の電位降下
の最少の値を有する金属層にとどまろうとする性質であ
る。■ もう１つの要因は、段部の側面に対して鋭角を
成す磁力線で成る磁界の影響により、陰極スポットが加
工端部において内側にずれようとする性質である。 上記した第２の要因により、陰極スポットは内側面に向
けて押されることになる。 そして、前記段部の高さ（この高さは組合される金属の
種類と磁界の強さに依存する）が一定になると、上記２
つの要因が同等となり、その後両部分での陰極スポット
の位置が安定する。従って、その後の蒸発においては、
毅部の高さは変らなくなる。陰極の形状はその後アーク
放電加工において一定のままに維持されるので、コーテ
ィングの成分の比は、消耗性陰極の各層の金属の厚さに
よってのみ決定されることになる。オ／凶 第２図 算３図 第４図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 真空室内に配置され、この真空室のハウジングには
    前記室内に磁界を発生するソレノイドが設けられた、電
    弧金属蒸発発生装置用の消耗性陰極において、陰極電位
    降下値の異なる複数の金属層から構成され、消耗性陰極
    の幾何学的中心軸から該陰極の周囲に向かつて陰極電位
    降下の値が減少するような順序に前記金属層が配置され
    ていることを特徴とする消耗性電極。
JP81501238A 1981-02-23 1981-02-23 電弧金属蒸発装置用の消耗性陰極 Expired JPS6011103B2 (ja)

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PCT/SU1981/000014 WO1982002906A1 (en) 1981-02-23 1981-02-23 Consumable cathode for electric-arc evaporator of metal

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JPS58500069A JPS58500069A (ja) 1983-01-13
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DE (1) DE3152736C2 (ja)
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GB (1) GB2106545B (ja)
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