JPS624876A - 真空小室を備え製作品の加工を行う装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空小室を備え製作品の加工を行う装置に関
するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

多くの真空プロセスにとって、加工すべき製作品を真空
加工室内でより高い温度にすることが必要である。たと
えば、いわゆる加熱乾燥することによって、そうでない
と次に塗布すべき層の付着強さを著しく損うことになる
吸収ガスをコーテイング面から除去することができる。

基台表面上で化学プロセスを行うことができるようにす
るために、多くのコーティング法で基台の温度を高くす
ることが必要である。このことは、コーティングすべき
面上でガスあるいは蒸気の形で真空室へ投入された原料
を熱分解し、それによって表面上にある層を沈積させね
ばならない場合に、特にいわゆる化学気相めっき方法の
場合にしばしば言えることである。

この場合に多くのケースにおいて次のような問題、すな
わち十分にガス抜きをしあるいは他の熱による前処理を
するには温度はできるだけ高く選択しなければならない
が、しかし同時に該当する製作品を許容最高温度以上に
加熱してはならない。

ということが生じる。特にプラスチックは予め定められ
た温度限界以上に加熱してはならないが、しかしまたス
チールに関しても許容加工温度は約２００℃〜７００℃
のいわゆる暖冷温度によって規制される。しかし、加工
温度をできるだけ高く選択し、しかも同時に許容最高温
度を上回らないようにするということは、難しい課題で
ある。

従来は、加熱するために真空装置内で種々の方法が用い
られて来た。たとえば抵抗加熱装置あるいは誘導性加熱
装置を備えたるつぼが設けられ、そしてコーティングす
べき基台はしばしば、その基台保持部材を抵抗加熱装置
と接続することによって加熱された。

製作品の表面、特に複雑な形状を有する表面の熱処理の
ためには、電気的グロー放電による加熱も数多く使用さ
れており、この場合にカソードとして接続された製作品
がアノードと共にグロー放電ギャップを形成する。アー
クによる加熱も知られており、この場合にアークによる
純良な放電加熱によるものであっても、製作品は同様に
放電ギャップの一方の電極として接続されている。最近
においてはいわゆる低ボルトアークが加熱にしばしば使
用されており、この低ボルトアークは２００■以下の燃
焼電圧を有するアークである。この種の低ボルトアーク
の熱出力は特に電極に生じ、この場合にアノードはプラ
ズマによる集中的な電子衝撃によって加熱される。この
種の加熱装置は、たとえばるつぼ内で全屈を溶融するの
に使用されて来た。低ボルトアークによる製作品の加熱
の特に有効な可能性は、西独公開特許公報３３３０１４
４に記載されている。この場合に分離された小室内に配
置され、開口部を介して加工室と接続されている熱カソ
ードと、加工室内に配置されたメイジアノードとの間で
アークが燃焼し、この場合に加熱すべき製作品は被覆の
ようにアークの軸線の囲りに配置されており、同様にア
ノード接続されている。加熱は電子衝撃によって行われ
、その強度は製作品の正のバイヤスによって制御される
。

電気的気体放電による加熱の場合に全ての加工すべき面
を均一な温度にするために、スイス特許公報４１７７９
０においては、加工すべき製作品を多数のグループに分
割し、このグループの各々を対応する多相の電流網のそ
れぞれ１つの相と接続し、かつ個々の相への接続を予め
決定された同じ大きさの時間間隔で周期的に交換するこ
とが提案されている。しかしこの方法は明らかに相の電
圧が異なることによって種々の相の、場合によっては異
なる出力しか補償できず、製作品の配置、質量及び形状
によって気体放電室内に生じる温度差は補償できない。

それ故に公知の場合においては３つの製作品グループの
製作品を放電容器内で入念に配置することによって、熱
放射による熱損失が加工すべき全ての製作品に関して同
じであるように配慮しなければならなかった。さらに対
向電極に対する配置を同時に、放電においてはどの電極
も他の電極に比較して不利になることがないようにしな
ければならなかった。この両方の要求を同時に満足させ
ることは非常に困難であって、それによって前述のよう
な周期的に交換にもかかわらず実際に均一な加熱は達成
できなかった。

これに対して本発明は、要求に応じて個々の製作品ある
いは製作品グループを均一にか、あるいは差異を意図し
て処理することができるようにする（接続）装置を提供
するという課題を設定するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、電極と製作品との間でこの製作品を加
工するために電気的放電を行うことができるようにする
ために、その内部に配置されたコーティング装置とコー
ティングすべき製作品の保持装置とを有する真空小室及
び電極を備えた、製作品のコーティングを行うための本
発明に基づく装置は、次のことによって、すなわち製作
品の個々のグループにそのグループへ放出される電気出
力を調整するためのそれぞれ専用の装置が対応している
。という特徴を有する。

個々の製作品に差異を意図する熱処理が施されるという
特別な場合においては、個々の製作品にこの製作品のと
ころで放出される熱出力を調整するための装置を対応さ
せることが提案される。個々の製作品あるいは製作品群
のところで放出される出力を調整する装置としては、気
体放電用の特に分離された電流供給装置がよいことが明
らかにされている。

本発明に基づく装置によれば、高出力で加熱し最高温度
に近づいたときには出力を調整することが可能であるの
で、急激な温度上昇にもかかわらずそれぞれ個々の製作
品グループないしそれぞれ個々の製作品の最高温度を上
回らない、という効果ももたらされる。さらに著しく形
状の異なるあるいは種々の材料からなる加工すべき製作
品を混合して装入する場合に、もはや偶然の電流分配に
依存することなく、加熱出力を個々に調整することがで
きる。高出力で加熱を開始し、それらによって迅速に最
適な加工温度に達し、それにもかかわらず事情によって
は許容最高温度に極めて近づかなければならない場合で
も各グループに関して確実に許容最高温度以下に留まる
。という方法により、経済的に最適なかねつプロセスが
得られる。

〔実施例〕

次に、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

図面において符号１は保持装置２を備えた鐘状の真空小
室であり、保持装置２によって加熱物質３が支えられて
いる。この保持装置は電気絶縁体４によって真空小室の
底板５に固定されており、かつ気密の引込電線を介して
２つの供給装置６の陽極と電気的に接続されている。真
空小室の上部に熱カソード室８が設けられ、開口部９を
介して真空小室１の内部空間と結合されている。絶縁プ
レート１１に支えられているこの熱カソード室内に熱カ
ソード１２が収容されており、この熱カソードは電流の
通過によって加熱されるワイヤであってもよい。しかし
また、加熱されるあるいは自ら熱くなる中空カソードの
形で成形することもできる。調整弁１３は、ガスを熱カ
ソード室中に流入させるのに用いられる。１０は熱カソ
ード室８と真空小室１間の連結部材である。マグネット
コイル１４によって真空小室１に対して同軸状の磁場が
発生される。加熱プロセスを実施する前に、真空小室と
これに接続されている熱カソード室は高真空ポンプを用
いてポンプスリーブ７を通して、圧力が約０．０ＩＰａ
以下になるまで排気が行われる。

ポンプが運転されているときには、調整弁１３を通して
のみ真空小室内で０．　Ｉ　Ｐａ〜ＩＰａの圧力が生じ
るだけのガス、すなわちヘリウムあるいはネオンが流入
される。そして熱カソード１２を加熱し、供給装置６を
スイッチオンする。この供給装置によってたとえば１０
０ボルトの電力出力が発生される（低ボルトアークに点
火するために、開口部９を有する絶縁された壁を短時間
カソード電位にし、あるいはオーム抵抗を介して常に供
給装置６の陽極と接続し、それによって自動的に点火が
行われるようにすることが有利である）。開口部９を通
して真空小室１に流入する電子は、場の強さが十分な場
合（約０．０１テスラ）には、非常に小さい半径を有す
る螺旋トラック上で磁場線に従うので、中央の軸線に沿
ってプラズマ柱が生じ、このプラズマ柱の直径は開口部
９の直径によって決定される。１００Ａのアーク電流と
７０Ｖのアーク電圧を用いれば、保持装置２ないしは加
熱物質３上にたとえば約４．２　ｋｗの熱出力（効率二
６０％）を伝達することができる。

マグネットコイル１４によって大体垂直の真空小室の軸
に対して平行な磁場が生じ、そして軸の近傍においてプ
ラズマ束を通して縦に延びる磁場線が加熱物質を横切ら
ないことは明らかである。

プラズマ束と加熱すべき面との間の空間では同様にほぼ
軸平行の磁場が支配しており、この磁場は電子が加熱す
べき面上に到達する前にこの電子が軸方向にかなり均一
に分配されるように作用する。

それによってすでに個々の面へのほとんど同じ出力放出
が得られる。

本発明においては、実施例に示されている２つの保持装
置への出力放出を別々に調整することができ、しかも電
流供給装置６を用いて調整することができる。この２つ
の装置によって２つの基台グループの各々に合わせて互
いに独立して放電電流を決定することができるので、各
グループはそのグループに向けられた気体放電からの出
力を受けるつしたがってこれらの装置は希望に応じて製
作品の正確に同じ出力放出ないし同じ温度に合わせて調
整されるか、あるいは望む場合にはまた異なる出力放出
ないしは温度に合わせても調整される。個々の製作品あ
るいは製作品のグループの最適な加熱を得るために必要
なパラメータは、前もって計算で或いはまた予備実験に
よっても容易に求めることができる。もちろん本発明を
図示の実施例の場合のように単に２つだけでなく多数の
製作品群あるいは別々の製作品に、同じ装置で使用する
ことも可能である。後者の場合に、各製作品をその種々
の形状あるいはそれを形成している材料によって、ある
いは他の理由から区別して加熱しなければならない場合
には、すでに述べたように、個々の製作品の各々のため
に放出される熱出力とそれに伴う温度を調整するための
専用の装置を設けることができる。

この目的のための装置としては、気体放電のための公知
の電流供給装置の他に、もちろん他の電流源、場合によ
って電池も考慮される。さらに、個々の調整を、多数の
あるいは全ての製作品あるいは基台に共通の一流源から
電流を供給するが、しかし個々の電流消費装置への導線
内に、この分岐内の放電電流用の調整ないしフィードバ
ンク付調整装置を設けることによって行うこともできる
。

最も簡単な場合は、電流源が共通の場合には各分岐路用
の放電電流の強さを正確に決定するために、個別に調整
すべき各電流分岐路内に調整抵抗あるいはポテンショメ
ータを設置するだけで十分である。

表面の加熱は、電子衝撃による代わりにイオンの衝撃に
よっても得られることは知られている。

これによれば、加工すべき表面がそれと同時に腐蝕され
、そのことによって他の加工、たとえばコーティングの
ために予め洗浄することができる。

という効果が得られる。前述の装置を用いて、イオンに
よるこの種の衝撃は次のことによって、すなわち製作品
ホルダを低ボルトアーク放電のプラズマに比較して負の
電位にセットすることによって、容易に達成することが
でき、この場合にさらにアノードとして使用される補助
電極を好ましくは底板５の近傍に配置することが望まし
い。この種のものとしては、熱カソード１２よりも短い
間正の電位に保たれる金属棒で十分である。また簡単に
加工室の内壁を相手電極（アノード）として用いること
もでき、この場合には熱カソードを質量（加工室）に対
して電気的に絶縁し、そしてそれに応じて負の電位にセ
ットしなければならない。

同じ電位にある基台が気体放電の電子衝撃あるいはイオ
ン衝撃によって加熱される場合には、基台への出力分配
は基台の寸法、放電内部におけるその設置場所、及び基
台による相互の影響に関係する。装入したもの全体は、
最大の熱容量を有する基台が必要な温度に達するまでの
間、加熱しなければならない。この場合に、すでに述べ
たように公知の技術によればもちろん、より小さい熱容
量を有する製作品が過熱するという危険が存在する。

上述の実施例においては本発明は主として基台の過熱に
関して説明されているが、当業者にとっては、気体放電
の個々の分岐路内で製作品に放出される電気出力の個別
制御を、この種の気体放電が行われる他の加工方法にも
使用できることは、明らかである。たとえば気体放電は
、製作品の表面でイオンの内接植によって結晶構造の変
化をもたらすために製作品にイオンで衝撃を与えるもの
にも用いることができる。それぞれの場合の使用におい
て、本発明によれば、個々の製作品あるいは製作品群の
ための加工強度を次のように、すなわちそうでない場合
には気体放電加工室内部での配置が異なることによって
生じる欠点を補償することができるように、調整するこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、低ポルトアークによって加熱を行う真空装
置の縦断面図である。 １・・・真空小室、　　　　２・・・保持装置、３・・
・加熱物質、　　　　４・・・電気的絶縁体、５・・・
底板、　　　　　　６・・・供給装置、７・・・ポンプ
スリーブ、　８・・・熱カソード室、９・・・開口部、
　　　　１０・・・連結部材、１１・・・絶縁板、　　
　　　１２・・・、熱カソード、１３・・・調整弁、　
　　　１４・・・マグネットコイル。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極と製作品との間にこの製作品を加工する目的で
   電気的放電を行うことができるようにするために、その
   中に配置されたコーティング装置とコーティングすべき
   製作品の保持装置とを備えた真空小室及び電極を有する
   製作品の加工を行う装置において、製作品の個々のグル
   ープにこの製作品へ放出される電気出力を調整するため
   の専用の装置がそれぞれ付属していることを特徴とする
   真空小室を備え製作品の加工を行う装置。 ２、個々の製作品の各々に、この製作品のところで放出
   される出力を調整するための装置が付属していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、放出される出力の調整を行う装置として、気体放電
   のための分離された電流供給装置が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４、気体放電のために、開口部を介して小室と接続され
   ている、熱カソードを有するカソード小室が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。