MXPA06014558A - Percha comun para operaciones de recubrimiento por electrodeposicion y deposicion fisica de vapor. - Google Patents
Percha comun para operaciones de recubrimiento por electrodeposicion y deposicion fisica de vapor.Info
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Abstract
Se describe un proceso de pasos multiples para el recubrimiento de un sustrato sin colocar nuevamente el sustrato entre las operaciones de recubrimiento que comprende: proporcionar un sujetador del sustrato (10) con un recubrimiento polimerico protector inerte (16) que cubra una porcion sustancial del sujetador; fijar el sustrato al sujetador del sustrato; electrodepositar un recubrimiento sobre el sustrato; sin colocar nuevamente el sustrato en la percha, aplicar un recubrimiento por deposicion fisica de vapor al sustrato recubierto; y remover el sustrato recubierto dos veces del sujetador del sustrato.
Description
PERCHA COM N PARA OPERACIONES DE RECUBRIMIENTO POR ELECTRODEPOSICION Y DEPOSICIÓN FÍSICA DE VAPOR
Campo de la Invención La presente invención presenta técnicas de procesamiento de pasos múltiples para la aplicación de recubrimientos sobre sustratos donde el sustrato a ser recubierto es colocado sobre una percha o soporte que contiene una pluralidad de sujetadores de sustratos.
Antecedentes de la Invención Las perchas o soportes que son usadas para soportar sustratos han sido utilizadas durante muchos años en la industria de la electrodeposición. Las perchas o soportes frecuentemente son recubiertas con un plastisol como se describe en la Patente Estadounidense 4,176,039. Una variedad de perchas o soportes han sido descritas en la técnica: Patentes Estadounidenses Números 6,607,600; 6,527,925; 4,176,039; 4,100,054; 3,939,056 3,728,232; 3,671,416; 3,499,832; 3,484,361; 3,357,913 3,272,733; 3,042,605; 3,958,642; 2,898,285; 2,820,757 2,973,994; 1,005,870; y Patente Británica 1,512,959. Ha surgido un problema práctico en la utilización de perchas o soportes para sujetadores de sustratos que pasan a través de una técnica de electrodeposición, es decir, que Ref .178219 el recubrimiento que es aplicado durante la técnica de electrodeposición permanece sobre el sujetador del sustrato. De manera deseable, el mismo sujetador del sustrato sería utilizado para procesamientos posteriores. La dificultad con ese método es que pertenece a las técnicas de deposición física de vapor en las que los componentes del material de un plastisol que es colocado sobre el sujetador del sustrato pueden volatilizarse del sujetador del sustrato durante el proceso de deposición física de vapor. Esto puede dar como resultado partes recubiertas contaminadas y otras complicaciones indeseables en el proceso de deposición física de vapor como control de las condiciones atmosféricas en el proceso de deposición física de vapor.
Sumario de la Invención Se describe aquí un proceso de pasos múltiples para un recubrimiento de un sustrato sin colocar nuevamente el sustrato entre operaciones de recubrimiento, que comprende: proporcionar al sujetador del sustrato un recubrimiento polimérico, no conductor, protector, inerte, que cubra una porción sustancial del sujetador; fijar un sustrato al sujetador del sustrato; electrodepositar un recubrimiento sobre el sustrato; sin colocar nuevamente el sustrato, aplicar un recubrimiento por deposición física de vapor al sustrato recubierto; y remover el sustrato recubierto del sujetador del sustrato.
Otra modalidad del proceso de pasos múltiples como se describió anteriormente donde el sujetador del sustrato está comprendido de una varilla alargada que tiene un primer extremo con una abertura para recibir un electrodo y la varilla tiene una pluralidad de brazos que se proyectan hacia fuera desde el centro de la varilla, donde el primer extremo del brazo está fijo a la varilla y el extremo distal del brazo no es recubierto con el recubrimiento protector y está adaptado para sujetar el sustrato durante las operaciones de recubrimiento. Otra modalidad es una percha o soporte para un proceso de pasos múltiples para un recubrimiento de un sustrato que comprende un sujetador de sustratos metálicos con un recubrimiento polimérico protector inerte que cubre una porción sustancial del sujetador; donde el sujetador es una varilla alargada que tiene un primer extremo con una abertura para recibir un electrodo; la varilla tiene una pluralidad de brazos que se proyectan hacia fuera desde el centro de la varilla, donde el primer extremo del brazo está fijo a la varilla y el extremo distal del brazo no está recubierto con el recubrimiento protector y el extremo distal del brazo está adaptado para sujetar un sustrato durante un proceso de electrodeposición seguido por un proceso de deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés) y donde el recubrimiento inerte es inerte a los procesos de electrodeposición y PVD.
Breve Descripción de las Figuras La figura 1 es una vista de sujetador de sustratos deseado, utilizado en los procesos de pasos múltiples de la presente invención, unido a un aparato giratorio. La figura 2 es una vista en perspectiva de un sujetador de sustratos deseado utilizado en los procesos de pasos múltiples de la presente invención.
Descripción Detallada de la Invención En el proceso de pasos múltiples de la presente invención, es deseable que el sujetador del sustrato esté comprendido de una varilla alargada con brazos que se proyecten desde la misma. Los brazos se proyectarían desde un extremo de la varilla hasta el otro, como de arriba hacia abajo para asegurar que puedan ser recubiertas tantas partes como sea razonablemente factible para la operación dentro de los confines del equipo de recubrimiento. El sujetador del sustrato primero tiene un recubrimiento protector aplicado a éste, el cual es inerte en los pasos del proceso de electrodeposición y deposición física de vapor (PVD) posteriores. "Inerte" significa inactividad química sustancial del recubrimiento polimérico después de que es aplicado al sujetador del sustrato cuando el sujetador se hace pasar a través de los procesos de electrodeposición y PVD. El recubrimiento protector es, de manera deseable un recubrimiento eléctricamente aislante y durable el cual puede resistir el ambiente físico químico sin una pérdida sustancial de su integridad. El recubrimiento protector puede ser aplicado por técnicas bien conocidas para aplicar recubrimientos orgánicos no conductores al sujetador del sustrato. Esos recubrimientos no conductores inertes pueden ser una variedad de materiales poliméricos como materiales termoplásticos o termoendurecibles que pueden ser aplicados por rocío, inmersión, sumergiendo o por electrodeposición como por la aplicación de un recubrimiento en polvo. Esos materiales son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica y pueden incluir una poliolefina, como polietileno y polipropileno o un polietileno fluorado, como el Teflon (marca comercial de DuPont) un epoxi o una amida como el nylon o un material de Kevlar (marca comercial de DuPont) y similares. Otros materiales poliméricos inertes que fueron utilizados como recubrimiento sobre el sujetador del sustrato son poliacilatos, polimetacilatos, poliestireno y mezclas y copolímeros de los mismos comercialmente disponibles. Uno de esos recubrimientos en polvo es el material epoxi, Elasta, marca comercial de DuPont. Los recubrimientos en polvo son aplicados generalmente mediante la aplicación de un rocío electrostático del polvo a un sustrato caliente. Después de la aplicación de polvo, el sustrato es entonces enfriado y el polvo cubre sustancialmente todo el sujetador del sustrato. Debe apreciarse que para los sujetadores de sustratos para el procesamiento posterior en la presente invención, los extremos de los brazos deben estar expuestos y necesitarán que se una, una superficie conductora al sustrato a ser recubierto durante el procesamiento de pasos múltiples de la presente invención. Por lo tanto después de la aplicación del recubrimiento protector inerte, los extremos de los brazos tienen el recubrimiento removido. De manera alternativa, se coloca una máscara sobre las puntas de los brazos, la cual es removida posteriormente para exponer la porción metálica debajo de esta después de que el recubrimiento protector sea aplicado al sujetador de sustratos. Después de que es aplicado el recubrimiento orgánico inerte, el sustrato o pieza de trabajo deseada a ser recubierta es entonces unida al sujetador del sustrato. El sujetador del sustrato con los sustratos unidos es sometido a una técnica de electrodeposición donde el baño es un baño acuoso que contiene uno o más iones metálicos que van a ser depositados sobre el sustrato. Los recubrimientos y técnicas de electrodeposición son bien conocidos en la técnica. Véase por ejemplo Metals Handbook, 9na Edición, volumen 5, titulada "Surface Cleaning, Finishing and Coating" derechos reservados 1982, American Society for Metals, Inc. incorporada aquí como referencia. El sujetador del sustrato puede estar comprendido de una variedad de sustratos metálicos como acero laminado, acero inoxidable, cobre, latón y similares. El sujetador del sustrato utilizado en la presente invención, se muestra en las Figuras 1 y 2. La Figura 2 es una vista en perspectiva del sujetador 10. En general el sujetador puede ser considerado como si tuviera forma de varilla 12 con brazos 14 proyectándose desde el centro del brazo. Los brazos se extienden de arriba hacia abajo de la varilla. El recubrimiento inerte 16 cubre toda la porción del sujetador del sustrato con la excepción del extremo distal del brazo 18. Esa porción tiene el metal no recubierto al cual el sustrato a ser recubierto es unido. El sujetador del sustrato tendrá una abertura 20 y sujetará la varilla 22 insertada en él durante la operación. La varilla es unida a un aparato transportador 24 y la varilla es inmovilizada en su lugar por el miembro de bloqueo 26. El sujetador del sustrato puede ser fabricado en cualquier forma conveniente, lo cual permitiría el número máximo de sujetadores de sustrato en una longitud dada de la varilla. Un mecanismo conveniente sería estampar columnas o muelles de hojas individuales del sustrato metálico como el acero, acero inoxidable, cobre y similares. Las columnas individuales son entonces soldadas juntas a la mitad de los segmentos individuales para dar la forma mostrada en la Figura 2. La percha o soporte está diseñada para usarse fácilmente en ambos procesos de electrodeposición y PVD. Debe apreciarse que en procesos de electrodeposición, la percha o soporte es adaptada a la dimensión del tanque. Por otro lado, en el proceso de PVD, una forma de obtener una distribución uniforme del material sobre sustratos de geometrías complejas es exponer la superficie del sustrato a la fuente de material de recubrimiento desde diferentes ángulos. Esta técnica es utilizada debido a que la PVD es un proceso de recubrimiento en la "línea de observación". La geometría de la percha o soporte se eligió de modo ue los sustratos a ser recubiertos aparezcan como si estuvieran "pegados" a la pared externa de un cilindro. La percha o soporte puede hacerse girar durante el proceso de PVD. Los metales que pueden ser aplicados al sustrato o pieza de trabajo en el proceso de electrodeposición incluyen cobre, cromo, níquel, zinc, cadmio, estaño, plomo, oro, latón, bronce, metales preciosos como el rodio, platino y similares. Un metal preferido incluye al cromo y similares. El sustrato o pieza de trabajo a ser recubierta puede estar comprendida de una amplia variedad de materiales, como metales o plásticos; como una poliolefina o ABS. El sustrato puede de igual modo tener otro recubrimiento sobre este antes de que sea aplicado el cromo. El cromo puede ser depositado sobre níquel como un producto de moldeo por matriz de níquel brillante o latón o zinc. Deberá apreciarse que el sustrato o pieza de trabajo puede ser tratada en varios procesos de electrodeposición, como la aplicación de níquel-tungsteno, níquel-estaño, sulfamato de níquel, cobalto y similares. Las técnicas de deposición física de vapor son bien conocidas en la industria. Se sabe que la deposición de vapor produce una película o metal sobre una superficie, con frecuencia al vacío, ya sea por descomposición del vapor de un compuesto en la superficie de trabajo o por reacción directa entre la superficie de trabajo y el vapor. Esas técnicas de deposición de vapor incluyen la deposición química de vapor, evaporación con arco catódico o deposición catódica y similares. Las técnicas y equipo de deposición catódica se describen en "Thin Film Processes II", Academic Press 1991 por J. Vossen y . Kern, incorporado aquí como referencia. La deposición química de vapor (CVD) es un proceso bien conocido y convencional. La CVD se clasifica de manera general en una de tres tipos. Las primeras dos son practicadas principalmente tras la presión del reactor, y son designadas como deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD) o deposición química de vapor a baja presión (LPCVD) . Una tercera categoría es la conocida como deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD) .
También puede ser utilizada la deposición catódica reactiva como una técnica de PVD. La deposición catódica reactiva es un proceso por el cual la superficie de un artículo es recubierta con una película delgada formada a través de reacciones químicas en presencia de partículas cargadas con plasma y una cámara de vacío. Los procesos CVD son descritos, ínter alia, en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,064,686; 4,803,127, 5,782,980; 5,782,980; 5,824,365; 5,254,499 y 5,571,572, todas las cuales se incorporan aquí como referencia. Cuando es depositado cromo por PVD éste también puede ser cromo o una aleación del mismo con níquel y/o hierro o un compuesto de cromo. Los compuestos de cromo incluyen los carburos, carbonitruros y nitruros, con los nitruros de cromo siendo preferidos. Otros compuestos de cromo incluyen, por ejemplo, óxido de cromo y oxinitruro de cromo. Esos compuestos y su preparación son convencionales y bien conocidos . El espesor de la capa del compuesto de cromo es un espesor al menos efectivo para proporcionar al recubrimiento con resistencia mecánica. Generalmente éste espesor es de aproximadamente 0.5 micrómetros hasta aproximadamente 10 micrómetros, de manera preferible de aproximadamente 2 micrómetros hasta aproximadamente 5 micrómetros. Otras patentes que describen la técnica física de vapor son las Patentes Estadounidenses 5,922,478, 5,948,548;
6,132,889; 6,350,356; y 6,399,219, todas incorporadas aquí como referencia. Algunos equipos de deposición física de vapor comercialmente disponibles que pueden ser usados son los codificadores de lotes VT 3000 o VT 1500 de Vapor Technologies Inc. de Boulder, Colorado. Debe apreciarse que la percha o soporte que contiene los sujetadores de sustratos con las piezas de trabajo unidas pueden ser orientadas en la posición horizontal o vertical durante el proceso PVD. Como puede observarse, la presente invención tiene eficiencias significativas al no tener que colocar nuevamente las partes para procesos diferentes. El sujetador del sustrato recubierto tiene las partes unidas a éste. El sujetador del sustrato cargado a través de la técnica de electrodeposición donde las partes recubiertas son secadas y entonces son sometidas a deposición física de vapor. Aunque la forma de la invención aquí descrita constituye las modalidades actualmente preferidas, son posibles muchas otras . No se pretende aquí mencionar todas las formas equivalentes o ramificaciones posibles de la invención. Debe comprenderse que los términos usados aquí son meramente descriptivos más que limitantes y que pueden hacerse varios cambios sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Debe apreciarse que la variedad de sustratos a ser recubiertos, así como el tipo de recubrimiento a ser aplicado pueden variar sustancialmente sin apartarse del alcance de la invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (13)
- REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un proceso de pasos múltiples para el recubrimiento de un sustrato sin colocar nuevamente el sustrato entre las operaciones de recubrimiento, caracterizado porque comprende: proporcionar un sujetador del sustrato con un recubrimiento polimérico protector inerte que cubre una porción sustancial del sujetador; fijar un sustrato al sujetador del sustrato; electrodepositar un recubrimiento sobre el sustrato; sin colocar nuevamente el sustrato, aplicar un recubrimiento por deposición física de vapor al sustrato recubierto; y remover el sustrato recubierto dos veces del sujetador del sustrato.
- 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento protector es un epoxi, una amida o una poliolefina.
- 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sujetador del sustrato está recubierto con un recubrimiento protector de epoxi aplicado por una técnica de deposición de polvo.
- 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sujetador del sustrato es un aparato comprendido de una varilla alargada que tiene un primer extremo con una abertura para recibir un electrodo; teniendo la varilla una pluralidad de brazos que se proyectan hacia fuera desde el centro de la varilla, donde el primer extremo del brazo está fijo a la varilla, y el extremo distal del brazo no está recubierto con el recubrimiento protector y está adaptado para sujetar el sustrato durante las operaciones de recubrimiento.
- 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los brazos del sujetador del sustrato se extienden desde la varilla de un extremo de la varilla al otro extremo.
- 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de electrodeposición es la electrodeposición de un recubrimiento de cromo.
- 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento protector es un recubrimiento eléctricamente aislante.
- 8. Un proceso de pasos múltiples para el recubrimiento de un sustrato sin volver a colocar el sustrato entre las operaciones de recubrimiento, caracterizado porque comprende : proporcionar un sujetador del sustrato con un recubrimiento no conductor, protector, de epoxi, inerte, que cubre una porción sustancial del sujetador; fijar un sustrato al sujetador del sustrato; electrodepositar un recubrimiento sobre el sustrato; sin colocar nuevamente el sustrato, aplicar un recubrimiento por deposición física de vapor al sustrato recubierto; y remover la superficie recubierta dos veces del sujetador del sustrato, donde el sujetador de sustrato es un aparato comprendido de una varilla alargada que tiene un primer extremo con una abertura para recibir un electrodo; teniendo la varilla una pluralidad de brazos que se proyectan hacia fuera desde el centro de la varilla, donde el primer extremo del brazo está fijo a la varilla, y el extremo distal del brazo no está recubierto con el recubrimiento de epoxi y está adaptado para sujetar el sustrato durante las operaciones de recubrimiento, donde los brazos están unidos a la varilla desde un extremo de la varilla hasta el otro extremo de la misma.
- 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el paso de electrodeposición es la electrodeposición de un recubrimiento de cromo al sustrato.
- 10. Una percha o soporte para un proceso de pasos múltiples para el recubrimiento de un sustrato, caracterizada porque comprende: un sujetador de sustrato metálico, con un recubrimiento polimérico protector inerte cubriendo una porción sustancial del sujetador; donde el sujetador es una varilla alargada que tiene un primer extremo con una abertura para recibir un electrodo; teniendo la varilla una pluralidad de brazos que se proyectan hacia fuera desde el centro de la varilla, donde el primer extremo del brazo está fijo a la varilla y el extremo distal del brazo no está recubierto con el recubrimiento protector y el extremo distal del brazo está adaptado para sujetar un sustrato durante un proceso de electrodeposición seguido por un proceso de deposición física de vapor (PVD) y donde el recubrimiento inerte es inerte en los procesos de electrodeposición y PVD.
- 11. La percha o soporte de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el recubrimiento inerte está comprendido de un recubrimiento de epoxi o poliolefina o poliamida.
- 12. La percha o soporte de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el recubrimiento inerte para el sujetador del sustrato es un recubrimiento de epoxi aplicado por la técnica de deposición de polvo.
- 13. La percha o soporte de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque los brazos del sujetador del sustrato se extienden desde la varilla de un extremo de la varilla al otro extremo.
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