NL8901267A

NL8901267A - Mfg. cathode from pulverised metallic material - sintering in reducing gas atmos. for forming in cylindrical tube

Info

Publication number: NL8901267A
Application number: NL8901267A
Authority: NL
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-17

Abstract

The hollow cylindrical tube (4) on which the cathode is formed is placed in a pressure vessel (1) together with the powdered metallic material (5). The vessel is then sintered by the hot isostatic pressure method, using an atmosphere of a reducing gas, e.g. hydrogen. The outer sealing cover (3) of the cathode is made from flexible material by the cold isostatic pressure method. After the cathode has been formed, the tube is removed and the cathode machined if necessary. @(24pp Dwg.No.1/14)@.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een verstuivingskathode uit metaal; aldus vervaardigde kathode alsmede bekledings-werkwijze onder toepassing van een dergelijke metaalkathode.A method of manufacturing a sputtering cathode from metal; cathode thus manufactured and coating method using such a metal cathode.

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd: - R. De Gryse te B-9250 Oosterzele, België - L. Buekenhout te B-1960 Sterrebeek, België - J. Vennik te B-9880 Aalter, BelgiëThe Applicants named as inventors: - R. De Gryse in B-9250 Oosterzele, Belgium - L. Buekenhout in B-1960 Sterrebeek, Belgium - J. Vennik in B-9880 Aalter, Belgium

De werkwijze heeft in de eerste plaats betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kathode voor toepassing in een kathodeverstuivingswerkwijze waarin een in poedervorm gebracht metaal onder toepassing van een mal door heet isostatisch persen wordt gesinterd en verdicht waarna de mal wordt verwijderd en de kathode indien nodig wordt nabewerkt.The method primarily relates to a method of manufacturing a cathode for use in a cathode sputtering method in which a powdered metal is sintered and compacted by hot isostatic pressing using a mold, then the mold is removed and the cathode if is processed afterwards.

Het vervaardigen van metalen delen met behulp van de bovenaangegeven werkwijze is in z'n algemeenheid bekend en beschreven in een artikel van Curtis Watts in het High Technology Magazine, 1982; Technology Publishing Company.The fabrication of metal parts by the above method is generally known and described in an article by Curtis Watts in High Technology Magazine, 1982; Technology Publishing Company.

In bedoeld artikel wordt de vervaardiging van metalen delen beschreven waarbij de werkwijze dusdanig wordt uitgevoerd dat delen worden verkregen die vrijwel de gewenste eindafmetingen en vorm bezitten zodat na beëindiging van de werkwijze geen extra bewerking of slechts geringe bewerking noodzakelijk is. Het poeder waaruit het metalen deel vervaardigd dient te worden wordt in een geschikte mal gebracht waarna, na verwijdering van de zich in de mal bevindende lucht deze in de pers voor het uitvoeren van heet isostatisch persen (H.I.P.) wordt gebracht en de persbewerking wordt uitgevoerd. Na de persbewerking bij hoge temperatuur waardoor sintering van het metaalpoeder optreedt wordt de mal verwijderd, bijvoorbeeld door deze in een geschikt zuur op te lossen dat de mal wel aantast maar dat het gesinterde deel onaangetast laat.The said article describes the manufacture of metal parts, the process being carried out in such a way that parts are obtained which have substantially the desired final dimensions and shape, so that no additional processing or only minor processing is necessary after the process has ended. The powder from which the metal part is to be manufactured is placed in a suitable mold, after which, after removing the air contained in the mold, it is introduced into the press for performing hot isostatic pressing (H.I.P.) and the pressing operation is carried out. After the high temperature pressing operation which causes sintering of the metal powder, the mold is removed, for example by dissolving it in a suitable acid which does attack the mold but leaves the sintered part unaffected.

Een dergelijke techniek wordt ook toegepast voor het vervaardigen van vlakke verstuivingskathodes uit speciale materialen die niet in de geschikte vorm in de handel verkrijgbaar zijn.Such a technique is also used to manufacture flat sputtering cathodes from special materials that are not commercially available in the appropriate form.

Aanvraagster doet onder andere onderzoek naar de hechting tussen rubber en metaaldelen in verband met technische toepassingen zoals rubber autobanden en transportbanden.The applicant is conducting research into the adhesion between rubber and metal parts in connection with technical applications such as rubber car tires and conveyor belts.

Bij bedoeld onderzoek is gebleken dat in bepaalde gevallen een hechtingsverbetering kan worden verkregen door het aanbrengen van zeer geringe hoeveelheden van diverse metalen op het oppervlak van de metalen delen die in bedoelde rubber voorwerpen bijvoorbeeld als versteviging dienen te worden opgenomen.The said investigation has shown that in certain cases an adhesion improvement can be obtained by applying very small amounts of various metals to the surface of the metal parts which, for example, have to be incorporated in said rubber articles as reinforcement.

Bij het bedrijven van vlakke kathodes in het bijzonder bij vlakke magnetron verstuivingsinrichtingen wordt een niet gelijkmatig verbruik van dergelijke kathoden waargenomen. Toepassing in dergelijke kathodeverstuivingsinrichtingen geeft bovendien aanleiding tot een niet volledig gelijkmatige verdeling van metaal op het te bekleden substraat, bijvoorbeeld staalstrengen of staaldraden voor toepassing in autobanden.When operating flat cathodes, in particular with flat magnetron sputtering devices, a non-uniform consumption of such cathodes is observed. In addition, use in such cathode sputtering devices gives rise to an incompletely uniform distribution of metal on the substrate to be coated, for example steel strands or steel wires for use in car tires.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een werkwijze van de bovengaangegeven soort te verschaffen die het mogelijk maakt een kathode te vervaardigen welke een grotere gelijkmatigheid van verbruik vertoont en waarbij een verbeterde gelijkmatigheid in de door het verstuiven aangebrachte laag op het substraat wordt gewaarborgd.The object of the present invention is to provide a method of the above-mentioned type which makes it possible to manufacture a cathode which exhibits a greater uniformity of consumption and which guarantees an improved uniformity in the layer applied to the substrate by the sputtering.

De boven aangegeven werkwijze wordt daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt doordat een kathode uit in hoofdzaak oxydevrij metaal wordt vervaardigd door een isostatische persbewerking uit te voeren zonder toevoer van warmte (C.I.P.?To this end, the method indicated above is characterized according to the invention in that a cathode is manufactured from substantially oxide-free metal by carrying out an isostatic pressing operation without supplying heat (C.I.P.

Cold Isostatic Pressing) en vervolgens een sinteringsbewerking uit te voeren in een reducerende gasatmosfeer bij verhoogde temperatuur om in hoofdzaak alle metaaloxyden te reduceren tot metaal. Gebleken is dat door toepassen van een homogeen oxydevrije kathode ook een meer homogeen oxydevrije bedekking op het substraat wordt verkregen.Cold Isostatic Pressing) and then perform a sintering operation in a reducing gas atmosphere at elevated temperature to substantially reduce all metal oxides to metal. It has been found that by using a homogeneous oxide-free cathode, a more homogeneous oxide-free coating is also obtained on the substrate.

Het is aantrekkelijk gebleken om een eerste verdichting van het metaalpoeder te bewerkstelligen door isostatisch te persen zonder toevoeren van warmte. Bij het isostatisch persen worden drukken tot 10.000 atmosfeer toegepast. Door een isostatische persbewerking zonder toevoeren van warmte uit te voeren wordt een zodanige verdichting verkregen dat het nog uit poeder bestaande voorwerp een redelijke mechanische bestendigheid bezit alhoewel nog steeds een aanzienlijk poriënvolume is overgebleven. Door nu de opvolgende sinterbewerking uit te voeren in een reducerende gasatmosfeer wordt in de eerste plaats een effektieve reductie van het aanwezig metaaloxyde tot het zuivere metaal bewerkstelligd terwijl voorts een sintering van de poederdeeltjes optreedt onder gelijktijdige vermindering van de porositeit.It has been found attractive to effect a first compaction of the metal powder by isostatic pressing without supplying heat. Isostatic pressing uses pressures up to 10,000 atmospheres. By performing an isostatic pressing operation without supplying heat, such a compaction is obtained that the still powdered article has a reasonable mechanical resistance, although still a significant pore volume remains. By now performing the subsequent sintering operation in a reducing gas atmosphere, an effective reduction of the metal oxide present to the pure metal is firstly effected, while further sintering of the powder particles occurs while simultaneously reducing the porosity.

De sinteringsbewerking in een reducerende gasatmosfeer verloopt in het algemeen bij verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld een temperatuur van ongeveer 3/4 van de smelttemperatuur van het te sinteren metaal.The sintering operation in a reducing gas atmosphere generally proceeds at an elevated temperature, for example a temperature of about 3/4 of the melting temperature of the metal to be sintered.

In het bijzonder wordt de sinteringsbewerking uitgevoerd in een waterstofgas omvattende atmosfeer waarbij het waterstofgas het reduktieïtiiddel vormt.In particular, the sintering operation is carried out in a hydrogen gas-containing atmosphere where the hydrogen gas is the reducing agent.

Bij het vervaardigen van een kathode die specifiek bedoeld is voor het bekleden van langwerpige voorwerpen zoals draden of koorden wordt bij voorkeur gewerkt met een holle cylindrische kathode. Dergelijke holle cylindrische kathoden voor toepassing in een kathodeverstuivingsbewerking zijn op zich bekend en worden in de techniek toegepast.In the manufacture of a cathode specifically intended for coating elongated objects such as wires or cords, a hollow cylindrical cathode is preferably used. Such hollow cylindrical cathodes for use in a cathode sputtering operation are known per se and are used in the art.

Met name indien een dergelijke kathode een grote inwendige diameter dient te bezitten bestaat er het nadeel dat het bij bepaalde metalen praktisch onuitvoerbaar is om een dergelijke kathode te vervaardigen uitgaande van het metaal dat reeds in een monolietvorm aanwezig is zoals in plaat- of staafvorm zelf. Dit hangt in bepaalde gevallen samen met het feit dat het ofwel onmogelijk is om een geschikte homogene plaat of staaf uit een dergelijk materiaal te vervaardigen ofwel dat het metaal te kostbaar is om enigerlei afval samenhangend met de bewerkingskosten te kunnen tolereren.Particularly if such a cathode is to have a large internal diameter, there is the drawback that it is practically impracticable for certain metals to manufacture such a cathode starting from the metal which is already present in a monolith form, such as in plate or rod form itself. In some cases this is due to the fact that it is either impossible to manufacture a suitable homogeneous plate or rod from such a material or that the metal is too expensive to tolerate any waste associated with the processing costs.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze waarin een kathode kan worden vervaardigd die elke gewenste vorm kan bezitten die in een kathodeverstuivingswerkwijze gewenst kan zijn.The present invention provides a method in which a cathode can be manufactured that can be in any desired shape that may be desired in a cathode sputtering method.

In verband met de hiervoor aangegeven bekledingswerkwijze waarin de bekleding wordt aangebracht op langwerpige substraten, zoals metaaldraad of metaalstreng wordt met veel voordeel onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding een holle cylindrische kathode vervaardigd door toepassen van een mal in de vorm van een dragerbuis op welks wand een laag van een metaalpoeder wordt aangebracht om de toepassing van een kapsel uit flexibel materiaal, dat het samenstel van dragerbuis en metaalpoederlaag volledig omhult en afsluit van de omgeving waarna de bewerking van isostatisch persen zonder toevoer van warmte wordt uitgevoerd; het kapsel wordt verwijderd en vervolgens de bewerkingen van sinteren in een reducerende gasatmosfeer en heet isostatisch persen worden uitgevoerd.In connection with the above-mentioned coating method in which the coating is applied to elongated substrates, such as metal wire or metal strand, a hollow cylindrical cathode is advantageously manufactured using the method according to the invention by applying a mold in the form of a support tube on which a layer of a metal powder is applied to the wall using a capsule of flexible material, which completely encloses the assembly of carrier tube and metal powder layer and closes it from the environment, after which the operation of isostatic pressing is carried out without supply of heat; the capsule is removed and then the operations of sintering in a reducing gas atmosphere and hot isostatic pressing are performed.

In een eerste bijzondere uitvoeringsvorm van de hiervoor beschreven werkwijze voor het vervaardigen van een holle cylindrische kathode wordt de laag van een uitgekozen metaalpoeder op de buitenwand van de dragerbuis aangebracht en omgezet in een verdichte laag door de bewerking van isostatisch persen zonder toevoer van warmte.In a first particular embodiment of the above-described method of manufacturing a hollow cylindrical cathode, the layer of a selected metal powder is applied to the outer wall of the carrier tube and converted into a compacted layer by the operation of isostatic pressing without supplying heat.

In een andere bijzondere uitvoeringvorm van de werkwijze voor het vervaardigen van een holle kathode wordt de laag juist op de binnenwand van een dragerbuis aangebracht en omgezet in een verdichte laag door de bewerking van isostatisch persen zonder toevoer van warmte.In another particular embodiment of the method of manufacturing a hollow cathode, the layer is just applied to the inner wall of a support tube and converted into a compacted layer by the operation of isostatic pressing without supply of heat.

Door de bewerking van isostatisch persen van een metaalpoeder zonder toevoer van warmte wordt zoals later nog duidelijk zal worden een aanzienlijke verdichting bereikt, bijvoorbeeld een verdichting tot 50 a 70% van de theoretische dichtheid van het zuivere metaal.By the processing of isostatic pressing of a metal powder without supplying heat, as will become clear later, a considerable compaction is achieved, for instance a compaction up to 50 to 70% of the theoretical density of the pure metal.

Een dergelijke verdichting is reeds zodanig dat een zeer aanzienlijke versteviging van het materiaal bereikt wordt.Such a compaction is already such that a very substantial reinforcement of the material is achieved.

Het is derhalve in bepaalde gevallen mogelijk om voorafgaand aan het uitvoeren van de sinterbewerking in een reducerende atmosfeer de verdichte poederlaag los te nemen van de mal in de vorm van een dragerbuis.It is therefore possible in certain cases to detach the compacted powder layer from the mold in the form of a carrier tube prior to performing the sintering operation in a reducing atmosphere.

Met name in het geval dat de poederlaag zich bevindt op de binnenwand van de dragerbuis kan zonder grote inspanning een scheiding tussen de verdichte poederlaag en de dragerbuis tot stand worden gebracht waarna de buisvormige uit verdicht poeder bestaande kathode los van de dragerbuis kan worden verder behandeld.Particularly in the case where the powder layer is located on the inner wall of the carrier tube, a separation between the compacted powder layer and the carrier tube can be effected without great effort, after which the tubular compacted cathode can be further treated separately from the carrier tube.

Indien de zich aan de binnenzijde van een dragerbuis bevindende poederlaag niet direct na het isostatisch persen zonder toevoer van warmte is afgenomen kan het samenstel van dragerbuis en verdichte poederlaag in zijn geheel aan de bewerking van sinteren in een reducerende gasatmosfeer worden onderworpen waarna de uit de verdichte laag gevormde gesinterde verdichte laag wordt verwijderd uit de dragerbuis. Wanneer men een poederlaag die eerst door isostatisch persen zonder toevoer van warmte is verdicht gaat onderwerpen aan een sinteringsbewerking bij verhoogde temperatuur en in een reducerende gasatmosfeer, wordt een verdere verdichting bereikt die samengaat met een zekere mate van krimp van de laag.If the powder layer located on the inside of a support tube is not removed immediately after isostatic pressing without heat supply, the assembly of carrier tube and compacted powder layer can be subjected in its entirety to sintering in a reducing gas atmosphere, after which the compacted layered sintered compacted layer is removed from the support tube. When a powder layer which is first compacted by isostatic pressing without heat supply is subjected to a sintering operation at an elevated temperature and in a reducing gas atmosphere, a further compaction is achieved, which is accompanied by a certain degree of shrinkage of the layer.

Indien de poederlaag zich nu bevindt aan de binnenzijde van een dragerbuis kan de krimp in bepaalde gevallen zodanig zijn dat de gesinterde verdichte laag loskomt van het binnenopper-vlak van de dragerbuis. In dat geval kan een dergelijke gesin terde verdichte laag zonder meer uit de dragerbuis worden verwijderd.If the powder layer is now located on the inside of a carrier tube, the shrinkage may in some cases be such that the sintered compacted layer separates from the inner surface of the carrier tube. In that case, such a sintered compacted layer can simply be removed from the carrier tube.

In het algemeen zal nu volgend op de sinteringsbewerking in de reducerende atmosfeer het gesinterde verdichte materiaal aan een bewerking van heet isostatisch persen worden onderworpen om een verdere verdichting tot in hoofdzaak 100% van de theoretische dichtheid van het betreffende materiaal te verkrijgen. Bedoelde bewerking van heet isostatisch persen (H.I.P.; Hot Isostatic Pressing), kan gebeuren in een toestand waarin de gesinterde verdichte laag zich in aanraking met de dragerbuis bevindt; zij kan ook gebeuren in een toestand waarbij de gesinterde verdichte laag van de dragerbuis is verwijderd, bijvoorbeeld in het geval zoals hiervoor beschreven dat de gesinterde verdichte laag zodanig is gekrompen dat deze is losgekomen van de binnenzijde van de dragerbuis.Generally, following the sintering operation in the reducing atmosphere, the sintered compact will be subjected to a hot isostatic pressing operation to obtain further compaction to substantially 100% of the theoretical density of the subject material. Intended hot isostatic pressing (H.I.P .; Hot Isostatic Pressing) processing may be in a state where the sintered compact is in contact with the support tube; it can also be done in a state where the sintered densified layer has been removed from the support tube, for example, in the case as described above, that the sintered densified layer has shrunk so that it is detached from the inside of the support tube.

Door de bewerking van heet isostatisch persen bereikt het materiaal zijn einddichtheid die in hoofdzaak gelijk is aan de theoretische dichtheid van gedegen metaal.Through the processing of hot isostatic pressing, the material reaches its final density which is substantially equal to the theoretical density of solid metal.

Volgend op de bewerking van heet isostatisch persen en afkoelen wordt vervolgens nog een mechanische bewerking toegepast om de kathode zijn eindafmetingen te geven.Following the hot isostatic pressing and cooling operation, a further mechanical operation is then applied to give the cathode its final dimensions.

In het geval dat het kathode-materiaal zich aan de buitenzijde van een dragerbuis bevindt betekent dit dat de dragerbuis eventueel moet worden verwijderd door frezen, draaien etc.; ook kan het noodzakelijk zijn om door mechanische bewerking een deel van de wanddikte van de kathode te verwijderen om eventueel ingesloten verontreinigingen die afkomstig zijn van de dragerbuis te verwijderen.In case the cathode material is on the outside of a support tube, this means that the support tube may have to be removed by milling, turning, etc .; it may also be necessary to mechanically remove some of the wall thickness of the cathode to remove any entrapped contaminants from the support tube.

In het geval dat de kathodelaag na het sinteren in een reducerende omgeving los is gekomen van de binnenwand van de dragerbuis kan na de bewerking van warm isostatisch persen met een rechtstreekse bewerking van het kathode materiaal worden volstaan.In the event that the cathode layer has become detached from the inner wall of the carrier tube after sintering in a reducing environment, a direct processing of the cathode material will suffice after the processing of hot isostatic pressing.

In verband met de toepassing van de kathode kan het gewenst zijn dat het kathode materiaal innig is verbonden met een ander materiaal dat volgend op de sinteringsbewerking in een reducerende atmosfeer en voorafgaand aan de bewerking van warm isostatisch persen wordt aangebracht op zodanige wijze dat oppervlakken van de twee innig met elkaar te verbinden materialen tegen elkaar aanliggen waardoor tijdens de bewerking van warm isostatisch persen een samenlassen kan plaatsvinden door diffusie.In connection with the use of the cathode, it may be desirable for the cathode material to be intimately bonded with another material which is applied subsequent to the sintering operation in a reducing atmosphere and prior to the processing of hot isostatic pressing in such a way that surfaces of the two materials to be intimately joined together abutting each other, so that during welding of hot isostatic pressing a welding can take place by diffusion.

In het bijzonder wordt daartoe de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat na de sinteringsbewerking in een reduceerde atmosfeer en voorafgaand aan de bewerking van warm isostatisch persen een diffusiehechtingsbuis wordt geplaatst waarbij één van de buisoppervlakken daarvan in nauwe aanraking is met het vrij liggende oppervlak van de gesinterde verdichte laag en dat tenminste de spleet tussen beide genoemde aanliggende oppervlakken wordt afgedicht met afdekplaten die voorzien zijn van middelen voor het vacuumtrekken tussen de aanliggende oppervlakken waarna de bewerking van warm isostatisch persen wordt uitgevoerd en wordt voortgezet totdat diffusiehechting tussen het oppervlak van de diffusiehechtingsbuis en het oppervlak van de uit de gesinterde verdichte laag gevormde dichte laag is opgetreden.In particular, for this purpose the method according to the invention is characterized in that after the sintering operation in a reduced atmosphere and before the processing of hot isostatic pressing, a diffusion bonding tube is placed, one of the tube surfaces thereof being in close contact with the exposed surface of the sintered compacted layer and that at least the gap between the two abovementioned abutting surfaces is sealed with cover plates provided with means for vacuum drawing between the abutting surfaces, after which the operation of hot isostatic pressing is carried out and continued until diffusion bonding between the surface of the diffusion bonding tube and the surface of the dense layer formed from the sintered compacted layer has occurred.

Aangezien het de bedoeling is dat tijdens de bewerking van het heet isostatisch persen een diffusie plaatsvindt tussen het materiaal van de diffusiehechtingsbuis en het materiaal van de gesinterde verdichte laag is het noodzakelijk dat de spleet tussen de beide aanliggende oppervlakken wordt afgedicht zodat de volledige druk tijdens de bewerking van warm isostatisch persen komt te liggen op een buitenoppervlak van de diffusiehechtingsbuis en een buitenoppervlak van het door plaatsen van de diffusiehechtingsbuis gevormd samenstel.Since the hot isostatic pressing operation is intended to diffuse between the material of the diffusion bonding tube and the material of the sintered compacted layer, it is necessary that the gap between the two adjacent surfaces be sealed so that the full pressure during the hot isostatic pressing operation is placed on an outer surface of the diffusion bonding tube and an outer surface of the assembly formed by placing the diffusion bonding tube.

Voor een goede uitvoering van de werkwijze is het noodzakelijk voorafgaand aan het heet isostatisch persen de in de spleet aanwezige gassen door vacuumzuigen te verwijderen; de afdekplaten zijn daartoe van bijvoorbeeld een afzuigbuis voorzien.In order to carry out the process properly, it is necessary to remove the gases present in the gap before the hot isostatic pressing by vacuum suction; for this purpose the cover plates are provided with, for instance, an extraction tube.

In een eerste uitvoeringvorm van de hiervoor beschreven werkwijze wordt de diffusiehechtingsbuis om het samenstel van dragerbuis en gesinterde verdichte laag geplaatst. Bij het heet isostatisch persen komt dan, na geschikte afdichting van de spleet, de volle druk te staan op de binnenzijde van de dragerbuis en op de buitenzijde van de diffusiehechtingsbuis. Indien bij het vervaardigen van de kathode de poederlaag aan de binnenzijde van de dragerbuis is aangebracht kan bijvoorbeeld door krimping tijdens de sinteringsbewerking een zodanige speling zijn opgetreden tussen het gesinterde materiaal en de dragerbuis dat het gesinterde materiaal loskomt van de dragerbuis. In dat geval kan bij het plaatsen van de diffusiehechtingsbuis gekozen worden voor een plaatsing binnen het gesinterde materiaal of een plaatsing rondom het gesinterde materiaal. In alle gevallen zal er voor worden zorggedragen dat voorafgaande aan de bewerking van warm isostatisch persen de door diffusie met elkaar te verbinden oppervlakken in nauwe aanraking met elkaar zijn en dat bij het toepassen van druk de spleet tussen de met elkaar te verbinden oppervlakken is afgedicht zodat de aangelegde gasdruk geen belemmering vormt voor het optreden van diffusie en daarmee samenhangende hechting.In a first embodiment of the above-described method, the diffusion bonding tube is placed around the support tube and sintered compact layer assembly. In hot isostatic pressing, full pressure is then placed on the inside of the carrier tube and on the outside of the diffusion bonding tube after suitable sealing of the gap. If, during the manufacture of the cathode, the powder layer is applied to the inner side of the carrier tube, such a play may have occurred between the sintered material and the carrier tube as a result of shrinking during the sintering operation, that the sintered material becomes detached from the carrier tube. In that case, when placing the diffusion bonding tube, a placement within the sintered material or a placement around the sintered material can be chosen. In all cases it will be ensured that prior to the processing of hot isostatic pressing the surfaces to be joined by diffusion are in close contact with each other and that when applying pressure the gap between the surfaces to be joined is sealed so that the applied gas pressure does not hinder the occurrence of diffusion and related adhesion.

Met veel voordeel is bij uitvoering van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding zoals hiervoor beschreven het metaal van de kathode kobalt.When carrying out the method according to the present invention, as described above, the metal of the cathode is very advantageous.

Bij het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze volgens de uitvinding worden in het algemeen werkwijze-omstandigheden toegepast die worden gekenmerkt doordat de isostatische persbewerking zonder toevoer van warmte en een druk tot 4000 bar wordt voortgezet totdat een dichtheid van 50-70% van de theoretische dichtheid is bereikt; dat de sinteringsbewerking in een waterstof bevattende omgeving wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 0,5-0,75x het smeltpunt van het laagst smeltende kathodeonderdeel tijdens de bewerking en de sintering wordt voortgezet totdat een dichtheid van minimaal 95% is bereikt en dat de isostatische persbewerking met toevoer van warmte wordt uitgevoerd bj een temperatuur van 0,5-0,75x het smeltpunt van het laagst smeltende kathodeonderdeel tijdens de bewerking en een druk van max. 2000 bar totdat een dichtheid van ongeveer 100% is bereikt.When carrying out the above-described process according to the invention, process conditions are generally used which are characterized in that the isostatic pressing operation is continued without supply of heat and a pressure of up to 4000 bar until a density of 50-70% of the theoretical density has been reached; that the sintering operation is conducted in a hydrogen-containing environment at a temperature of 0.5-0.75x the melting point of the lowest melting cathode member during the operation and the sintering is continued until a density of at least 95% is reached and the isostatic pressing operation heat supply is carried out at a temperature of 0.5-0.75x the melting point of the lowest melting cathode member during operation and a pressure of up to 2000 bar until a density of about 100% is reached.

In het bijzonder wordt, in het geval een kathode uit kobalt vervaardigd dient te worden de isostatisch persbewerking onder toevoer van warmte uitgevoerd bij een temperatuur van 1100 tot 1200°C en een druk van ongeveer 1200 bar.In particular, in the case where a cathode is to be made of cobalt, the isostatic heat-pressing operation is performed at a temperature of 1100 to 1200 ° C and a pressure of about 1200 bar.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een kathode uit kobalt voor toepassing in een kathode verstuivingswerkwijze en vervaardigd met gebruikmaking van isostatisch persen onder toevoer van warmte die wordt gekenmerkt doordat de kathode een holle cylindrische kathode is met een inwendige diameter van tenminste 200 mm en een lengte van tenminste 500 mm en dat deze is vervaardigd door toepassing van werkwijze volgens de uitvinding zoals die in het hiervoorgaande is beschreven.The invention also relates to a cobalt cathode for use in a cathode sputtering process and manufactured using isostatic heat-fed pressing which is characterized in that the cathode is a hollow cylindrical cathode with an internal diameter of at least 200 mm and a length of at least 500 mm and that it is manufactured by using the method according to the invention as described above.

De uitvinding heeft tenslotte betrekking op een bekledingswerkwijze voor het aanbrengen van een bekledingslaag op één of meer langwerpige substraten met behulp van kathodeverstuiving waarin het substraat of de substraten in een kathodeverstuivingsinrichting worden geleid door een binnen de inrichting opgestelde holle cylindrische kathode die wordt gekenmerkt doordat een metaal wordt aangebracht en gebruik wordt gemaakt van een holle cylindrische kathode die is verkregen door toepassing van de werkwijze volgens .de uitvinding zoals die hiervoor is beschreven.The invention finally relates to a coating method for applying a coating layer to one or more elongated substrates by means of sputtering in which the substrate or substrates are guided in a sputtering device through a hollow cylindrical cathode arranged within the device, characterized in that a metal is applied and use is made of a hollow cylindrical cathode obtained by using the method according to the invention as described above.

In het bijzonder wordt in een bekledingswerkwijze volgens de uitvinding kobalt op één of meer staaldraden danwel één of meer door twijnen gevormde staal strengen gelijktijdig aangebracht voor het verbeteren van de hechting tussen het rubber of ander kunststofmateriaal waarin dergelijke draden of strengen zijn ingebed.In particular, in a coating method according to the invention, cobalt is applied to one or more steel wires or one or more twine-formed steel strands simultaneously to improve adhesion between the rubber or other plastic material in which such wires or strands are embedded.

De uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van de tekening waarin:The invention will now be described with reference to the drawing, in which:

Figuur 1 t/m 5 de werkwijze stappen beschrijven die gelden voor een om een dragerbuis aangebrachte te verdichten metaalpoederlaag;Figures 1 to 5 describe the method steps that apply to a metal powder layer to be compacted applied to a carrier tube;

Figuur 6 en 7 de situatie beschrijven waarin een diffussiehechtingsbuis wordt geplaatst voorafgaand aan de bewerking van heet isostatisch persen;Figures 6 and 7 describe the situation in which a diffusion bonding tube is placed prior to the processing of hot isostatic pressing;

Figuren 8 t/m 12 de werkwijzestappen beschrijven bij het aanbrengen van een metaalpoederlaag op de binnenzijde van een dragerbuis enFigures 8 to 12 describe the process steps in applying a metal powder layer to the inside of a support tube and

Figuren 13 en 14 het verbinden van een diffusiehechtingsbuis met een binnenzijde van een door sinteren gevormde verdichte metaallaag illustreren.Figures 13 and 14 illustrate joining a diffusion bonding tube with an inside of a densified metal layer formed by sintering.

In figuur 1 is met 1 schematisch een drukvat weergegeven dat gevuld is met een drukmedium 2 dat door niet weergegeven middelen op de vereiste druk kan worden gebracht.In figure 1, 1 schematically represents a pressure vessel which is filled with a pressure medium 2 which can be brought to the required pressure by means not shown.

Binnen het vat is geplaatst een dragerbuis 4 waaromheen een metaalpoederlaag 5, bijvoorbeeld een laag uit kobaltmetaalpoeder is aangebracht die van het drukmedium is gescheiden door een buigzaam kapsel 3 dat het gehele samenstel van dragerbuis 4 en poederlaag 5 omhult.Within the vessel is placed a support tube 4 around which a metal powder layer 5, for example a layer of cobalt metal powder, is disposed, which is separated from the printing medium by a flexible cap 3 which envelops the entire assembly of carrier tube 4 and powder layer 5.

Door de bewerking van koud isostatisch persen wordt een eerste verdichting bereikt die een dichtheid van 50 tot 70% van de theoretische dichtheid inhoudt.By cold isostatic pressing, a first compaction is achieved, which implies a density of 50 to 70% of the theoretical density.

Bij aanvang van de bewerking was de dichtheid van de poederlaag ongeveer 35%.At the start of the operation, the density of the powder layer was about 35%.

Na uitvoeren van de bewerking van koud isostatisch persen wordt het kapsel 3 (zie fig. 2) verwijderd waarna het aldus gevormde samenstel van dragerbuis 4 en verdicht poeder 6 aan een sinteringsbewerking onder een reducerende atmosfeer wordt onderworpen. Bij bedoelde bewerking in een reducerende gasatmosfeer, bijvoorbeeld een waterstofatmosfeer wordt een reductie van de metaaloxiden die zich in het poeder bevinden bewerkstelligd terwijl eveneens een verdichting tot ongeveer 95% wordt bereikt; de door sinteren onder reducerende gasatmosfeer verdichte laag is aangegeven met 7 in figuur 3. Tenslotte is in figuur 4 schetsmatig getoond dat de bewerking van heet isostatisch persen weer plaats vindt in het drukvat 1 met toepassing van een drukmedium 2.After performing the cold isostatic pressing operation, the cap 3 (see FIG. 2) is removed and the thus formed assembly of carrier tube 4 and compacted powder 6 is subjected to a sintering operation under a reducing atmosphere. In said processing in a reducing gas atmosphere, for example a hydrogen atmosphere, a reduction of the metal oxides contained in the powder is effected while also achieving a compaction of up to about 95%; the layer compacted by sintering under a reducing gas atmosphere is indicated by 7 in figure 3. Finally, in figure 4 it is shown schematically that the processing of hot isostatic pressing takes place again in the pressure vessel 1 using a pressure medium 2.

Opgemerkt wordt dat het drukmedium 2 zowel tijdens de bewerking van koud isostatisch persen en van heet isostatisch persen zoals schematisch is aangegeven in figuur 1 en 4 uit het zelfde medium kan bestaan, bijvoorbeeld een gas. Doelmatig zal vaak in de bewerking van koud isostatisch persen een vloeibaar drukmiddel 2 zoals olie of water worden gebruikt aangezien in het geval van figuur 1 een kapsel 3 aanwezig is waardoor verontreiniging van het materiaal wordt voorkomen. Het bij de bewerking van heet isostatisch persen gebruikte drukmiddel zal uit een gas bestaan, zoals argon.It is noted that the pressure medium 2 can consist of the same medium, for example a gas, both during the processing of cold isostatic pressing and of hot isostatic pressing, as schematically indicated in Figures 1 and 4. A liquid pressure medium 2 such as oil or water will often be used expediently in the process of cold isostatic pressing, since in the case of figure 1 a capsule 3 is present which prevents contamination of the material. The pressure medium used in the hot isostatic pressing operation will consist of a gas such as argon.

In figuur 5 is de situatie aangegeven dat volgend op de hete isostatische persbewerking en afkoelen de dragerbuis 4 is verwijderd waardoor een gesinterde dichte laag 8, die een dichtheid bezit van in hoofdzaak 100% van de theoretische dichtheid, is verkregen. De in figuur 5 schetsmatig getoonde kathode is aangegeven met het verwijzingscijfer 11.In figure 5 the situation is indicated that following the hot isostatic pressing operation and cooling, the carrier tube 4 has been removed, whereby a sintered dense layer 8, which has a density of substantially 100% of the theoretical density, has been obtained. The cathode shown schematically in Figure 5 is indicated by the reference numeral 11.

In figuur 6 is schetsmatig getoond dat uitgaande van de situatie in figuur 3 een diffusiehechtingsbuis 9 is aangebracht rondom het samenstel van dragerbuis 4 en verdichte laag 7 (fig. 3). Om een goede diffusie van het binnenoppervlak van de buis 9 en het buitenoppervlak van de verdichte laag 7 uit figuur 3 te bereiken is het noodzakelijk dat de spleet tussen beide met elkaar in aanraking komende oppervlakken goed wordt afgedicht. Dit is schetsmatig getoond door middel van de afdekplaten 10 aan de uiteinden van het buizensamenstel. Van de afdekplaten 10 is er tenminste één van een afzuigbuis 14 voorzien voor het door vacuum zuigen verwijderen van gas dat zich in de spleet tussen de buis 9 en de verdichte laag 7 uit figuur 3 bevindt voorafgaand aan de bewerking van het isostatisch persen.Fig. 6 shows diagrammatically that, starting from the situation in Fig. 3, a diffusion bonding tube 9 is arranged around the assembly of carrier tube 4 and compacted layer 7 (Fig. 3). In order to achieve a good diffusion of the inner surface of the tube 9 and the outer surface of the compacted layer 7 of figure 3, it is necessary that the gap between the two contacting surfaces is properly sealed. This is shown schematically by means of the cover plates 10 at the ends of the tube assembly. At least one of the cover plates 10 is provided with a suction tube 14 for vacuum-removing gas contained in the gap between the tube 9 and the compacted layer 7 of Figure 3 prior to the isostatic pressing operation.

De diffusiehechtingsbuis 9 is buitengewoon aantrekkelijk omdat door toepassing van de bewerking van warm isostatisch persen een innige verbinding ontstaat tussen het materiaal van de buis 9 en het dichte kathode materiaal 8 dat vrijwel de theoretische dichtheid bezit. Door de diffusiehechting tussen de buis 9 en het kathodemateriaal 8 is een uitstekend warmtegeleidend contact verkregen wat het mogelijk maakt om tijdens het bedrijf van een dergelijke kathode een effectieve warmteafvoer te bewerkstelligen via de diffusiehechtingsbuis 9.The diffusion bonding tube 9 is extremely attractive because the use of the hot isostatic pressing operation creates an intimate connection between the material of the tube 9 and the dense cathode material 8 which has almost the theoretical density. Due to the diffusion bonding between the tube 9 and the cathode material 8, an excellent heat-conducting contact is obtained, which makes it possible to effect an effective heat dissipation via the diffusion bonding tube 9 during operation of such a cathode.

De diffusiehechtingsbuis kan daartoe doelmatig voorzien zijn van koelkanalen waar doorheen een koelmedium kan stromen tijdens het bedrijven van de sputterkathode. Bij het vormen van een samenstel van een uit poeder gevormde kathode en een diffusiehechtingsbuis dient er uiteraard voor gezorgd te worden dat de betreffende metalen van beide onderdelen de mogelijkheid hebben om in elkaar te diffunderen. In het geval van een kobalt kathode kan bijvoorbeeld staal gekozen worden voor het materiaal van de diffusiehechtingsbuis 9.To this end, the diffusion bonding tube can conveniently be provided with cooling channels through which a cooling medium can flow during operation of the sputtering cathode. When forming an assembly of a powder-formed cathode and a diffusion bonding tube, it must of course be ensured that the respective metals of both parts have the ability to diffuse into each other. For example, in the case of a cobalt cathode, steel may be selected for the material of the diffusion bonding tube 9.

In figuur 7 is nog aangeduid dat een gerede kathode 12 is verkregen bestaande uit een dichte metaallaag 8 zoals kobalt en een omhulling 9 zoals uit staal. Een dergelijke gerede kathode kan met succes worden ingezet bij het bekleden van langgerekte substraten zoals draden of strengen die door de opening van de buisvormige kathode 12 worden geleid die is opgesteld binnen een kathode-verstuivingskamer.In Figure 7 it is further indicated that a finished cathode 12 is obtained consisting of a dense metal layer 8 such as cobalt and an envelope 9 such as steel. Such a finished cathode can be used successfully in coating elongated substrates such as wires or strands that are passed through the opening of the tubular cathode 12 disposed within a cathode sputtering chamber.

Bij het samenstel van dragerbuis 4 en dicht kathodemateriaal 8 zoals is beschreven in figuur 4 en het samenstel van diffusiebuis 9, kathodemateriaal 8 en dragerbuis 4 zoals beschreven in figuur 6 zal steeds een nabewerking moeten plaatsvinden om met name de dragerbuis 4 te verwijderen.With the assembly of carrier tube 4 and dense cathode material 8 as described in figure 4 and the assembly of diffusion tube 9, cathode material 8 and carrier tube 4 as described in figure 6, a finishing operation will always have to take place, in particular to remove the carrier tube 4.

Doelmatig kan in dat geval de dragerbuis 4 worden vervaardigd uit een materiaal dat betrekkelijk weinig diffusie neiging vertoont met het materiaal van de kathode. Door keuze van een materiaal voor de dragerbuis 4 dat weinig diffusieneiging vertoont wordt een eenvoudiger verwijdering van de dragerbuis mogelijk in combinatie met minder materiaalverlies van de dichte kathodebuis 8 zelf.In that case, the carrier tube 4 can expediently be manufactured from a material which shows relatively little diffusion tendency with the material of the cathode. By choosing a material for the support tube 4 that shows little diffusion tendency, a simpler removal of the support tube is possible in combination with less material loss from the dense cathode tube 8 itself.

In figuur 8 is de situatie aangeduid dat een poederlaag 5 is aangebracht aan de binnenzijde van een dragerbuis 4 die is opgesteld binnen een drukvat 1 dat gevuld is met een drukmedium zoals water of olie 2. Het samenstel van dragerbuis 4 en poederlaag 5 is omgeven door een volledig afsluitend kapsel 3 dat er voor dient om de initiële verdichting van de poederlaag 5 onder invloed van het isostatisch persen zonder toevoer van warmte mogelijk te maken. Tijdens de isostatische persbewerking zonder toevoer van warmte zal de druk kunnen oplopen tot 10.000 bar en wordt de dichtheid van het poeder 5 verhoogd van 35 tot 50 a 70% van de theoretische dichtheid. Na het isostatisch persen zonder toevoer van warmte wordt het kapsel 3 verwijderd en is een samenstel verkregen van een dragerbuis 4 en een uit poederlaag 5 gevormde verdichte poederlaag 6. Desgewenst kan in dat stadium de verdichte poederlaag 6 uit de dragerbuis 4 verwijderd worden. Ook kan men het samenstel van de dragerbuis 4 en de verdichte poederlaag 6 onderwerpen aan de bewerking van sinteren in een reducerende gasatmosfeer, zoals een waterstofatmosfeer waardoor een gesinterde verdichte laag 7 wordt verkregen die door krimp los zal komen van het oppervlak van de dragerbuis 4. -In figure 8 the situation is indicated where a powder layer 5 is arranged on the inside of a carrier tube 4 which is arranged within a pressure vessel 1 which is filled with a pressure medium such as water or oil 2. The assembly of carrier tube 4 and powder layer 5 is surrounded by a completely sealing capsule 3 which serves to allow the initial compaction of the powder layer 5 under the influence of isostatic pressing without supply of heat. During the isostatic pressing operation without supplying heat, the pressure can rise to 10,000 bar and the density of the powder 5 is increased from 35 to 50 to 70% of the theoretical density. After isostatic pressing without supplying heat, the capsule 3 is removed and an assembly is obtained of a carrier tube 4 and a compacted powder layer 6 formed from powder layer 5. If desired, the compacted powder layer 6 can be removed from the carrier tube 4 at that stage. Also, the assembly of the support tube 4 and the compacted powder layer 6 can be subjected to the processing of sintering in a reducing gas atmosphere, such as a hydrogen atmosphere, whereby a sintered compacted layer 7 is obtained which will shrink from the surface of the support tube 4. -

Dit is schetsmatig aangegeven in figuur 10. De gesinterde verdichte laag 7 kan worden gescheiden van de dragerbuis 4.This is shown schematically in figure 10. The sintered compacted layer 7 can be separated from the carrier tube 4.

Bij het sinteren, bijvoorbeeld in, in een waterstofatmosfeer, bedraagt de sintertemperatuur ongeveer 3/4 van de smelttempera-tuur van het betreffende kathodemateriaal. De opwarmingssnelheid, de houdtijd op de sintertemperatuur en de afkoelsnelheid zijn vastgelegd voor een bepaalde materiaalsoort.When sintering, for example in, in a hydrogen atmosphere, the sintering temperature is about 3/4 of the melting temperature of the relevant cathode material. The heating rate, the holding time at the sintering temperature and the cooling rate are fixed for a specific material type.

Zoals in figuur 11 schetsmatig is aangegeven wordt vervolgens de buisvormige gesinterde verdichte laag 7 onderworpen aan een bewerking van heet isostatisch persen waardoor een dichte gesinterde metaallaag 8 wordt verkregen die een dichtheid van nagenoeg 100% van de theoretische dichtheid van het metaal bezit. Het drukmiddel binnen het drukvat 1 zal in het algemeen argon zijn; drukken die kunnen oplopen tot bijvoorbeeld 2.000 bar kunnen worden toegepast terwijl de temperatuur op ongeveer 3/4 van de smelttemperatuur van het betreffende metaal wordt ingesteld. De opwarmingssnelheid, houdtijd op de eindtemperatuur en de afkoelingssnelheid zijn ook in dit geval weer vastgelegd. Door de bewerking van heet isostatisch persen en eventueel nabewerken wordt een kathode 11 (zie fig. 12) verkregen die een wand 8 uit dicht gesinterd materiaal omvat waarbij de dichtheid nagenoeg 100% van de theoretische dichtheid van het betreffende materiaal is.As shown schematically in Figure 11, the tubular sintered compacted layer 7 is then subjected to a hot isostatic pressing operation to obtain a dense sintered metal layer 8 which has a density of approximately 100% of the theoretical density of the metal. The pressure medium within the pressure vessel 1 will generally be argon; pressures up to, for example, 2,000 bar can be applied while the temperature is set at about 3/4 the melting temperature of the metal in question. The heating rate, holding time at the final temperature and the cooling rate are also recorded in this case. By processing hot isostatic pressing and possibly finishing, a cathode 11 (see Fig. 12) is obtained which comprises a wall 8 of densely sintered material, the density of which is substantially 100% of the theoretical density of the material in question.

In figuur 13 is nog de situatie getoond dat uitgaande van de gesinterde verdichte laag 7 uit figuur 10 een buis 9 wordt geplaatst binnen de omtrek van de buiswand 7 waarbij het opppervlak van de diffusiehechtingsbuis 9 in nauwe aanraking verkeert met het binnenoppervlak van de buiswand 7. Afdichtingsplaten 10 zijn aangebracht om te voorkomen dat het drukgas binnendringt in de spleet tussen de verdichte laag 7 en de diffusiehechtingsbuis 9 zodat de toegepaste druk alleen inwerkt op de binnenwand van de diffusiehechtingsbuis 9 en de buitenwand van de gesinterde verdichte laag 7. Ook hier is, zoals in figuur 6, een afzuigbuis 14 voorzien voor het verwijderen van gas uit de spleet tussen de diffusiehechtingsbuis 9 en de gesinterde verdichte laag 7. De temperatuur tijdens de bewerking van heet isostatisch persen wordt doelmatig ingesteld op 3/4 van de smelttemperatuur van de laagst smeltende component. In het geval dat de buis uit kobalt bestaat en de diffusiehechtingsbuis uit staal zal derhalve de temperatuur van de bewerking niet hoger worden dan 3/4 van de smelttemperatuur van staal (d.w.z. niet hoger dan ongeveer 1100°C).In figure 13 the situation is shown that, starting from the sintered compacted layer 7 of figure 10, a tube 9 is placed within the circumference of the tube wall 7, the surface of the diffusion bonding tube 9 being in close contact with the inner surface of the tube wall 7. Sealing plates 10 are provided to prevent the pressurized gas from entering the gap between the compacted layer 7 and the diffusion bonding tube 9 so that the applied pressure acts only on the inner wall of the diffusion bonding tube 9 and the outer wall of the sintered compacted layer 7. Also here, as in Figure 6, an extraction tube 14 provided for removing gas from the gap between the diffusion bonding tube 9 and the sintered compacted layer 7. The temperature during the hot isostatic pressing operation is effectively set at 3/4 the melting temperature of the lowest melting component. Therefore, in the case where the tube is made of cobalt and the diffusion bonding tube is made of steel, the operating temperature will not exceed 3/4 of the melting temperature of steel (i.e., no greater than about 1100 ° C).

Opgemerkt wordt dat in de situatie van heet isostatisch persen zoals aangegeven in figuur 13 ook kan worden uitgegaan van de reeds door heet isostatisch persen op de einddichtheid gebrachte kathode 11 uit figuur 12. Doelmatig zal echter uitgegaan worden van de gesinterde verdichte buis 7 uit figuur 10 omdat daardoor de eindverdichting alsmede de diffusiehechting in een enkele stap kan plaatsvinden.It is noted that in the situation of hot isostatic pressing as indicated in figure 13, it is also possible to start from the cathode 11 of figure 12 already brought to the final density by hot isostatic pressing. However, the sintered compacted pipe 7 of figure 10 will be expediently used as the starting point. because it allows the final compaction as well as the diffusion bonding to take place in a single step.

In plaats van het plaatsen van een diffusiehechtingsbuis binnen de omtrek van de gesinterde verdichte laag 7 (figuur 10) of de dichte buis 8 (figuur 12) kan uiteraard de diffusiehechtingsbuis 9 ook om de buis 7 respectievelijk 8 geplaatst worden waarbij het b.innenoppervlak van de buis 9 in nauwe aanraking met het buitenoppervlak van de gesinterde verdichte buis respectievelijk de dichte buis komt. Op die wijze wordt een kathode verkregen zoals is aangegeven* in figuur 7. Volgend op de werking van heet isostatisch persen wordt uitgaande van de in figuur 13 geschetste situatie een kathode 13 verkregen bestaande uit een buis 9 en een kathodemateriaal 8 die door diffusie innig zijn verbonden. Uitgaande van het product dat door de bewerking van heet isostatisch persen is verkregen zal uiteraard een mechanische bewerking hebben plaatsgevonden om de afdekplaten 10 te verwijderen en om de juiste afmetingen van de diverse onderdelen der kathode te bereiken. Ook in dit geval kan doelmatig de diffusiehechtingsbuis 9 weer voorzien zijn van kanalen waar doorheen eventueel een koelmedium kan stromen.Instead of placing a diffusion bonding tube within the circumference of the sintered compacted layer 7 (figure 10) or the closed tube 8 (figure 12), the diffusion bonding tube 9 can of course also be placed around the tube 7 and 8 respectively, the inner surface of which the tube 9 comes into close contact with the outer surface of the sintered compacted tube or the closed tube, respectively. In this way a cathode is obtained as indicated * in figure 7. Following the operation of hot isostatic pressing, starting from the situation sketched in figure 13, a cathode 13 consisting of a tube 9 and a cathode material 8 which are intimate by diffusion is obtained connected. Starting from the product obtained by the processing of hot isostatic pressing, a mechanical processing will of course have taken place to remove the cover plates 10 and to achieve the correct dimensions of the various parts of the cathode. In this case too, the diffusion bonding tube 9 can expediently again be provided with channels through which a cooling medium can possibly flow.

Claims

A method of manufacturing a cathode for use in a cathode sputtering method in which a powdered metal is sintered and compacted by hot isostatic pressing using a mold, then the mold is removed and the cathode is post-processed with the characterized in that a cathode is made of substantially oxide-free metal by performing an isostatic pressing operation without heat supply prior to the hot isostatic pressing operation and then performing a sintering operation in a reducing gas atmosphere at elevated temperature to remove substantially all metal oxides reduce to metal.

A method according to claim 1, characterized in that the sintering operation is carried out in a hydrogen gas-containing atmosphere.

Method according to claims 1 and 2, characterized in that a hollow cylindrical cathode is produced by applying a mold in the form of a carrier tube (4) on whose wall a layer (5) of a metal peder is applied using a capsule (3) of flexible material, which completely encloses and closes the assembly of support tube (4) and layer (5) from the environment, after which the operation of isostatic pressing is performed without supply of heat; the capsule (3) is removed and then the operations of sintering in a reducing gas atmosphere and hot isostatic pressing are performed.

Method according to claim 3, characterized in that the layer (5) is applied to the outer wall of a support tube (4) and converted into a compacted layer (6) by the operation of isostatic pressing without supply of heat.

Method according to claim 3, characterized in that the layer (5) is applied to the inner wall of a support tube (4) and converted into a compacted layer (6) by the operation of isostatic pressing without supply of heat.

Method according to claim 5, characterized in that the compacted layer (6) is removed from the support tube (4) in a reducing gas atmosphere prior to sintering.

Method according to claim 5, characterized in that the carrier tube (4) is sintered together with the compacted layer (6) in a reducing gas atmosphere, after which the sintered compacted layer (7) formed from the compacted layer (6) is removed from the carrier tube (4).

Method according to one or more of claims 3-7, characterized in that after the sintering operation in a reducing atmosphere and before the hot isostatic pressing operation, a diffusion bonding tube (9) is placed with one of the tube surfaces thereof in close contact with the exposed surface of the sintered compacted layer (7) and that at least the gap between the two abovementioned abutting surfaces is sealed with cover plates (10) provided with means (14) for vacuum drawing between the abutting surfaces, after which the processing of hot isostatic pressing and continue until diffusion bonding between the surface of the diffusion bonding tube (9) and the surface of the dense layer (8) formed from the sintered compacted layer (7) has occurred.

Method according to claim 8, characterized in that the diffusion bonding tube (9) is placed around the assembly of carrier tube (4) and sintered compacted layer (7).

Method according to claim 8, characterized in that the sintered compacted layer (7) taken from the carrier tube (4) after the sintering operation in a reducing gas atmosphere is placed around the diffusion bonding tube.

Method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the metal of the cathode is cobalt.

Method according to one or more of claims 1-11, characterized in that the isostatic pressing operation is continued without supplying heat and a pressure of up to 10000 bar until a density of 50-70% of the theoretical density is reached; that the sintering operation is conducted in a hydrogen-containing environment at a temperature of 0.5-0.75 x the melting point of the lowest melting cathode member during the operation and the sintering is continued until a density of about 95% is reached and that the isostatic heat-fed pressing operation is performed at a temperature of 0.5-0.75x the melting point of the lowest melting cathode member during the operation and a pressure up to about 200.0 bar until a density of about 100% is reached.

Method according to claims 11-12, characterized in that the isostatic pressing operation is carried out under heat supply at a temperature of 1100-1200 ° C and a pressure of about 1200 bar.

Cobalt cathode for use in a sputtering cathode process and manufactured using heat-fed isostatic pressing characterized in that the cathode is a hollow cylindrical cathode (11, 12, 13) with an internal diameter of at least 200 mm and a length of at least 500 mm and that it is manufactured by using the method according to one or more of claims 1-13.

Coating method for applying a coating to one or more elongated substrates by cathodic sputtering in which the substrate or substrates are passed in a cathode sputtering device through a hollow cylindrical cathode disposed within the device comprising the desired coating material characterized in that a metal is applied and use is made of a hollow cylindrical cathode (11,12) obtained by applying the method according to one or more of claims 1-13.

Coating method according to claim 15, characterized in that cobalt is applied simultaneously on one or more steel wires or one or more steel strands formed by twisting.