PL150910B2 - Magnetronowe urządzenie rozpylające - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA . ^OPIS PATENTOWY POLSKA PATENTU TYMCZASOWEGO

150 910

URZĄD

PATENTOWY

RP

C Z YΊ t L ft i A

Li -ędu Po i •n'ovvf*<jr)

Patent tymczasowy dodatkowy j q 5 £23C 14/56 do patentu nr--Zgłoszono: 88 01 23 (P. 270280)

Pierwszeństwo-Zgłoszenie ogłoszono: 88 11 24

Opis patentowy opublikowano: 1990 12 31

Twórcy wynalazku: Krzysztof Miernik, Zdzisław Celiński

Uprawniony z patentu tymczasowego: Międzyresortowe Centrum Naukowe Eksploatacji Majątku Trwałego, Radom (Polska)

Magnetronowe urządzenie rozpylające

Wynalazek dotyczy magnetronowego urządzenia rozpylającego, w którym zjawisko rozpylania jonowego jest wykorzystane do nakładania cienkiej warstwy metalu na powierzchnię obrabianego detalu.

Rozpylanie jonowe polega na wytworzeniu wyładowania jarzeniowego między anodą a katodą, która połączona jest z tarczą wykonaną z materiału rozpylanego. Elektrody te są umieszczone w zbiorniku próżniowym wypełnionym gazem obojętnym. Pod wpływem pola elektrycznego wytworzonego między elektrodami następuje jonizacja gazu. W reakcji na bombardowanie tarczy przez jony gazu następuje wybijanie z niej atomów metalu, a więc rozpylanie materiału tarczy. Rozproszone atomy metalu osadzają się na podłożu, czyli na powierzchni obrabianego detalu, umieszczonym w pobliżu anody.

W urządzeniach magnetronowych celem zwiększenia efektywności rozpylania materiału tarczy wytwarza się silne pole magnetyczne w pobliżu katody, które powoduje zagęszczenie plazmy w tych miejscach nad tarczą, gdzie to pole jest największe.

Warunki dla efektywnego prowadzenia procesu rozpylania jonowego są ustalane eksperymentalnie w zależności od rodzaju i stanu gazu oraz materiału tarczy. Proces ten jest prowadzony przy dość niskim ciśnieniu rzędu 14-5· 10^-2 Pa, utrzymywanym w ustalonej wartości.

Znane jest, z radzieckiego czasopisma p.t. „Zarubieżnaja Elektronnaja Technika Nr 10 z 1982 r., magnetronowe urządzenie rozpylające, w którym tarcza i anoda są umieszczone współosiowo w zbiorniku próżniowym, natomiast pierścieniowy układ magnetyczny znajduje się na zewnątrz zbiornika. Linie pola magnetycznego wytwarzanego przez ten układ magnetyczny są prostopadłe do linii pola elektrycznego wytworzonego w przestrzeni elektrodowej przez podanie potencjału elektrycznego między elektrody. Pod wpływem pola elektrycznego następuje jonizacja gazu wypełniającego zbiornik próżniowy. Powstała plazma gazowa zostaje przez pole magnetyczne zlokalizowana w pobliżu tego miejsca tarczy, gdzie to pole jest największe. Tarcza, w postaci pręta, jest rozpylana w wyniku uderzeń o jej powierzchnię zjonizowanego gazu, przy czym intensywnie wybijany jest materiał tarczy, zwłaszcza z miejsc położonych w obszarze zagęszczonej plazmy.

150 910

Rozpylanie tarczy jest więc nierównomierne, co prowadzi do nierównomiernej jej erozji, a także powoduje niejednolitą grubość warstwy metalowej tworzonej na obrabianych detalach.

Znane są też, z monografii B. C. Danilina i W. K. Syryczyna p.t. „Magnetronowe układy rozpylające Moskwa 1981, konstrukcje magnetronów cylindrycznych, w których tarcza w postaci cylindra jest umieszczona wewnątrz układu megnetycznego składającego się ze stosu magnesów pierścieniowych. Pozwala to na pokrycie polem magnetycznym całej powierzchni katody (będącej tarczą) dzięki czemu plazma jest utrzymywana praktycznie na całej tarczy.

W magnetronach tych rozpylanie materiału tarczy jest bardziej równomierne i otrzymywana warstwa metalowa na powierzchni obrabianego detalu jest jednolita.

Rozwiązanie według wynalazku jest odmienne. W magnetronowym urządzeniu rozpylającym pierścieniowy układ magnetyczny jest przemieszczany wzdłuż osi cylindrycznej tarczy. Urządzenie to pozwala na znaczne zmniejszenie mocy zasilacza wysokonapięciowego, która jest proporcjonalna do powierzchni znajdującej się w obszarze plazmy, przy jednoczesnym utrzymaniu wymaganych własności osadzanej warstwy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój części magnetronowego urządzenia rozpylającego.

Urządzenie składa się z obudowy 1 magnetronu, połączonej z układem próżniowym, w której znajduje się katoda 1 i w niewielkiej od niej odległości anoda 3. Elektrody są odizolowane od siebie i od obudowy 1. Katoda 2 jest połączona z cylindryczną tarczą 4 umieszczoną współosiowo z obudową 1 magnetronu. Anoda 3 ma postać pierścienia usytuowanego pod cylindrem tarczy 4. Wewnątrz tarczy 4, umieszczony wzdłuż jej osi, znajduje się obrabiany detal 5 np. wiertło. Na zewnętrzną część obudowy 1 magnetronu nasadzony jest pierścieniowy trwały magnes 6, który jest przemieszczany wzdłuż osi tarczy 4.

Działanie urządzenia jest następujące. Po podaniu potencjału elektrycznego między katodę i anodę wytwarza się pole elektryczne w przestrzeni elektrodowej i następuje jonizacja gazu wewnątrz obudowy 1 magnetronu oraz znane zjawisko rozpylania materiału tarczy 4 i osadzenie jego atomów na powierzchni obrabianego detalu 5. Zjawisko rozpylania jest potęgowane przez pole magnetyczne trwałego magnesu 6, które powoduje zagęszczenie plazmy 7 w miejscu, gdzie to pole ma największe natężenie, a więc wewnątrz tarczy 4 w bezpośrednim sąsiedztwie trwałego magnesu

6. W czasie trwania procesu rozpylania magnes 6 jest przesuwany wzdłuż osi tarczy 4, dzięki czemu uzyskuje się równomierne rozpylanie materiału tarczy 4 oraz jednakową grubość warstwy metalowej na obrabianym detalu 5.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Magnetronowe urządzenie rozpylające składające się z obudowy magnetronu połączonej z układem próżniowym, układu magnetycznego umieszczonego na zewnątrz tarczy oraz odizolowanych od obudowy i od siebie anody i katody, przy czym katoda jest połączona z rozpylaną, cylindryczną tarczą, znamienne tym, że pierścieniowy układ magnetyczny (6) jest przemieszczany wzdłuż osi cylindrycznej tarczy (4).

   150 910

   1 5 do układu próżniowego