RU2011154038A

RU2011154038A - Установка для ионно-лучевой и плазменной обработки

Info

Publication number: RU2011154038A
Application number: RU2011154038/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Смыслов; Юрий Михаилович Дыбленко; Марина Константиновна Смыслова; Аскар Джамилевич Мингажев; Вячеслав Юрьевич Гордеев; Василий Андреевич Гонтюрев; Александр Ильич Рябчиков; Игорь Борисович Степанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология"
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-10
Also published as: RU2496913C2

Abstract

1. Установка для ионно-лучевой и плазменной обработки, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру с загрузочной дверью, оснащенную фланцевыми соединениями для установки технологических модулей, вакуумопровода, вакуумных насосов и вакуумных вводов, поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий, технологические модули, систему подачи газов, откачную систему, источники питания и блок управления, отличающаяся тем, что в качестве технологических модулей установка содержит по крайней мере один протяженный вакуумно-дуговой генератор металлической плазмы, включающий плоский катод размерами 1060×120×30 мм и выполненный с возможностью обеспечения тока разряда до 400 А, напряжения горения дуги от 20 до 30 В, напряжения холостого хода от 80 до 100 В, снабженный источником питания дуги с коммутатором переключения до 500 А, по крайней мере, один протяженный генератор газовой плазмы в комплекте с источником питания, выполненный с возможностью обеспечения тока разряда до 250 А, плотности ионного тока насыщения из плазмы до 10 мА/см, неравномерности распределения плотности плазмы вдоль вертикальной плоскости плазменного потока не более 15%, обеспечения работы с газами Ar, N и имеющим размеры выходной апертуры 1200×100 мм, по крайней мере, один среднечастотный дуальный магнетрон в комплекте с источником питания, имеющий размеры мишеней 900×120 мм и выполненный с возможностью обеспечения напряжения разряда от 0,35 до 1 кВ, тока разряда до 30 А, частоты генерации разряда до 4·10с, скорости нанесения покрытия до 12 мкм/ч, обеспечивающим работу с газами N, Ar, Ои их смесями при рабочем давлении газов от 0,04 до 0,1 Па, по крайней мере, один ист�

Claims

1. Установка для ионно-лучевой и плазменной обработки, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру с загрузочной дверью, оснащенную фланцевыми соединениями для установки технологических модулей, вакуумопровода, вакуумных насосов и вакуумных вводов, поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий, технологические модули, систему подачи газов, откачную систему, источники питания и блок управления, отличающаяся тем, что в качестве технологических модулей установка содержит по крайней мере один протяженный вакуумно-дуговой генератор металлической плазмы, включающий плоский катод размерами 1060×120×30 мм и выполненный с возможностью обеспечения тока разряда до 400 А, напряжения горения дуги от 20 до 30 В, напряжения холостого хода от 80 до 100 В, снабженный источником питания дуги с коммутатором переключения до 500 А, по крайней мере, один протяженный генератор газовой плазмы в комплекте с источником питания, выполненный с возможностью обеспечения тока разряда до 250 А, плотности ионного тока насыщения из плазмы до 10 мА/см, неравномерности распределения плотности плазмы вдоль вертикальной плоскости плазменного потока не более 15%, обеспечения работы с газами Ar, N и имеющим размеры выходной апертуры 1200×100 мм, по крайней мере, один среднечастотный дуальный магнетрон в комплекте с источником питания, имеющий размеры мишеней 900×120 мм и выполненный с возможностью обеспечения напряжения разряда от 0,35 до 1 кВ, тока разряда до 30 А, частоты генерации разряда до 4·10^-4 с^-1, скорости нанесения покрытия до 12 мкм/ч, обеспечивающим работу с газами N, Ar, О₂ и их смесями при рабочем давлении газов от 0,04 до 0,1 Па, по крайней мере, один источник ионов металлов, выполненный с возможностью обеспечения: тока ионов в импульсе 1,5 А, плотности тока ионов в импульсе 2 мкА/см², средней плотности тока ионов 150 мкА/см², длительности импульсов тока ионов 400 мкс, частоте следования импульсов до 200 с^-1, неравномерностью распределения средней плотности ионов по сечению пучка от 15 до 20%, ускоряющем напряжении от 20 до 40 кВ, размерами выходной апертуры источника - 120×600 мм, по крайней мере, один источник ионов газов выполненный с возможностью обеспечения: тока ионов в импульсе 2 А, плотности тока ионов в импульсе 3 мкА/см², средней плотности тока ионов 300 мкА/см², длительности импульсов тока ионов 500 мкс, частоте следования импульсов до 200 с^-1, неравномерностью распределения средней плотности ионов по сечению пучка от 15 до 20%, ускоряющем напряжении от 20 до 40 кВ, размерами выходной апертуры источника - 100×600 мм и по крайней мере, один источник напряжения смещения, выполненный с возможностью обеспечения ионной имплантации и/или осаждения покрытий при напряжении от 0,5 до 1 кВ, и максимальной мощностью 40 кВт.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит источник питания инверторного типа, выполненный с возможностью обеспечения диапазона изменения напряжения от 0 до 900 В, диапазона изменения тока от 0 до 50 А, а при работе в режиме тлеющего разряда напряжение от 0 до 900 В, максимальный ток до 8 А, в режиме ионной очистки - напряжения от 0 до 900 В, максимального тока до 32 А, в режиме напыления - напряжение от 0 до 900 В, максимального тока до 50 А.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что содержит электромагнитный плазменный фильтр жалюзийного типа с системой питания к протяженному вакуумно-дуговому генератору металлической плазмы, имеющий длину электродов от 900 до 1400 мм и выполненный с возможностью обеспечения степени очистки плазмы от микрокапельной фракции 10²-10³ при коэффициенте прозрачности фильтра для ионного компонента плазменного потока до 0,4.

4. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что вакуумная камера установки выполнена из немагнитной нержавеющей стали, по крайней мере, с семью фланцами для размещения генераторов плазмы и имеет диаметр рабочей зоны от 900 до 1000 мм, высоту рабочей зоны от 1400 до 1500 мм, причем вакуумная камера установки выполнена с возможностью обеспечения предельного остаточного давления не ниже 6,6·10^-3 Па, рабочего давления 0,065-0,65 Па, времени откачки до давления 6,6·10^-3 Па - 30 мин, рабочую температуру в камере до 500°С, а плоскость разъема загрузочной двери установки проходит через всю высоту вакуумной камеры и отсекает часть обечайки вакуумной камеры в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через вертикальную ось обечайки вакуумной камеры.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что вакуумная камера установки выполнена из немагнитной нержавеющей стали, по крайней мере, с семью фланцами для размещения генераторов плазмы и имеет диаметр рабочей зоны от 900 до 1000 мм, высоту рабочей зоны от 1400 до 1500 мм, причем вакуумная камера установки выполнена с возможностью обеспечения предельного остаточного давления не ниже 6,6·10^-3 Па, рабочего давления 0,065-0,65 Па, времени откачки до давления 6,6·10^-3 Па - 30 мин, рабочей температуры в камере до 500°С, а плоскость разъема загрузочной двери установки проходит через всю высоту вакуумной камеры и отсекает часть обечайки вакуумной камеры в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через вертикальную ось обечайки вакуумной камеры.

6. Установка по любому из пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий состоит из нижней и верхней частей, выполненных с возможностью независимого друг от друга функционирования, причем верхняя часть поворотного приспособления выполнена с возможностью размещения длинномерных изделий.

7. Установка по п.3, отличающаяся тем, что поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий состоит из нижней и верхней частей, выполненных с возможностью независимого друг от друга функционирования, причем верхняя часть поворотного приспособления выполнена с возможностью размещения длинномерных изделий.

8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий состоит из нижней и верхней частей, выполненных с возможностью независимого друг от друга функционирования, причем верхняя часть поворотного приспособления выполнена с возможностью размещения длинномерных изделий.

9. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7 и 8, отличающаяся тем, что вакуумная камера выполнена с водяной рубашкой охлаждения, обеспечивающей охлаждение вакуумных уплотнений и теплоотвод от камеры до 50 кВт, снабженной на выходном коллекторе датчиком температуры и выдерживающей водяное давление до 6 кгс/см2.

10. Установка по п.6, отличающаяся тем, что вакуумная камера выполнена с водяной рубашкой охлаждения, обеспечивающей охлаждение вакуумных уплотнений и теплоотвод от камеры до 50 кВт, снабженной на выходном коллекторе датчиком температуры и выдерживающей водяное давление до 6 кгс/см.

11. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность стенки вакуумной камеры снабжена секционными быстросъемными экранами из нержавеющей стали, выполненными с возможностью предохранения стенок от запыления и имеющими вырезы и отверстия, соответствующие размерам и расположению соответствующих фланцевых соединений и вакуумных вводов.

12. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что вакуумные уплотнения выполнены из материала, обеспечивающего герметичность при температурах до 300-350°С.

13. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что входы вращения и подачи высокого напряжения на изделия оснащены изоляцией, выдерживающей рабочие напряжения U=6 кВ.

14. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что снабжена термопарными и ионизационными датчиками давления, выполненными с возможностью их совместной работы.

15. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что снабжена источниками ускоренных ионов металлов и газов, выполненных на одной базе с возможностью изменения сорта ускоряемых ионов.

16. Установка по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что ионный источник выполнен с возможностью обеспечения свободного доступа для смены катодов и сервисного обслуживания диодного блока.

17. Установка по любому из пп.1, 2, 7, 8 и 10, отличающаяся тем, что ионный источник выполнен с возможностью обеспечения длительной работы при температуре до 500°С.