RU2073743C1

RU2073743C1 - Method and apparatus for application of coatings in vacuum

Info

Publication number: RU2073743C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Гаврилов; А.К. Синельщиков; Г.К. Галицкая; С.А. Недомящая
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Центр техники покрытий и металлообработки"
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1997-02-20

Abstract

FIELD: protective coatings. SUBSTANCE: method consists in applying coatings onto dielectric material objects in vacuum chamber, in which objects are placed on metal arrangement and, prior to be covered, the surface of objects is heated and activated for 0.2-15 min by a stream of neutral nitrogen species with energy 0.5-6 keV under pressure in chamber 10^-2-10^-3 mm Hg. Then alternating voltage 30- 300 V is imposed, cathode is evaporated by electric arc and, under pressure 10^-2-5•10^-4 mm Hg, coating is formed for 0.1-10 min with growth velocity 5-40 A/s. Preliminary heating of objects out of chamber and possibility of formation of nonuniform-density metal plasma stream are also envisaged. Apparatus has vacuum chamber with disposed therein one or several evaporators with consumable cathodes, metal arrangement for supporting objects, which is linked to nongrounded secondary coiling of low-voltage transformer, and neutral nitrogen species accelerator mounted on inner wall of the chamber. EFFECT: improved procedure. 4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано для нанесения покрытий на изделия из диэлектрических материалов. The invention relates to the field of coating in vacuum and can be used for coating products from dielectric materials.

Известен способ нанесения покрытий на изделия из диэлектрических материалов, при котором изделие помещают в вакуумную камеру, возбуждают в ней тлеющий разряд, которым последовательно осуществляют очистку поверхности изделия и распыление катода в среде инертного газа. Распыленный материал катода осаждается на подложку в виде слоя покрытия (Слуцкая В.В. Тонкие пленки в технике сверхвысоких частот. М. Сов. радио, 1967, с. 24, 201-202). A known method of coating products made of dielectric materials, in which the product is placed in a vacuum chamber, a glow discharge is excited therein, by which the surface of the product is sequentially cleaned and the cathode is sprayed in an inert gas medium. The atomized cathode material is deposited on the substrate in the form of a coating layer (Slutskaya V.V. Thin films in the microwave technology. M. Sov. Radio, 1967, p. 24, 201-202).

Недостаток известного способа в низкой прочности связи наносимых покрытий с поверхностью изделий. Это объясняется низкой степенью ионизации частиц газа, которая выражается в сравнительно малой величине электрического заряда, сообщаемого частицам тлеющим разрядом и небольшим (3%) количеством ионов в общем количестве частиц. Результатом низкой степени ионизации частиц газа является малая скорость их движения, что приводит к слабой очистке и активации поверхности изделий, а также к низкой скорости движения частиц распыляемого катода. Оба указанных явления приводят к малой прочности связи покрытия с поверхностью изделия. The disadvantage of this method is the low bond strength of the applied coatings with the surface of the product. This is explained by the low degree of ionization of gas particles, which is expressed in the relatively small amount of electric charge imparted to the particles by a glow discharge and a small (3%) number of ions in the total number of particles. The result of a low degree of ionization of gas particles is a low speed of their movement, which leads to poor cleaning and activation of the surface of the products, as well as to a low speed of the particles of the sprayed cathode. Both of these phenomena lead to low bond strength of the coating with the surface of the product.

Известно устройство для нанесения покрытий на диэлектрические материалы, содержащее вакуумную камеру, в которой размещен распыляемый катод, подсоединенный к отрицательному полюсу высоковольтного источника постоянного напряжения, металлический держатель подложки, соединенный с отрицательным полюсом напряжения смещения. Тлеющий разряд, используемый для очистки поверхности изделий, возникает при включении электрического смещения, применяемый для распыления катода, при включении высоковольтного источника (Слуцкая В.В. Тонкие пленки в технике сверхвысоких частот М. Сов. радио, 1967, с. 205-206). A device for coating dielectric materials is known, comprising a vacuum chamber in which a spray cathode is placed connected to the negative pole of a high voltage DC voltage source, a metal substrate holder connected to a negative pole of a bias voltage. A glow discharge used to clean the surface of products occurs when the electric bias is used, which is used to sputter the cathode, when the high-voltage source is turned on (Slutskaya V.V. Thin films in the microwave technology M. Sov. Radio, 1967, p. 205-206) .

Недостаток этого устройства в том, что его конструктивные элементы не обеспечивают высокого уровня энергии частиц газа, достаточного для качественной очистки и активации поверхности изделий и для сообщения высокой скорости движения частицам материала катода. Это приводит при реализации на нем известного способа к низкой прочности связи наносимых покрытий с поверхностью изделий. The disadvantage of this device is that its structural elements do not provide a high level of energy of gas particles, sufficient for high-quality cleaning and activation of the surface of the products and for communicating high speed particles of the cathode material. This leads to the implementation of the known method on it to low bond strength of the applied coatings with the surface of the product.

Известен лишенный указанных недостатков и наиболее близкий по технической сути и достигаемому эффекту способ нанесения покрытий методом катодно-ионной бомбардировки (КИБ), при котором изделия размещают на металлическом приспособлении в вакуумной камере, прилагают к приспособлению электрическое смещение в виде отрицательного напряжения, зажигают электрическую дугу, посредством которой испаряют и ионизируют металл катода с образованием плазмы, проводят активацию и нагрев изделий, затем вводят в камеру азот при давлении 10^-2-5,10^-4 мм рт. ст. и формируют слой покрытия на поверхности изделия за счет взаимодействия металлической плазмы с азотом. Покрытия формируют из тугоплавких соединений металлов с азотом. Исходя из этого катод может быть выполнен из таких металлов, как Ti, Zr, Hf, Cr, Al, La, Eu или из любого сплава на основе названного металла (см. а.с. N 1110212, кл. С 23 С 13/00, В 23 Р 15/28).Known deprived of these drawbacks and the closest in technical essence and the achieved effect of the method of coating by the method of cathode-ion bombardment (CIB), in which the products are placed on a metal device in a vacuum chamber, apply electric displacement to the device in the form of a negative voltage, ignite an electric arc, by means of which the cathode metal is evaporated and ionized to form plasma, the products are activated and heated, then nitrogen is introduced into the chamber at a pressure of 10 ^-2 -5.10 ^-4 mm Hg. Art. and form a coating layer on the surface of the product due to the interaction of a metal plasma with nitrogen. Coatings are formed from refractory metal compounds with nitrogen. Based on this, the cathode can be made of metals such as Ti, Zr, Hf, Cr, Al, La, Eu or any alloy based on the named metal (see A.S. N 1110212, class C 23 C 13 / 00, B 23 P 15/28).

При этом способе для качественного сцепления покрытия с подложкой активацию и нагрев поверхности изделия проводят путем бомбардировки ускоренными ионами металлической плазмы, подавая на изделия отрицательное напряжение. Напряжение того же знака, но сниженное по величине, сохраняют на изделиях и при синтезе вещества покрытия. Воздействие на изделие постоянного отрицательного напряжения в течение всего процесса его обработки делает невозможным нанесение качественных покрытий на изделия, изготовленные из диэлектрических материалов, таких как фарфор, фаянс, стекло, ситалл, а также монокристаллы типа кварца. Это связано с накоплением на поверхности изделий электрического заряда, привнесенного осадившимися положительными ионами металла, и отталкиванием последующих подлетающих ионов сформировавшимся вокруг изделия положительным электрическим полем. Недостатком способа являются также большие величины токов, протекающих через изделие в процессе активации поверхности и при синтезе покрытия. Большие электрические токи приводят к возникновению в материале изделия значительных термических напряжений в ходе технологического процесса вследствие низкой теплопроводности диэлектрических материалов, что вызывает растрескивание изделий. In this method, for high-quality adhesion of the coating to the substrate, the activation and heating of the surface of the product is carried out by bombardment with accelerated ions of metal plasma, applying negative voltage to the products. The voltage of the same sign, but reduced in magnitude, is stored on the products and in the synthesis of the coating substance. The impact on the product of constant negative voltage during the entire processing process makes it impossible to apply high-quality coatings on products made of dielectric materials such as porcelain, earthenware, glass, glass, as well as single crystals of the quartz type. This is due to the accumulation on the surface of the product of an electric charge introduced by the deposited positive metal ions, and the repulsion of the subsequent approaching ions by the positive electric field formed around the product. The disadvantage of this method is the large magnitude of the currents flowing through the product in the process of surface activation and in the synthesis of the coating. High electric currents lead to the occurrence of significant thermal stresses in the material of the product during the process due to the low thermal conductivity of the dielectric materials, which causes cracking of the products.

Известно устройство, на котором можно реализовывать указанный способ. Оно содержит вакуумную камеру, размещенный в ней испаритель с расходуемым катодом, оснащенный фокусирующей плазмооптической системой, и приспособление для установки изделий расположенное на электрически изолированном от камеры металлическом валу, подсоединенный к металлическому валу источник отрицательного электрического смещения (см. Аксенов И.И. Антуфьев Ю.Н. Брень В.Г. Падалка В.Г. Попов А.И. Хороших В.М. Об условиях синтеза нитридов при конденсации плазменных потоков //Физика и химия обработки материалов, 1984, N 4, с. 43, 44). Известное устройство не содержит конструктивных элементов, позволяющих избежать всех указанных недостатков способа. A device is known on which to implement this method. It contains a vacuum chamber, an evaporator with a consumable cathode placed in it, equipped with a focusing plasma-optical system, and a device for installing products located on a metal shaft that is electrically isolated from the camera and a source of negative electric displacement connected to the metal shaft (see Aksenov I.I. Antufev Yu. .N. Bren V.G. Padalka V.G. Popov A.I. Khoroshikh V.M. On the conditions for the synthesis of nitrides during condensation of plasma flows // Physics and Chemistry of Materials Processing, 1984, No. 4, p. 43, 44) . The known device does not contain structural elements to avoid all these disadvantages of the method.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении способа, обладающего заявленной совокупностью существенных признаков, это устранение эффекта накопления на поверхности изделия электрического заряда как в ходе нагрева и активации поверхности, так и при синтезе покрытия, а кроме того, существенное снижение величины токов, протекающих через изделие при проведении технологического процесса, при сохранении возможности получения покрытия, прочно сцепленного с поверхностью изделия, что в совокупности позволит наносить покрытия на изделия из диэлектрических материалов. The technical result that can be achieved by implementing the method having the claimed combination of essential features is the elimination of the effect of accumulation of electric charge on the surface of the product during heating and surface activation, and during coating synthesis, and in addition, a significant reduction in the magnitude of currents flowing through the product during the process, while maintaining the possibility of obtaining a coating firmly adhered to the surface of the product, which together will allow coating on articles of dielectric materials.

Поставленная задача решается тем, что при способе нанесения покрытия, включающем размещение изделий на металлическом приспособлении в вакуумной камере, приложение к приспособлению электрического смещения, электродуговое испарение катода, выполненного по меньшей мере из одного металла Ti, Zr, Hf, Cr, Al, La, Eu, или любого сплава на основе указанного металла с одновременной ионизацией этого металла до получения потока металлической плазмы, активацию и нагрев поверхности изделий, введение в камеру азота при давлении 10^-2 5,10^-4 мм рт. ст. формирование на поверхности изделия слоя покрытия, перед испарением электрической дугой катода вначале в камеру вводят азот при давлении 10^-2-10^-3 мм рт. ст. создают поток нейтральных частиц азота с энергией 0,5 6 кэВ, которым активируют и нагревают поверхность изделий в течение 0,2 15 мин, затем подают на приспособление электрическое смещение, а формирование слоя покрытия ведут в течение 0,1 10 мин при скорости роста слоя

, причем в качестве электрического смещения используют переменный электрический потенциал величиной в пределах 30 300 В.The problem is solved in that in the method of coating, including the placement of products on a metal fixture in a vacuum chamber, application to the fixture of electric bias, electric arc evaporation of a cathode made of at least one metal Ti, Zr, Hf, Cr, Al, La, Eu, or any alloy based on this metal with the simultaneous ionization of this metal to obtain a stream of metal plasma, activation and heating of the surface of the product, the introduction of nitrogen into the chamber at a pressure of 10 ^-2 5.10 ^-4 mm RT. Art. the formation of the coating layer on the surface of the product, before evaporation by the cathode electric arc, nitrogen is first introduced into the chamber at a pressure of 10 ^-2 -10 ^-3 mm RT. Art. create a flow of neutral nitrogen particles with an energy of 0.5 6 keV, which activate and heat the surface of the products for 0.2 15 minutes, then apply electric bias to the device, and the formation of the coating layer is carried out for 0.1 10 minutes at a layer growth rate

moreover, as an electric displacement, an alternating electric potential is used in the range of 30 300 V.

С целью усиления связи покрытия с поверхностью перед размещением изделий в камере их нагревают до температуры 80 150^oС.In order to strengthen the connection of the coating with the surface before placing the products in the chamber they are heated to a temperature of 80 150 ^o C.

Заявленное изобретение в части устройства направлено на конструктивное решение, лишенное недостатков известного устройства, способное создать оптимальные условия для реализации предлагаемого способа с получением ожидаемого технического результата. The claimed invention in terms of the device is aimed at a constructive solution devoid of the disadvantages of the known device, capable of creating optimal conditions for the implementation of the proposed method with the expected technical result.

Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее вакуумную камеру, в которой размещен по крайней мере один испаритель с расходуемым катодом, приспособление для установки изделий, расположенное на электрически изолированном от камеры металлическом валу, подсоединенный к валу источник электрического смещения, дополнительно снабжено по меньшей мере одним ускорителем нейтральных частиц газа, смонтированным на внутренней стенке камеры, соединенным с дополнительным источником питания, а источником электрического смещения является низковольтный трансформатор, незаземленная вторичная обмотка которого подсоединена к валу. The problem is solved in that the device containing the vacuum chamber, in which at least one evaporator with a consumable cathode is placed, a device for installing products located on a metal shaft electrically isolated from the chamber, an electric displacement source connected to the shaft, is further provided with at least one accelerator of neutral gas particles mounted on the inner wall of the chamber, connected to an additional power source, and the source of electric displacement is There is a low-voltage transformer, the ungrounded secondary winding of which is connected to the shaft.

С целью получения покрытия переменного цвета устройство дополнительно снабжено рассекателем, размещенным в камере между испарителем и изделием. В качестве ускорителя может быть использован выполненный, например, по а.с. N 1718297. In order to obtain a coating of variable color, the device is additionally equipped with a divider placed in the chamber between the evaporator and the product. As an accelerator can be used made, for example, by A. with. N 1718297.

На чертежах приведена принципиальная схема устройства. Устройство на фиг. 1 состоит из вакуумной камеры 1, в которой размещен испаритель 2 с расходуемым катодом 3, оснащенный фокусирующей плазмооптической системой 4, и приспособление 5 для размещения изделий, расположенное на электрически изолированном от камеры металлическом валу 6. К валу 6 подсоединен источник 7 электрического смешения низковольтный трансформатор. На внутренней стенке камеры смонтирован ускоритель 8 нейтральных частиц газа, соединенный с источником 9 питания. Для напуска газа камера снабжена натекателем 10. Откачка камеры производится через патрубок 11. В случае нанесения покрытия изменяющегося цвета между испарителем и изделием размещен рассекатель 12. The drawings show a schematic diagram of a device. The device of FIG. 1 consists of a vacuum chamber 1, in which an evaporator 2 with a sacrificial cathode 3 is placed, equipped with a focusing plasma-optical system 4, and a product accommodation device 5 located on a metal shaft 6 electrically isolated from the chamber 6. A low-voltage transformer source 7 is connected to the shaft 6 . An accelerator 8 of neutral gas particles is mounted on the inner wall of the chamber, connected to a power source 9. For gas inlet, the chamber is equipped with a leak 10. The chamber is evacuated through the nozzle 11. In the case of coating of a changing color, a divider 12 is placed between the evaporator and the product.

На фиг. 2 изображено устройство, оснащенное двумя испарителями. И испарители могут содержать катоды, изготовленные как из одного и того же металла, так и из металлов или сплавов, различающихся по составу. По характеру размещения катодов внутри камеры предлагаемое устройство не отличается от аналогичных устройств, предназначенных для нанесения покрытий методом конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ). Приспособление для размещения изделий может быть выполнено как с возможностью вращения вокруг оси металлического вала, так и в виде планетарного механизма, обеспечивающего вращение объемных изделий (типа ваз, стаканов, кувшинов и т.п.) относительно своей оси и оси вала. In FIG. 2 shows a device equipped with two evaporators. And evaporators may contain cathodes made of both the same metal and metals or alloys that vary in composition. By the nature of the placement of the cathodes inside the chamber, the proposed device does not differ from similar devices designed for coating by the method of condensation with ion bombardment (CIB). A device for accommodating products can be made with the possibility of rotation around the axis of the metal shaft, and in the form of a planetary mechanism that provides rotation of bulk products (such as vases, glasses, jugs, etc.) relative to its axis and axis of the shaft.

Способ и устройство реализуются следующим образом: в вакуумную камеру 1 помещают изделие, разместив его на приспособлении 5. Приспособление может иметь форму стола или специальную конструкцию под конкретное изделие. Затем проводят откачку камеры через патрубок 11 и создают в ней вакуум. Через натекатель 10 в камеру 1 вводят азот, устанавливают его давление 10^-2-10^-3 мм рт. ст. При необходимости включают механизм вращения вала. Затем от дополнительного источника питания 10 приводят в действие ускоритель 8 нейтральных частиц. Регулировкой выходных параметров ускорителя 8 в камере создают поток нейтральных частиц азота с энергией 0,5 - 6 кэВ, которым нагревают и активируют поверхность изделий в течение 0,2 15 мин. После этого на приспособление подают переменный электрический потенциал, в камере устанавливают давление азота 10^-2-5,10^-4 мм рт. ст. зажигают электрическую дугу на катоде 3 испарителя 2 и конденсируют на поверхности изделий слой покрытия в течение 0,1 10 мин при скорости роста слоя

. Скорость роста создается путем обычного регулирования величин: электрического смещения, силы тока электрической дуги и тока фокусирующей плазмооптической системы 4. Нужный цветовой тон и степень прозрачности покрытия достигаются выбором материала катода, давлением азота в процессе синтеза покрытия, режимом работы испарителей: порядком их включения и временем работы. В случае нанесения покрытия изменяющегося цвета используют рассекатель 12, который может иметь различную форму, в частности форму конуса, обращенного вершиной к испарителю. Массивные изделия перед размещением в камере нагревают до 80 150^oС с целью предотвращения возникновения в них термических напряжений в процессе нанесения покрытия.The method and device are implemented as follows: the product is placed in the vacuum chamber 1 by placing it on the fixture 5. The fixture may be in the form of a table or a special design for a specific product. Then spend pumping the chamber through the pipe 11 and create a vacuum in it. Nitrogen is introduced into the chamber 1 through the leakage 10, and its pressure is set at 10 ^-2 -10 ^-3 mm Hg. Art. If necessary, include a shaft rotation mechanism. Then, an accelerator 8 of neutral particles is driven from an additional power source 10. By adjusting the output parameters of the accelerator 8 in the chamber, a stream of neutral nitrogen particles with an energy of 0.5-6 keV is created, which is used to heat and activate the surface of the products for 0.2-15 minutes. After that, a variable electric potential is supplied to the device, a nitrogen pressure of 10 ^-2 -5.10 ^-4 mm Hg is set in the chamber. Art. ignite the electric arc on the cathode 3 of the evaporator 2 and condense the coating layer on the surface of the products for 0.1 10 min at a layer growth rate

. The growth rate is created by the usual regulation of the values of: electric displacement, current of the electric arc, and current of the focusing plasma-optical system 4. The desired color tone and degree of transparency of the coating are achieved by choosing the cathode material, nitrogen pressure during the synthesis of the coating, operation mode of the evaporators: the order of their inclusion and time work. In the case of coating of varying color, a divider 12 is used, which may have a different shape, in particular the shape of a cone facing the top of the evaporator. Massive products are heated to 80 150 ^o With before placing in the chamber in order to prevent the occurrence of thermal stresses in them during the coating process.

Технологические параметры способа определяются экспериментально в заданных пределах в зависимости от формы, объема, материала изделия, загрузки камеры и желаемого результата. Technological parameters of the method are determined experimentally within predetermined limits depending on the shape, volume, material of the product, camera loading and the desired result.

Границы изменения технологических параметров, примененные согласно данному изобретению при активации поверхности изделий, обусловлены, с одной стороны (Е 0,5 кэВ, t 0,2 мин, Р 1,10^-3 мм рт. ст.), достаточностью проявления этого эффекта, с другой (Е 6 кэВ, t 15 мин, Р 1,10^-2 мм рт. ст.), началом зрительно заметного нежелательного растравливания поверхностного слоя изделия. Заявленные пределы изменения электрического смещения при нанесении покрытия определяются со стороны минимума (30 В) достаточностью прогрева поверхностного слоя для обеспечения прочной связи между веществами покрытия и изделия, а со стороны максимума - для предотвращения возникновения высоких термических напряжений, разрушающих поверхность изделий. Указанные в изобретении пределы изменения времени нанесения покрытия определяются со стороны минимума достижением желаемой эксплуатационной характеристики покрытия (для электропроводящих покрытий это удельное электросопротивление, износостойких эффект повышения долговечности изделий, обусловленный применением покрытия, декоративных цвет и степень прозрачности), со стороны максимума отслаиванием от поверхности изделий толстых покрытий, вызванным действием в них высоких внутренних напряжений.The boundaries of the variation of the technological parameters used according to this invention when activating the surface of the products are due, on the one hand (E 0.5 keV, t 0.2 min, P 1.10 ^-3 mm Hg), the sufficiency of this effect, on the other (E 6 keV, t 15 min, P 1.10 ^-2 mm Hg), the beginning of visually noticeable unwanted etching of the surface layer of the product. The declared limits of changes in electric displacement during coating are determined from the minimum side (30 V) by the sufficiency of heating the surface layer to ensure strong bonding between the coating materials and the product, and from the maximum side to prevent the occurrence of high thermal stresses that destroy the surface of the product. The limits of change in the coating time indicated in the invention are determined from the minimum by achieving the desired performance characteristics of the coating (for electrically conductive coatings this is electrical resistivity, the wear-resistant effect of increasing the durability of products due to the use of coatings, decorative color and degree of transparency), from the maximum, peeling from the surface of thick products coatings caused by the action of high internal stresses in them.

Заявленные пределы скорости роста слоя покрытия ограничены со стороны минимума достаточностью энергии частиц, участвующих в синтезе покрытия, для формирования вещества заданного химического состава, а со стороны максимума
развитием в покрытии высоких внутренних напряжений, вызывающих его шелушение.The stated limits of the growth rate of the coating layer are limited from the minimum by the sufficiency of the energy of the particles involved in the synthesis of the coating to form a substance of a given chemical composition, and from the maximum
development in the coating of high internal stresses causing its peeling.

Применение в качестве электрического смещения переменного электрического потенциала вместо постоянного отрицательного напряжения, использование для активации поверхности моноэнергетических потоков быстрых нейтральных частиц азота в сочетании с проведением процессов активации поверхности изделия и синтеза покрытия в заявленных пределах параметров технологии позволяют исключить накопление электрического заряда на поверхности изделия из диэлектрического материала, резко снизить силу тока через изделие в процессе синтеза покрытия и получить при этом покрытие с заданными свойствами, прочно сцепленное с поверхностью изделия. The use of an alternating electric potential as an electric displacement instead of a constant negative voltage, the use of fast neutral nitrogen particles to activate the surface of monoenergetic fluxes in combination with the activation of the surface of the product and synthesis of the coating within the declared limits of the technology parameters eliminates the accumulation of electric charge on the surface of the product from a dielectric material , sharply reduce the current through the product during the synthesis of the coating I get a coating with the desired properties, firmly adhered to the surface of the product.

Примеры реализации предложенного способа на заявленном устройстве сведены в таблицу. Во всех примерах, кроме N 1, покрытия наносили на изделия, размещенные на вращающемся приспособлении. У покрытий, нанесенных в режимах, выходящих за заявленные пределы (N 19, 20), наблюдалось отслаивание покрытия от поверхности изделия. В случае примера N 19 отслаивание объясняется недостаточной эффективностью процесса активации и нагрева поверхности изделия потоком быстрых нейтральных частиц азота, связанной с их малой плотностью и энергией и малой скоростью частиц, формирующих покрытие. Покрытие, нанесенное в режиме примера N 20, оказалось слабо связанным с поверхностью вследствие сочетания малого времени активации поверхности с высоким значением скорости роста слоя покрытия и большим потенциалом электрического смещения, что привело к сочетанию недостаточности степени активации поверхности изделия с высоким уровнем внутренних напряжений в покрытии. Покрытие, приведенное в примере N 21, наносили при заземленной вторичной обмотке трансформатора, что привело к скачкообразному росту силы тока, протекающего через изделия, электрически включенные в цепь вторичной обмотки трансформатора. Большой ток вызвал поверхностный нагрев изделия и его растрескивание. Examples of the implementation of the proposed method on the claimed device are summarized in table. In all examples, except N 1, the coating was applied to products placed on a rotating device. Coatings applied in regimes beyond the declared limits (N 19, 20) exhibited peeling of the coating from the surface of the product. In the case of example No. 19, peeling is explained by the insufficient efficiency of the process of activation and heating of the product surface by a flow of fast neutral nitrogen particles, associated with their low density and energy and low speed of the particles forming the coating. The coating applied in the mode of Example No. 20 turned out to be loosely bonded to the surface due to the combination of a short surface activation time with a high growth rate of the coating layer and a large electric displacement potential, which led to a combination of insufficient activation of the surface of the product with a high level of internal stresses in the coating. The coating shown in example No. 21 was applied with a grounded secondary winding of the transformer, which led to an abrupt increase in the current flowing through products electrically connected to the secondary winding of the transformer. High current caused surface heating of the product and its cracking.

Приведенные данные подтверждают, что заявленное изобретение может найти широкое применение в различных областях народного хозяйства для производства различных изделий из диэлектрических материалов. The above data confirm that the claimed invention can be widely used in various fields of the national economy for the production of various products from dielectric materials.

Claims

1. The method of coating in vacuum, including the placement of products on the device in a vacuum chamber, application to the device of electric bias, electric arc evaporation of a cathode made of at least one metal Ti, Zr, Hf, Cr, Al, La, Eu or any alloy based on the specified metal with the formation of a stream of metal plasma, activation and heating of the surface of the products, the introduction of nitrogen into the chamber at a pressure of 10 ^-2 - 5 • 10 ^-4 mm Hg the formation of a coating layer on the surface of the product due to the interaction of metal plasma and nitrogen, characterized in that nitrogen is introduced into the chamber prior to electric arc evaporation of the cathode at a pressure of 10 ^-2 10 ^-3 mm RT. Art. create a flow of neutral gas particles with an energy of 0.5 to 5.0 keV, which activate and heat the surface of the products for 0.2 to 15.0 minutes, then electric mixing is applied to the device, and the formation of the coating layer is carried out for 0.1 to 10, 0 min at a layer growth rate of 5 40 A / s, using an alternating electric potential of 30 300 V as an electric mixing

2. A coating device comprising a vacuum chamber, in which at least one consumable cathode evaporator is placed, equipped with a focusing plasma-optical system, a device for installing products located on a metal shaft electrically isolated from the camera, an electric bias source connected to the shaft, characterized the fact that it is additionally equipped with at least one accelerator of neutral gas particles mounted on the inner wall of the chamber, connected to an additional the source of power, and the source of electrical mixing is a low voltage transformer, the non-grounded secondary winding of which is connected to the shaft.

3. The method according to p. 1, characterized in that, in order to enhance the bond of the coating with the surface, before placing massive products in a vacuum chamber they are heated in air to 80 150 ^o C.

4. The device according to p. 2, characterized in that, in order to obtain a coating of variable color, it is additionally equipped with a divider placed in the chamber between the evaporator and the product.