RU2110606C1 - Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma - Google Patents

Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma Download PDF

Info

Publication number
RU2110606C1
RU2110606C1 RU96115223A RU96115223A RU2110606C1 RU 2110606 C1 RU2110606 C1 RU 2110606C1 RU 96115223 A RU96115223 A RU 96115223A RU 96115223 A RU96115223 A RU 96115223A RU 2110606 C1 RU2110606 C1 RU 2110606C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
articles
plates
cylindrical
characterized
target
Prior art date
Application number
RU96115223A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96115223A (en
Inventor
Л.Б. Беграмбеков
С.В. Вергазов
А.М. Захаров
Original Assignee
Беграмбеков Леон Богданович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Беграмбеков Леон Богданович filed Critical Беграмбеков Леон Богданович
Priority to RU96115223A priority Critical patent/RU2110606C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110606C1 publication Critical patent/RU2110606C1/en
Publication of RU96115223A publication Critical patent/RU96115223A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ion plasma technologies of formation of protective, optical, decorative and other layers on the surface of articles made of metals, glass and ceramics; may be used in manufacture of solar-radiation absorbing devices, medical, industrial and household appliances and devices. SUBSTANCE: device has vacuum chamber; sources of working and reaction gases; circular plates installed in chamber coaxially to one another and electrically insulated; source of deposited by spraying material in the form of cylindrical target installed between plates and coaxially to them; thermal-emission cathode comprised of several modules secured over circumference to plates; annular anode installed between plates; article holder made of two electrically insulated rings, each ring secured to one of circular plates coaxially to them. Located over circumference of rings are units for fixing of articles to be treated. Device allows deposition by spraying of single or multielement coatings from material of target and its compounds, deposition by spraying assisted by ion and electron bombardment, spraying of article surface with activation of surface by sprayed atoms of target. In the course of operation, articles are rotated round their axes by special mechanism to attain uniform treatment of articles. EFFECT: extended functional potentialities of device; provision of conditions for realization by one device of different types of ion-plasma treatment; efficient use of coating material; higher economic efficiency of device; possibility of treatment of large number of long-size articles whose length equals approximately the length occupied by plasma zone. 10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области создания защитных, оптических, декоративных и иных слоев на поверхностях изделий из металла, стекла и керамики и может быть использовано при изготовлении гелиопоглощающих коллекторов, а также при изготовлении медицинских, промышленных, бытовых и т.п. The invention relates to the field of protective, optical, decorative and other layers on the surfaces of metal, glass and ceramics and may be used in the manufacture of helio-absorbent collector, as well as in the manufacture of medical, industrial, household, etc. изделий и устройств. products and devices.

Известно устройство для формирования поверхностных слоев на изделиях методом обработки в плазме газового разряда [1]. A device for forming layers on the product surface treatment method in a gas discharge plasma [1]. Оно содержит вакуумную камеру, установленные в ней анод и источник напыляемого материала, выполненный в виде твердой распыляемой мишени, соединенные с индивидуальными источниками регулируемого постоянного напряжения. It comprises a vacuum chamber defined therein an anode and a source of sputtered material formed in a solid sputtering target connected to the individual sources controlled DC voltage. Над уровнем расположения катода, анода и распыляемой мишени в вакуумной камере на горизонтальной оси соосно друг с другом расположены две круговые пластины. Above the cathode arrangement, an anode and a sputtering target in a vacuum chamber on a horizontal axis aligned with each other are arranged two circular plates. К пластинам прикреплены держатели изделий. To the plate affixed product holders. С помощью держателей напыляемые изделия укрепляются между пластинами. With holders sprayed products are strengthened between the plates. Специальный механизм обеспечивает вращение изделий во время напыления для получения равномерного покрытия. A special mechanism ensures products rotation during the deposition time to obtain a uniform coating. Отрицательный потенциал подается на держатели изделий от источника постоянного напряжения. A negative potential is applied to holders products from a DC voltage source. Это обеспечивает бомбардировку поверхности изделий ионами во время напыления, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации дефектов и улучшению структуры создаваемого покрытия. This provides ion bombardment of the surface of articles during the deposition time, which in turn leads to a decrease in the concentration of defects and improve the structure of the coating produced. К недостаткам известного устройства относится низкая эффективность использования распыляемого материала. The disadvantages of the known device provides poor efficiency of use of the spray material. Большая часть материала оседает на стенки рабочей камеры и не попадает на покрываемые изделия. Most of the material is deposited on the process chamber wall and does not get covered in the articles. В результате скорость напыления оказывается малой, процесс напыления затягивается и экономичность устройства падает. As a result, the deposition rate is small, the deposition process is delayed and the efficiency of the device decreases. Кроме того, из-за низкой скорости напыления ухудшается качество покрытия, поскольку в нем увеличивается относительное содержание атомов остаточного газа. Furthermore, due to the low deposition rate deteriorates coating quality because it increases the relative content of the residual gas atoms. На качестве покрытия отрицательно сказывается также и то обстоятельство, что устройство не позволяет варьировать температуру напыляемой поверхности и устанавливать ее оптимальной для напыления данного покрытия. At a coating affects also the fact that the device does not allow to vary the temperature of the sprayed surface and set to its optimum deposition of the coating. Наконец, в устройстве не предусмотрен напуск в рабочую камеру реакционных газов. Finally, the device does not overlap is provided in the working chamber of the reaction gases. Поэтому с его помощью невозможно получить покрытия из различных соединений. Therefore, it is impossible to obtain using coatings of different compounds.

Техническим результатом данного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, создание условий для реализации в одном устройстве различных типов ионно-плазменной обработки, эффективное использование материала покрытия, увеличение скорости напыления, повышение экономичности устройства, улучшение качества покрытия, возможность напыления покрытий из различных соединений. The technical result of the invention is to expand the functional capabilities of the device, creating the conditions for the implementation of the same device type of ion-plasma processing, efficient use of coating material, increased deposition rate, increase device efficiency, improved coating quality, the possibility of the deposition of coatings of various compounds.

Технический результат достигается тем, что устройство для формирования поверхностных слоев на изделиях методом обработки в плазме газового разряда, содержащее вакуумную камеру, установленные в ней анод и источник напыляемого материала, выполненный в виде твердой распыляемой мишени, соединенные с индивидуальными источниками регулируемого постоянного напряжения, круговые пластины, расположенные соосно друг с другом, держатели изделий, установленные на пластинах, источник постоянного напряжения для держателей изделий, источник рабоче The technical result is achieved in that the device for forming surface layers on the product processing method in a gas discharge plasma, comprising a vacuum chamber defined therein an anode and a source of sputtered material formed in a solid sputtering target connected to the individual sources controlled DC voltage, circular plate disposed coaxially with each other products holders mounted on the plates, a constant voltage source holders for articles source workers го плазмообразующего газа, соединенный с рабочим объемом вакуумной камеры, снабжено источником реакционных газов, термоэмиссионный катод соединен с источником постоянного напряжения, мишень выполнена цилиндрической и укреплена между круговыми пластинами вдоль их оси, круговые пластины электрически изолированы, держатели выполнены в виде двух электрически изолированных колец, каждое из которых прикреплено к соответствующей круговой пластине соосно с ней, а по окружности колец расположены узлы фиксации для цилиндрических изделий так of plasma gas, coupled with a working volume of the vacuum chamber, provided with a source of reaction gas, thermionic cathode is connected to a DC voltage source, the target is cylindrical and is strengthened between the circular plates along their axis, the circular plate electrically insulated holder made in the form of two electrically isolated rings each of which is attached to respective circular plate coaxial with and circumferentially disposed rings of fixation assemblies for cylindrical articles so им образом, чтобы они совместно с круговыми пластинами и изделиями формировали цилиндрическую зону зажигания разряда, анод выполнен кольцевым и установлен между круговыми пластинами соосно с ним, диаметры круговых пластин и кольцевого анода больше диаметра мишени и меньше диаметра цилиндрической зоны зажигания разряда, термоэмиссионный катод выполнен составным из нескольких модулей, каждый из которых закреплен на круговых пластинах с расположением нитей накала в пространстве между ними по окружности с диаметром, большим диаметра миш them that they together with the circular plates and articles formed cylindrical discharge ignition zone, the anode is annular and is mounted between the circular plates coaxially with it, the diameters of circular plates and the annular anode greater than the diameter of the target and less than the diameter of the cylindrical area of ​​the discharge ignition, a thermionic cathode is a composite of several modules, each of which is fixed to the rotary plates with the arrangement of the filaments in the space between them in the circle with a diameter greater than the diameter of misch ени и меньшим диаметра цилиндрической зоны зажигания разряда, при этом механизм вращения выполнен с возможностью контакта с узлами фиксации изделий для обеспечения вращения вокруг своей оси изделий, закрепленных в узлах фиксации, во время работы. tim and smaller diameter cylindrical discharge ignition zone, wherein the rotation mechanism is adapted to contact with products fixation assemblies for rotation about its axis products contained in the fixing nodes during operation. Кроме того, цилиндрическая мишень сформирована из одного или нескольких металлов или металлических сплавов. Furthermore, the cylindrical target is formed of one or more metals or metal alloys.

Для того чтобы концентрация плазмы была одинаковой во всем промежутке между анодом и катодом, кольцевой анод делается наборным и его элементы приближены к катодам. In order to plasma concentration was similar in the whole interval between the anode and the cathode, an annular anode made typesetting and its elements are close to the cathodes. Возможно также закрепление на кольцевом аноде стержней перпендикулярно его плоскости. It is also possible consolidation on the ring anode rods perpendicular to the plane. Для зажигания разряда при меньшем напряжении между анодом и катодом и для поддержания разряда при меньшем давлении рабочего газа устройство снабжают промежуточными анодами, расположенным вблизи нитей накала катода и соединенными с индивидуальным источником постоянного регулируемого напряжения. For ignition of the discharge with a lower voltage between the anode and the cathode and to maintain the discharge at a lower pressure working gas supply device intermediaries anodes arranged near the cathode filament and connected individually adjustable DC voltage source. Для предотвращения контакта плазмы, проникающей во время работы устройства за пределы области разряда, с вакуумной камерой и уменьшения нагрева последней плазмой и ее излучением, круговые пластины делают диаметром, близким диаметру цилиндрической зоны зажигания разряда. To prevent the plasma contact sent during operation outside of the discharge region, with the vacuum chamber and reducing the latter plasma heating and its radiation circular plates do diameter close to the diameter of the cylindrical discharge ignition zone. С этой целью между обрабатываемыми изделиями и стенкой вакуумной камеры устанавливают цилиндрический экран в виде одного или двух соосных металлических кожухов и, кроме того, между напыляемыми изделиями и экраном устанавливают экранные кольца, плотно примыкающие к нему. For this purpose, between the workpiece and the wall of the vacuum chamber is set cylindrical screen in the form of one or two concentric metal casings and, in addition, between the sputtered articles and TV set screen rings tightly adjacent thereto.

Узлы фиксации изделий выполнены в виде укрепленных на кольцах держателей подшипниковых узлов с установленными в них осями, для закрепления изделий, а на концах осей одного из колец держателя, противоположных концам осей для закрепления изделий, установлены крыльчатки. Nodes fixing products are formed as rings fixed on the holders with bearing assemblies installed therein axes for fixing articles, and at the ends of the axes of one of the holder rings, the opposite ends of the axles for fixing articles mounted impeller.

Механизм вращения изделий может содержать расположенный в вакуумной камере электромагнитный или магнитный привод с осью вращения и передающий элемент, выполненный в виде стержня, один конец которого закреплен на оси вращения привода, а другой установлен с возможностью поочередного контактирования с крыльчатками во время работы устройства. The mechanism may comprise a rotating articles located in a vacuum chamber or a magnetic solenoid actuator with the rotation axis and the transmission element constructed as a rod having one end fixed to the actuator axis of rotation, and the other is mounted for alternating contact with the impeller during operation. Кроме того, механизм вращения может быть выполнен в виде механического, электромагнитного или магнитного приводов, размещенных вне вакуумной камеры и вакуумного ввода, для передачи вращения в вакуумную камеру. In addition, the rotation mechanism may be formed as a mechanical, electromagnetic or magnetic drives located outside the vacuum chamber and a vacuum input, for transmitting rotation to the vacuum chamber.

С целью подогрева в процессе обработки полых цилиндрических изделий узлы фиксации изделий, расположенные на кольце держателя, противоположном кольцу с крыльчатками, выполнены в виде цилиндрических нагревателей. With a view to heating during processing of hollow cylindrical articles articles fixing nodes located on the ring holder, the ring with opposite impellers are designed as cylindrical heaters.

На фиг. FIG. 1 изображен общий вид устройства для формирования поверхностных слоев на изделиях методом обработки в плазме газового разряда, разрез; 1 is a perspective view of an apparatus for forming surface layers on the product processing method in a gas discharge plasma, the incision; на фиг.2 - сечение по AA на фиг.1. Figure 2 - a section along AA in Figure 1.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, круговые пластины 2, установленные в ней соосно друг с другом и электрически изолированные, цилиндрическую мишень 3, установленную между пластинами 2 по их оси, кольцевой анод 4, расположенный между пластинами 2 соосно с ними, термоэмиссионный катод 5, выполненный составным из нескольких модулей, закрепленных по окружности на пластинах 2, с расположением нитей накала 6 в пространстве между пластинами, держатель изделий, выполненный в виде двух электрически изолированных колец 7 и 8, каждое из которых прик The apparatus comprises a vacuum chamber 1, a circular plate 2 installed therein coaxially with each other and electrically isolated cylindrical target 3 mounted between the plates 2 in their axis, an annular anode 4, positioned between the plates 2 coaxially with them, thermionic cathode 5 is formed a composite of several modules fixed circumferentially on the plates 2, with the filament yarns located in the space 6 between the plates product holder configured as two electrically isolated rings 7 and 8, each of which prick реплено к одной из круговых пластин соосно с ними. to replay one of the circular plates coaxially with them. По окружности колец 7 и 8 расположены узлы фиксации изделий, состоящие из подшипниковых узлов 9 с проходящими внутри них осями 10. На концах осей 10, обращенных друг к другу, укрепляются изделия 11 для обработки. The circumference of the rings 7 and 8 are products fixation assemblies consisting of bearing assemblies 9 within them extending axes 10. At the ends of axles 10, facing each other, stronger product 11 for processing. Другие концы осей 10, расположенных на кольце 7, снабжены крыльчатками 12. Диаметр кольцевого анода и диаметр окружности, по которой расположены модули термоэмиссионного катода, больше диаметра кольцевой мишени и меньше диаметра окружности, определяемой поверхностями обрабатываемых изделий. Other ends of the axles 10 located on the ring 7, fitted with impellers 12. The diameter of the annular anode and the diameter of the circle on which the modules of the thermionic cathode, the diameter of a circular target and a smaller diameter of the circle defined by the surfaces of workpieces. Вакуумная камера 1 имеет вводы 13, через которые поступает рабочий и реакционный газы. The vacuum chamber 1 has an inlet 13 through which enters the working and reaction gases. Цилиндрическая мишень 3, кольцевой анод 4 и модули 5 термоэмиссионного катода соединены с индивидуальными источниками регулируемого постоянного напряжения (не показаны). The cylindrical target 3, 4 and the annular anode of the thermionic cathode modules 5 connected to the individual sources controlled DC voltage (not shown).

Механизм вращения изделий в устройстве выполнен в виде электромагнитного или магнитного привода 14 с осью вращения 15 и передающего элемента в виде стержня 16, один конец которого закреплен на оси вращения 15, а другой поочередно контактирует во время работы устройства с крыльчатками 12. При этом привод находится внутри вакуумной камеры 1 или вне ее. The mechanism of rotation manufacturing apparatus is in the form of an electromagnetic or magnetic actuator 14 with the axis of rotation 15 and the transmission element in the form of a rod 16, one end of which is fixed on the rotation axis 15, and the other alternately in contact during operation with the impeller 12. When this actuator is within the vacuum chamber 1 or outside it. В последнем случае вакуумная камера имеет вакуумный ввод 17, с помощью которого вращение подается в вакуумную камеру. In the latter case, the vacuum chamber has a vacuum port 17 by which rotation is fed into the vacuum chamber.

Цилиндрическая мишень 3 может быть сформирована из одного или нескольких металлов, таких например, как медь, железо, титан, алюминий, серебро или таких сплавов, как медь-никель, алюминий-магний, железо-хром-никель. The cylindrical target 3 may be formed of one or more metals, for example such as copper, iron, titanium, aluminum, silver or alloys such as copper-nickel, aluminum-magnesium, iron-chromium-nickel.

Кольцевой анод делается наборным с приближением его элементов (не показаны) к модулям катода или на кольцевом аноде перпендикулярно его плоскости закрепляют стержни 18. С этой же целью, а также для зажигания разряда при меньшем напряжении между анодом и катодом устройство снабжают промежуточными анодами 19 в виде металлических колец, установленных вблизи катодных модулей соосно с пластинами 2. An annular anode typesetting is approaching its elements (not shown) to the modules of the cathode or anode annular plane perpendicular to fix the rods 18. To the same end, and for discharge ignition at a lower voltage between the anode and the cathode device is provided intermediate the anodes 19 in the form of metal rings mounted near the cathode modules coaxial with the plates 2.

Цилиндрический экран 20 в виде одного или двух соосных металлических кожухов устанавливается между обрабатываемыми изделиями 11 и вакуумной камерой 1, для уменьшения нагрева последней во время работы устройства плазмой и ее излучением. A cylindrical screen 20 in the form of one or two concentric metal casings installed between the workpieces 11 and vacuum chamber 1, heating the latter to decrease during plasma device and its radiation. С этой же целью между обрабатываемыми изделиями 11 и экраном 20 устанавливают экранные кольца 21, плотно примыкающие к нему. With the same purpose between the workpieces 11 and 20 sets the display screen ring 21, closely adjacent thereto.

На кольце 8 держателя укреплены цилиндрические нагреватели 22, на которые надевают изделия 11 с возможностью свободного поворачивания каждого изделия вокруг нагревателя во время работы устройства. In the holder ring 8 fastened cylindrical heaters 22, which are put on article 11 in a freely rotating each product around the heater during operation.

Устройство работает следующим образом. The apparatus operates as follows. В вакуумную камеру 1 устанавливают мишень и обрабатываемые изделия. The vacuum chamber 1 is set and the target workpieces. Вакуумную камеру откачивают до давления 10 -3 Па и в нее через вводы 13 напускают рабочий плазмообразующий газ - аргон и при необходимости реакционные газы, например азот N 2 , метан CH 4 . The vacuum chamber was evacuated to a pressure of 10 -3 Pa and in through inlets 13 let in the plasma working gas - argon and, if necessary, the reaction gases, such as nitrogen N 2, methane CH 4. Затем накаливают вольфрамовые нити накала 6 модулей 5 термоэмиссионного катода и подают соответствующие потенциалы: 50 В на катод, +200В на промежуточный анод 19, +350 В на анод 4. В пространстве, ограниченном мишенью 3, обрабатываемыми изделиями 11 и круговыми пластинами 2, загорается газовый разряд. Then, an incandescent tungsten filament 6 modules 5 thermionic cathode and the corresponding potentials supplied: 50 V to the cathode, + 200V to the intermediate plate 19, 350 V on the anode 4. In the space limited by the target 3, the workpieces 11 and the circular plates 2, lights gas discharge.

В первый период горения разряда изделия находятся под плавающим потенциалом. In the first period of the discharge of combustion products are at a floating potential. Они нагреваются до 200-250 o C и происходит очистка и обезгаживание их поверхности благодаря электромагнитному излучению плазмы и потокам ионов и электронов плазмы, приходящих на их поверхность. They are heated to 200-250 o C and is cleaned and degassed their surface due to electromagnetic radiation and the plasma ion flux and plasma electrons arriving at its surface. Затем на мишень подается отрицательный потенциал -600-1000 В. Ионы плазмы начинают распылять материал мишени. Then, on the target, a negative potential -600-1000 V. Plasma ions begin spraying target material. Распыленные частицы достигают поверхность изделий и формируют покрытие. The atomized particles reach the surface of the articles and form the coating.

Если мишень сделана составной из нескольких металлов или их сплавов, то на поверхности изделий можно получить покрытие из металлических сплавов, в том числе таких, которые невозможно создать методами металлургии, например сплавы медь-железо, алюминий-золото. If the target is made from a composite of several metals or alloys thereof, the articles on the surface can be a coating of metal alloys, including those that can not create metallurgy techniques, for example copper-iron alloys, aluminum-gold.

Если на поверхность изделий подается отрицательный потенциал - 100 o C1000В, то происходит ее бомбардировка ионами плазмы, которая может осуществляться в отсутствии напыления или совместно с напылением распыляемого с мишени материала. If the surface of the negative potential supplied products - 100 o C1000V, then its bombardment takes place by plasma ions, which can be carried out in the absence of co-deposition or sputtering with a target material sputtered. При этом изменяется состав и физико- механические свойства поверхности и повышается адгезия покрытия, увеличивается ее плотность, уменьшается пористость, уменьшается величина кристаллических зерен покрытия. This changes the composition and physico-mechanical properties and improved surface coating adhesion, increases its density, reduced porosity, decreases the magnitude of the crystal grains of the coating. Например, при бомбардировке стальных изделий ионами азота, напускаемого в устройство в качестве реакционного газа, удается повысить поверхностную твердость изделий. For example, when bombarded with nitrogen ions steel products, filled in an apparatus as the reaction gas, it is possible to increase the surface hardness of the product. При бомбардировке поверхности медного изделия ионами аргона и одновременном осаждении на поверхность атомов никеля, хрома или железа удавалось получить поверхность с развитым рельефом. When the surface is bombarded by argon ions of the copper product and simultaneous deposition of nickel atoms on the surface, chromium or iron could be obtained with the developed surface relief. Такие поверхности обладают селективными оптическими свойствами и повышенными автоэмиссионными свойствами. Such surfaces have selective optical properties and enhanced field emission properties.

Если изделие находится под плавающим потенциалом, то его поверхность подвергается облучению ионами и электронами плазмы. If the product is at a floating potential, then its surface is irradiated by ions and electrons of the plasma. В этом режиме покрытие с высокой адгезией наносится не только на металлические, но и на диэлектрические поверхности: стекло, керамику. In this mode of coating with high adhesion is applied not only on metal, but also on the surface of the dielectric glass, and ceramics.

Для равномерной обработки поверхности изделия в процессе работы устройства поворачиваются в узлах крепления при помощи механизма вращения. For uniform treatment of the surface of the device during operation are rotated in the fastening units by means of the rotation mechanism.

Если обработке подвергаются полые изделия из высокотемпературных материалов: кварц, керамика, тугоплавкие металлы для создания высококачественного покрытия или развития рельефа ионной бомбардировкой, изделие во время обработки дополнительно нагревают. If subjected to processing hollow bodies of high-temperature materials: quartz, ceramics, refractory metals to produce a high quality coating or topography of ion bombardment, the product during processing is further heated.

Введение в устройство источника реакционных газов позволяет получать на изделиях слои окислов, нитридов, карбидов и т.п. Introduction to the reaction gas supply device allows to obtain products in layers of oxides, nitrides, carbides, etc. Это значительно расширяет функциональные возможности устройства. This greatly extends the functionality of the device.

Расположение анода и катода, а соответственно и зоны горения разряда внутри цилиндрической области, ограниченной напыляемыми изделиями, и фиксация распыляемой мишени в ее центре позволяет в максимальной степени использовать распыляемые с мишени потоки частиц, сократить длительность процесса напыления и в конечном счете повысить экономичность устройства. Location of the anode and cathode, respectively, and a combustion zone within the cylindrical discharge region bounded sputtered products, and fixing the sputtering target at its center to make maximum use of the particles sputtered from the target flows, to reduce the duration of deposition and ultimately increase the device efficiency.

Выполнение катода в виде нескольких модулей, закрепленных на круговых пластинах на периферии зоны горения разряда и использование наборного кольцевого анода с приближением его элементов к модулям катода, позволяет улучшить условия горения и получить более равномерный разряд. Execution of the cathode in the form of several modules attached to the rotary plates at the periphery of the discharge zone and using typesetting annular anode approached its elements the modules cathode improves the combustion conditions and obtain a more uniform discharge. С этой же целью на кольцевом аноде перпендикулярно его плоскости закрепляют стержни. With the same purpose on the annular anode, perpendicularly to the plane of rods is fixed.

Применение источника постоянного напряжения для эмиссионного катода обеспечивает постоянный потенциал на катоде. Application of a DC voltage source for emission cathode provides a constant potential on the cathode. Поэтому оказываются постоянными потенциал плазмы и энергия ионов плазмы, бомбардирующих мишень и напыляемую поверхность. Therefore, it is constant plasma potential and the energy of the plasma ions that bombard the target and the sprayed surface. Это позволяет ускорить процесс распыления и формирования покрытия и улучшить качество покрытия. This speeds up the process of atomization and coating formation and improve coating quality.

Целый ряд положительных эффектов достигается благодаря эффективному ограничению области разряда совокупностью элементов устройства, таких как круговые пластины, экранные кольца, держатели, узлы фиксации, экран. A number of positive effects is achieved due to the effective discharge area limiting device set of elements such as a circular plate, screen ring holder fixing nodes screen. Их использование позволяет повысить газовую экономичность устройства, уменьшить мощность источников питания катода и анода, необходимую для создания плазмы нужных параметров, исключить взаимодействие плазмы с вакуумной камерой, предотвратить ее загрязнение продуктами распыления стенки и, наконец, уменьшить нагрев стенки плазмой, соответственно снизить требования к ее охлаждению. Their use allows to increase the gas efficiency of the device, to reduce power sources cathode power and anode necessary for creating a plasma relevant parameters, eliminate the interaction of the plasma with the vacuum chamber, prevent its contamination products wall sputtering and finally, to reduce the heating wall of the plasma, respectively, reduce the requirements for its cooling.

Электрическая изоляция ограничивающих область разряда и контактирующих с плазмой элементов установки, таких как круговые пластины, держатели, узлы фиксации замедляет уход ионов из плазмы, предотвращает их распыление и способствует повышению потенциала плазмы. Electrical insulation limiting the discharge region and in contact with the plasma installation elements such as a circular plate holder fixing nodes slows ion loss from a plasma prevents spraying and enhances the plasma potential. В результате ускоряется распыление мишени, а покрытие оказывается более чистым. As a result of sputtering the target is accelerated, and the coating is more pure.

В тех случаях, когда необходимо обработать сравнительно короткие изделия или часть длинномерных изделий, выбирают мишень меньших размеров и круговые пластины сближают на соответствующее расстояние. In cases where it is necessary to process relatively short articles or part of long products, choose a smaller target and circular plates bring together the appropriate distance. В результате плазма формируется в меньшем объеме, повышается ее плотность, скорость распыления, возрастает экономичность устройства. As a result, plasma is formed in a smaller volume, increases its density, spray rate, economical device increases.

Claims (10)

1. Устройство для формировании поверхностных слоев на изделиях методом обработки в плазме газового разряда, содержащее вакуумную камеру, установленные в ней анод и источник напыляемого материала, выполненный в виде твердой распыляемой мишени, соединенные с индивидуальными источниками регулируемого постоянного напряжения, круговые пластины, расположенные соосно одна другой, держатели изделий, установленные на пластинах, источник постоянного напряжения для держателей изделий, механизм вращения изделий, источник рабочего плазмообразу 1. An apparatus for forming surface layers on the product by treatment in a gas discharge plasma, comprising a vacuum chamber defined therein an anode and a source of sputtered material formed in a solid sputtering target connected to the individual sources controlled DC voltage, circular plates disposed coaxially one another product holder mounted on the plates, a constant voltage source holders for articles, products rotation mechanism, a source of plasma forming working щего газа, соединенный с рабочим объемом вакуумной камеры, отличающееся тем, что оно снабжено источником реакционных газов, термоэмиссионный катод соединен с источником постоянного напряжения, мишень выполнена цилиндрической и укреплена между круговыми пластинами вдоль их оси, круговые пластины электрически изолированы, держатели выполнены в виде двух электрически изолированных колец, каждое из которых прикреплено к соответствующей круговой пластине соосно с ней, а по окружности колец расположены узлы фиксации для цилиндрических из -gas, coupled with a working volume of the vacuum chamber, characterized in that it is provided with a source of reaction gas, thermionic cathode is connected to a DC voltage source, the target is cylindrical and is strengthened between the circular plates along their axis, the circular plate electrically insulated holder made in the form of two electrically isolated rings, each of which is attached to respective circular plate coaxial with and circumferentially disposed rings of fixation assemblies of cylindrical делий таким образом, чтобы они совместно с круговыми пластинами и изделиями формировали цилиндрическую зону зажигания разряда, анод выполнен кольцевым и установлен между круговыми пластинами соосно им, диаметры круговых пластин и кольцевого анода больше диаметра мишени и меньше диаметра цилиндрической зоны зажигания разряда, термоэмиссионный катод выполнен составным из нескольких модулей, каждый из которых закреплен на круговых пластинах с расположением нитей накала в пространстве между ними по окружности с диаметром, большим диаме dely so that they together with the circular plates and articles formed cylindrical discharge ignition zone, the anode is annular and is mounted between the circular plates coaxially to them, the diameters of circular plates and the annular anode greater than the diameter of the target and less than the diameter of the cylindrical area of ​​the discharge ignition, a thermionic cathode is a composite of several modules, each of which is fixed to the rotary plates with the arrangement of the filaments in the space between them in the circle with a diameter greater Diamé ра мишени и меньшим диаметра цилиндрической зоны зажигания разряда, при этом механизм вращения выполнен с возможностью контакта с узлами фиксации изделий. pa target and a smaller diameter cylindrical discharge ignition zone, wherein the rotation mechanism is adapted to contact with products fixing nodes.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрическая мишень сформирована из одного или нескольких металлов или металлического сплава. 2. Device according to claim 1, characterized in that the cylindrical target formed from one or more metal or metal alloy.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевой анод сделан наборным. 3. A device according to claim 1, characterized in that the annular anode made typesetting.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на кольцевом аноде перпендикулярно его плоскости закреплены стержни. 4. The apparatus according to claim 1, characterized in that the annular anode is mounted perpendicularly to the plane of the rods.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено промежуточными анодами, расположенными вблизи нитей накала катода и соединенными с индивидуальным источником постоянного регулируемого напряжения. 5. The apparatus according to claim 1, characterized in that the device is provided intermediate the anodes arranged near the cathode filament and connected individually adjustable DC voltage source.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что круговые пластины выполнены с диаметром, близким диаметру цилиндрической зоны зажигания разряда, между обрабатываемыми изделиями и стенкой вакуумной камеры установлен цилиндрический экран в виде одного или двух соосных металлических кожухов, а между изделиями и экраном установлены плотно примыкающие к экрану экранные кольца. 6. The apparatus according to claim 1, characterized in that the plates are circular with a diameter close to the diameter of the cylindrical discharge ignition area, between the workpieces and the vacuum chamber wall of a cylindrical screen in the form of one or two concentric metal casings and between the products and the screen set closely adjacent the screen, the screen ring.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узлы фиксации изделий выполнены в виде укрепленных на кольцах держателей подшипниковых узлов с установленными в них осями для закрепления изделий, при этом на концах осей одного из колец держателя, противоположных концам осей для закрепления изделий, установлены крыльчатки. 7. The apparatus according to claim 1, characterized in that the locking components are formed as products fortified holders on rings with bearing assemblies installed therein axes for fastening articles, wherein at the ends of the axes of one of the holder rings, the opposite ends of the axles for fastening products mounted impeller.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что механизм вращения изделий содержит расположенный в вакуумной камере электромагнитный или магнитный привод с осью вращения и передающий элемент, выполненный в виде стержня, один конец которого закреплен на оси вращения привода, а другой установлен с возможностью поочередного контактирования с крыльчатками во время работы устройства. 8. The apparatus according to claim 7, characterized in that the product comprises a rotation mechanism disposed in the vacuum chamber, an electromagnetic or a magnetic actuator with the rotation axis and the transmission element constructed as a rod having one end fixed to the actuator axis of rotation, and the other is mounted for alternately contacting the impellers during operation of the device.
9. Устройство по любому из пп.1 и 6, отличающееся тем, что механизм вращения содержит механический, электромагнитный или магнитный привод, размещенный вне вакуумной камеры, и вакуумный ввод для передачи вращения в вакуумную камеру. 9. An apparatus according to any of claims 1 to 6, characterized in that the rotation mechanism comprises a mechanical, electromagnetic or magnetic actuator, disposed outside the vacuum chamber and a vacuum port for transmitting rotation in the vacuum chamber.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что узлы фиксации изделий, расположенные на кольце держателя, противоположном кольцу с крыльчатками, выполнены в виде цилиндрических нагревателей. 10. The apparatus of claim 7, characterized in that the products fixing nodes located on the holder ring opposite to the ring with impellers, are in the form of cylindrical heaters.
RU96115223A 1996-07-25 1996-07-25 Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma RU2110606C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96115223A RU2110606C1 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96115223A RU2110606C1 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2110606C1 true RU2110606C1 (en) 1998-05-10
RU96115223A RU96115223A (en) 1998-11-27

Family

ID=20183813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96115223A RU2110606C1 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for deposition of surface layers on articles by method of treatment with gas-discharge plasma

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110606C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6820676B2 (en) 1999-11-19 2004-11-23 Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. Endoluminal device exhibiting improved endothelialization and method of manufacture thereof
US7704274B2 (en) 2002-09-26 2010-04-27 Advanced Bio Prothestic Surfaces, Ltd. Implantable graft and methods of making same
RU2487964C1 (en) * 2012-04-09 2013-07-20 Виктор Никонорович Семенов Method of machining of magazine surfaces
US8641754B2 (en) 2000-11-07 2014-02-04 Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. a wholly owned subsidiary of Palmaz Scientific, Inc. Endoluminal stent, self-supporting endoluminal graft and methods of making same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GB, патент, 2141442, кл. C 23 C 13100, 1984. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6820676B2 (en) 1999-11-19 2004-11-23 Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. Endoluminal device exhibiting improved endothelialization and method of manufacture thereof
US9284637B2 (en) 1999-11-19 2016-03-15 Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd., A Wholly Owned Subsidiary Of Palmaz Scientific, Inc. Implantable graft and methods of making same
US8641754B2 (en) 2000-11-07 2014-02-04 Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. a wholly owned subsidiary of Palmaz Scientific, Inc. Endoluminal stent, self-supporting endoluminal graft and methods of making same
US7704274B2 (en) 2002-09-26 2010-04-27 Advanced Bio Prothestic Surfaces, Ltd. Implantable graft and methods of making same
US10465274B2 (en) 2002-09-26 2019-11-05 Vactronix Scientific, Llc Implantable graft and methods of making same
RU2487964C1 (en) * 2012-04-09 2013-07-20 Виктор Никонорович Семенов Method of machining of magazine surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3540993A (en) Sputtering apparatus
CA2174507C (en) A method and an apparatus for generation of a discharge in own vapors of a radio frequency electrode for sustained self-sputtering and evaporation of the electrode
US5204144A (en) Method for plasma deposition on apertured substrates
US5334302A (en) Magnetron sputtering apparatus and sputtering gun for use in the same
EP0328033B1 (en) Thin film forming apparatus and ion source utilizing plasma sputtering
Gudmundsson et al. High power impulse magnetron sputtering discharge
KR100396456B1 (en) High target utilization magnetic arrangement for a truncated conical sputtering target
US4116791A (en) Method and apparatus for forming a deposit by means of ion plating using a magnetron cathode target as source of coating material
US7879203B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition
US4853250A (en) Process of depositing particulate material on a substrate
US5108574A (en) Cylindrical magnetron shield structure
US6740393B1 (en) DLC coating system and process and apparatus for making coating system
US4992153A (en) Sputter-CVD process for at least partially coating a workpiece
EP0511153A1 (en) Plasma enhancement apparatus and method for physical vapor deposition
US4151325A (en) Titanium nitride thin films for minimizing multipactoring
US4749587A (en) Process for depositing layers on substrates in a vacuum chamber
US5855686A (en) Method and apparatus for vacuum deposition of highly ionized media in an electromagnetic controlled environment
US6365011B1 (en) Diffusion coating applied by magnetron sputtering
US5478608A (en) Arc assisted CVD coating method and apparatus
EP0792572B1 (en) An apparatus for generation of a linear arc discharge for plasma processing
RU2472869C2 (en) Vacuum treatment plant and method of vacuum treatment
US7327089B2 (en) Beam plasma source
US4389299A (en) Sputtering device
US6599399B2 (en) Sputtering method to generate ionized metal plasma using electron beams and magnetic field
US6036828A (en) Apparatus for steering the arc in a cathodic arc coater