RU2296182C2 - Installation for applying coatings in vacuum - Google Patents
Installation for applying coatings in vacuum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296182C2 RU2296182C2 RU2005113496/02A RU2005113496A RU2296182C2 RU 2296182 C2 RU2296182 C2 RU 2296182C2 RU 2005113496/02 A RU2005113496/02 A RU 2005113496/02A RU 2005113496 A RU2005113496 A RU 2005113496A RU 2296182 C2 RU2296182 C2 RU 2296182C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carrier
- containers
- coatings
- possibility
- drum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано для нанесения защитных, упрочняющих и декоративных покрытий на изделия различного назначения, причем оно успешно реализует возможность нанесения покрытия точно на выбранные участки поверхности изделий.The invention relates to a device for coating in a vacuum and can be used for applying protective, hardening and decorative coatings on products for various purposes, and it successfully implements the ability to coat precisely on selected surface areas of the products.
Известна установка для вакуумного напыления магнетронного типа, которая предназначена для одновременного нанесения покрытий на большое число подложек или изделий, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру с центральным цилиндрическим катодом и вспомогательными цилиндрическими катодами, расположенными по окружности на расстоянии от центрального катода (заявка на европейский патент №0119631, МПК С 23 С 15/00, 1984 г.) - аналог.A known installation for vacuum deposition of a magnetron type, which is designed for simultaneous coating on a large number of substrates or products, containing a cylindrical vacuum chamber with a central cylindrical cathode and auxiliary cylindrical cathodes located circumferentially at a distance from the central cathode (European patent application No. 0119631, IPC С 23
В известной установке держатель изделий размещен так, что обрабатываемые изделия размещены между центральным и вспомогательными катодами. Держатель содержит опоры для изделий, которые располагаются по окружности вокруг центрального катода и могут одновременно вращаться вокруг оси и совершать орбитальное движение относительно центрального катода.In a known installation, the product holder is placed so that the workpiece is placed between the central and auxiliary cathodes. The holder contains supports for products that are located around the circumference around the Central cathode and can simultaneously rotate around the axis and make orbital motion relative to the Central cathode.
К недостаткам известной установки можно отнести следующее:The disadvantages of the known installation include the following:
- невозможность нанесения покрытий на изделия сложной формы, такие как шар, конус, различные полые тела и т.д.- the impossibility of coating on products of complex shape, such as a ball, cone, various hollow bodies, etc.
- неравномерность покрытия по толщине на всей поверхности изделия, что ведет к увеличению брака за счет загрязнения изделий;- uneven coating over the thickness on the entire surface of the product, which leads to an increase in marriage due to contamination of the products;
- невозможность нанесения покрытий на отдельные участки изделия.- the impossibility of coating certain parts of the product.
Известна установка для нанесения покрытий в вакууме, содержащая размещенные в вакуумной камере магнетроны, связанные с корпусом камеры, и поворотный барабан с изделиями, которые крепятся к барабану (патент РФ №2024647, МКИ5 С 23 С 14/35, опубл. 15.12.94 г., БИ №23) - прототип.A known installation for coating in vacuum, containing placed in a vacuum chamber magnetrons associated with the housing of the chamber, and a rotary drum with products that are attached to the drum (RF patent No. 2024647, MKI5 23
Данная установка не позволяет получить равномерное покрытие с высокими прочностными характеристиками и высокой адгезией только на части изделия или ступенчатое покрытие на изделии.This installation does not allow to obtain a uniform coating with high strength characteristics and high adhesion only on parts of the product or step coating on the product.
Задачей заявляемого изобретения является возможность нанесения покрытий только на отдельные участки поверхности изделия или получение ступенчатых покрытий, а также возможность последовательного нанесения покрытия на все изделие путем последовательного нанесения его на различные участки поверхности изделия при обеспечении высоких прочностных характеристик покрытия и высокой адгезии покрытия, а кроме того, возможность одновременной обработки большого числа напыляемых изделий.The objective of the invention is the ability to apply coatings only on certain parts of the surface of the product or to obtain step coatings, as well as the ability to sequentially coat the entire product by sequentially applying it to various parts of the surface of the product while ensuring high strength characteristics of the coating and high adhesion of the coating, and in addition The ability to simultaneously process a large number of sprayed products.
Технический результат достигается тем, что установка для нанесения покрытий в вакууме содержит корпус вакуумной камеры, магнетроны, включающие мишень и магнитную систему, и поворотный барабан для размещения обрабатываемых изделий, причем внутренняя поверхность барабана снабжена конструктивными элементами, выполненными с возможностью размещения между ними и закрепления на барабане и/или конструктивных элементах, по меньшей мере, одного носителя, предназначенного для размещения в нем контейнеров с обрабатываемыми изделиями, причем контейнеры выполнены с возможностью нанесения покрытий только на выбранные участки поверхности изделий и расположены в носителе один над другим с возможностью их фиксации в последних, а количество контейнеров, размещенных в носителе выбирают таким, чтобы самый верхний контейнер носителя располагался вне зоны напыления.The technical result is achieved by the fact that the installation for coating in vacuum contains a vacuum chamber body, magnetrons, including a target and a magnetic system, and a rotary drum for accommodating the workpieces, the inner surface of the drum provided with structural elements made with the possibility of placement between them and fixing on drum and / or structural elements of at least one carrier designed to accommodate containers with processed products, and the containers are capable of coating only selected portions of the surface of the products and are arranged one above the other in the carrier with the possibility of their fixation in the latter, and the number of containers placed in the carrier is selected so that the uppermost carrier container is located outside the spray zone.
Для достижения оптимального результата:To achieve the best result:
- в установке носитель с размещенными в нем контейнерами дополнительно могут закрывать тепловым экраном с прорезями, расположение которых совпадает с прорезями в контейнерах;- in the installation, the carrier with the containers placed in it can additionally be closed with a heat shield with slots, the location of which coincides with the slots in the containers;
- в установке носитель может крепиться на барабане с помощью крепежных элементов, например штырей, выполненных в его верхней и нижней частях;- in the installation, the carrier can be mounted on the drum using fasteners, such as pins, made in its upper and lower parts;
- в установке контейнеры могут располагаться в выполненных в носителе пазах;- in the installation, the containers can be located in the grooves made in the carrier;
- в установке носитель может быть дополнительно снабжен защитными элементами;- in the installation of the medium may be additionally equipped with protective elements;
- в установке дополнительные защитные элементы могут быть выполнены в виде пластин;- in the installation, additional protective elements can be made in the form of plates;
- в установке элементы носителя и/или контейнеры могут быть выполнены из нержавеющей стали.- in the installation, the media elements and / or containers can be made of stainless steel.
На фиг.1-3 представлены чертежи, иллюстрирующие заявляемое решение.Figure 1-3 presents drawings illustrating the claimed solution.
На фиг.1 - схема вакуумной установки для нанесения покрытия, на фиг.2 - носители с размещенными в них обрабатываемыми изделиями, на фиг.3 - конструктивная схема магнитронной распылительной системы.Figure 1 - diagram of a vacuum installation for coating, figure 2 - media with placed in them processed products, figure 3 is a structural diagram of a magnetron spray system.
Установка содержит корпус 1, в котором размещены магнетроны 2 и 3, содержащие водоохлаждаемый катодный блок 4, на котором с обеспечением хорошего теплового и электрического контакта установлена мишень 5 из распыляемого материала. Под катодным блоком находится магнитная система 6, а вблизи мишени 5 - анодный блок 7. Между катодным 4 и анодным 7 блоками подается напряжение от источника питания 8. Обрабатываемые изделия 9 устанавливаются в контейнеры 10, закрепляются на носителе 11, который с свою очередь крепится к барабану 12 непосредственно или к конструктивным элементам, например стойкам 13. В установке носитель 11 может быть дополнительно закрыт тепловым экраном 14 с прорезями, которые совпадают с прорезями, выполненными в контейнерах, и не препятствуют нанесению покрытий на выбранную часть поверхности обрабатываемых изделий, а предназначен для предохранения обрабатываемых изделий от воздействия высокой температуры. Носитель 11 может крепиться к барабану 12 при помощи крепежных элементов, например штырей 15 и 16. Контейнеры 10 в свою очередь устанавливаются в паз или пазы, выполненные в носителе 11, и фиксируются на носителе 11, например, при помощи штырей 17 и 18. В установке носитель 10 может быть дополнительно снабжен защитными элементами, например пластинами 19 и 20, предназначенными для дополнительной защиты тех частей поверхности обрабатываемых деталей на которые в дальнейшем будут наноситься такие же или другие покрытия. Это вызвано тем, что при повторном нанесении покрытия на часть поверхности, на которую случайно уже было частично нанесено покрытие в результате ее недостаточной изоляции, адгезионные свойства таких покрытий резко снижаются, что приводит к резкому снижению качества покрытия и его долговечности. Установка имеет систему нагрева 22, систему напуска рабочего газа 23 с регулятором расхода 24 и систему откачки (на чертежах не показана).The installation comprises a housing 1, in which
Действие магнетронного распылителя основано на распылении материала мишени 5 катода 4 при его бомбардировке ионами рабочего газа, образующимися в плазме аномально тлеющего разряда. Возникающая при этом вторичная эмиссия поддерживает разряд и обуславливает распыление материала мишени 5 катода 4. Магнетронная распылительная система является одной из разновидностей схем диодного распыления. Основные элементы магнетронной распылительной системы: мишень 5, катод 4, анод 7 и магнитная система 6 предназначены для локализации плазмы у поверхности мишени 5 катода 4, который охлаждается проточной водой, поступающей по трубопроводу. На катод подается постоянное напряжение (300-800 В) через клемму от источника питания, под катодом 4 расположена магнитная система 6, состоящая из центрального и периферийных постоянных магнитов, расположенных на основании из магнитомягкого материала (на чертежах не показаны). Все элементы смонтированы в корпусе 1, присоединенном к вакуумной камере 25.The action of the magnetron atomizer is based on the sputtering of the
Основными преимуществами магнетронного способа напыления являются, как известно, высокая скорость нанесения пленки и точность состава распыляемого материала в покрытии, а также то, что конструкции магнетронов позволяют осуществить нанесение покрытий на определенные участки поверхности изделий, что ускоряет процесс нанесения покрытий и повышает его технологичность.The main advantages of the magnetron sputtering method are, as you know, the high speed of film deposition and the accuracy of the composition of the sprayed material in the coating, as well as the fact that the design of the magnetrons allows coating on certain parts of the surface of the product, which speeds up the coating process and increases its manufacturability.
Установка для нанесения покрытия в вакууме работает следующим образом.Installation for coating in vacuum works as follows.
Обрабатываемые изделия 9 устанавливаются в контейнеры 10, выполненные с прорезью или прорезями в тех местах, на которые должно быть нанесено покрытие, все остальные части поверхности обрабатываемых изделий 9 закрываются или дополнительными пластинами 19 и 20 или стенками самих контейнеров 10. Контейнеры 10 устанавливают в пазы, выполненные в носителе 11 и фиксируются при помощи штырей 17 и 18. Носитель 11 закрепляют на барабане 12 (или на стойках 13) вакуумной камеры 25 при помощи штырей 15 и 16. В случае необходимости носитель 11 дополнительно закрывают тепловым экраном 14 и/или пластинами 19 и 20.The processed
Производится откачка воздуха, а затем нагрев вакуумной камеры 25, в которой установлен барабан 12 с обрабатываемыми изделиями 9 и напуск рабочей среды под определенным давлением при помощи системы напуска 23. После нанесения покрытия установка останавливается и в нее осуществляется напуск атмосферы, после чего контейнеры 10 с изделиями 9 вынимаются и, в случае необходимости нанесения покрытий на другие участки их поверхности, устанавливаются в другие контейнеры с прорезями, после чего операции нанесения покрытия повторяются.The air is pumped out and then the vacuum chamber 25 is heated, in which the drum 12 with the processed
Пример.Example.
Необходимо нанести покрытие из серебра только на пазы замков лопаток компрессора, изготовленных в соответствии с техническими условиями из сплава ЭП-718ИД, при этом исходя из условий работы лопаток компрессора толщина покрытия должна составлять 3-4 мкм, а покрытие должно соответствовать требованиям нормативно-технической документации по качеству.It is necessary to apply a coating of silver only on the grooves of the locks of the compressor blades made in accordance with the technical specifications of the EP-718ID alloy, and based on the operating conditions of the compressor blades, the coating thickness should be 3-4 microns, and the coating should comply with the requirements of regulatory and technical documentation by quality.
Лопатки компрессора были установлены в контейнеры, в которых были выполнены прорези в зоне расположения пазов замков лопаток, позволяющие нанести покрытия только на пазы замков лопаток, и закреплены на носителях один над другим. Причем общее число контейнеров выбирали таким образом, чтобы верхний открытый контейнер располагался вне зоны напыления, а количество обрабатываемых изделий в каждом контейнере выбирали исходя из размеров обрабатываемых изделий и габаритов носителя (или носителей) и их количества, а также от размеров барабана. В данном случае число носителей - не более 20, контейнеров - 10, а число обрабатываемых изделий в каждом контейнере - 5. После этого носители устанавливали и закрепляли на барабане, например, по направляющим и помещали в вакуумную камеру. В данном случае с учетом того, что лопатки изготовлены из жаропрочного сплава, а серебро является тугоплавким материалом, дополнительный тепловой экран не использовали, а использовали только пластины, позволяющие закрыть боковые поверхности контейнеров.The compressor blades were installed in containers in which slots were made in the area of the location of the grooves of the padlocks of the blades, allowing coating only on the grooves of the padlocks of the blades, and mounted on carriers one above the other. Moreover, the total number of containers was chosen so that the upper open container was located outside the spraying zone, and the number of processed products in each container was selected based on the dimensions of the processed products and the dimensions of the carrier (or carriers) and their number, as well as the size of the drum. In this case, the number of carriers is not more than 20, the containers are 10, and the number of processed products in each container is 5. After that, the carriers were installed and fixed on a drum, for example, along guides and placed in a vacuum chamber. In this case, given the fact that the blades are made of a heat-resistant alloy, and silver is a refractory material, we did not use an additional heat shield, but only plates were used to close the side surfaces of the containers.
На катод магнетрона по отношению к заземленному аноду подавали напряжение 600 В. Распыление материала мишени катода происходило путем ее бомбардировки ионами рабочего газа, в данном случае аргона, а в качестве материала мишени-катода использовали серебро с чистотой 99,99%. Напуск газа в вакуумную камеру осуществляли при помощи регулятора расхода газа, входящего в состав системы напуска.A voltage of 600 V was applied to the magnetron cathode with respect to the grounded anode. The cathode target material was sprayed by its bombardment by working gas ions, in this case argon, and 99.99% pure silver was used as the cathode target material. Gas inlet into the vacuum chamber was carried out using the gas flow regulator, which is part of the inlet system.
После загрузки изделий в установку и размещения их в вакуумной камере проводилась откачка камеры до давления 5×10-2 Па. После чего включался напуск рабочего газа, а именно аргона со скоростью, определяемой давлением в вакуумной камере, а после стабилизации процесса подачи аргона включались магнетронные распылители при значениях тока и рабочего напряжения магнетронов в интервалах от 0,5-2,0 А и 300-550 В соответственно. Процесс нанесения покрытия осуществляли в вакуумной камере без вынимания из нее изделий до окончания процесса обработки. После окончания заданного количества циклов перемещения обрабатываемых изделий в вакуумной камере, которое заняло около 40 минут, что зависит от необходимой толщины покрытия, установка автоматически отключается и в нее производится напуск атмосферы.After loading the products into the installation and placing them in a vacuum chamber, the chamber was pumped out to a pressure of 5 × 10 -2 Pa. After that, the inlet of the working gas was turned on, namely argon at a speed determined by the pressure in the vacuum chamber, and after the stabilization of the argon supply process, magnetron sprays were turned on at values of the current and operating voltage of the magnetrons in the ranges from 0.5-2.0 A and 300-550 In accordingly. The coating process was carried out in a vacuum chamber without removing products from it until the end of the processing process. After the end of a given number of cycles of movement of the processed products in a vacuum chamber, which took about 40 minutes, which depends on the required coating thickness, the installation is automatically turned off and the atmosphere is let into it.
После чего изделия доставали из вакуумной установки и подвергали контролю. В результате контроля было установлено, что покрытие было нанесено только на пазы замков лопаток, с небольшим наличием покрытия на внутренней поверхности полки и наличием интерференционного слоя в виде цветов побежалости на всей поверхности хвостовика, что является допустимым, так как указанные поверхности не будут в дальнейшем подвергаться нанесению на них других покрытий без предварительной обработки и наличие следов покрытий в указанных местах не повлияет на работоспособность лопаток.After that, the products were removed from the vacuum unit and subjected to control. As a result of the control, it was found that the coating was applied only to the grooves of the locks of the blades, with a small coating on the inner surface of the shelf and the presence of an interference layer in the form of discolouration colors on the entire surface of the shank, which is acceptable, since these surfaces will not be exposed applying to them other coatings without preliminary treatment and the presence of traces of coatings in these places will not affect the performance of the blades.
Результаты контроля также показали, что толщина покрытий составила на изделиях при измерении гравиметрическим методом от 3,2-3,5 мкм, микроскопом металлографическим - от 3 до 4 мкм, а по внешнему виду и прочности сцепления с основным металлом, покрытия соответствуют требованиям действующей нормативно технической документации.The control results also showed that the thickness of the coatings on the products, when measured by the gravimetric method, was from 3.2 to 3.5 μm, the metallographic microscope was from 3 to 4 μm, and in appearance and adhesion to the base metal, the coatings comply with the requirements of the current regulatory technical documentation.
Таким образом, применение заявляемого устройства позволяет нанести покрытие только на отдельные участки поверхности, а также последовательно нанести покрытие на все изделие путем последовательного нанесения его на различные участки поверхности изделия, что обеспечивает высокие прочностные характеристики покрытия и высокую адгезию покрытия, а кроме того, возможность одновременной обработки большого числа обрабатываемых изделий.Thus, the use of the inventive device allows you to apply a coating only to certain parts of the surface, as well as sequentially apply a coating to the entire product by successively applying it to different parts of the surface of the product, which provides high strength characteristics of the coating and high adhesion of the coating, and in addition, the possibility of simultaneous processing a large number of processed products.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113496/02A RU2296182C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Installation for applying coatings in vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113496/02A RU2296182C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Installation for applying coatings in vacuum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2296182C2 true RU2296182C2 (en) | 2007-03-27 |
Family
ID=37999322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005113496/02A RU2296182C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Installation for applying coatings in vacuum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2296182C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634833C1 (en) * | 2016-12-06 | 2017-11-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for applying coatings on substrates in vacuum |
| RU198710U1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-07-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | SPRAY MAGNETRON |
| RU2748443C1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-05-25 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Magnetron sputtering system |
| RU2811325C2 (en) * | 2021-10-11 | 2024-01-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Изовак" | Vacuum installation for production of multilayer interference coatings on optical element |
-
2005
- 2005-05-04 RU RU2005113496/02A patent/RU2296182C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634833C1 (en) * | 2016-12-06 | 2017-11-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for applying coatings on substrates in vacuum |
| RU198710U1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-07-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | SPRAY MAGNETRON |
| RU2748443C1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-05-25 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Magnetron sputtering system |
| RU2811325C2 (en) * | 2021-10-11 | 2024-01-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Изовак" | Vacuum installation for production of multilayer interference coatings on optical element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4728529A (en) | Method of producing diamond-like carbon-coatings | |
| RU2625698C1 (en) | Method of application of protective coatings and device for its implementation | |
| JPS5856751B2 (en) | Method for forming aluminum compound coating on nickel-based, cobalt-based and iron-based alloys | |
| NZ201906A (en) | Surface coating plastics substrates in high intensity pulsed gas plasma | |
| JP2012512321A5 (en) | ||
| US6770333B2 (en) | Method of controlling temperature during coating deposition by EBPVD | |
| RU2296182C2 (en) | Installation for applying coatings in vacuum | |
| JP2009531545A (en) | Coating equipment | |
| US7279078B2 (en) | Thin-film coating for wheel rims | |
| CA2438156A1 (en) | Method for the plasma coating of a turbine blade or vane, and coating device | |
| KR100530545B1 (en) | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater | |
| RU2691166C1 (en) | Method of applying protective coatings and device for its implementation | |
| RU2296181C2 (en) | Gas-turbine engine blade surface treatment method | |
| GB2178061A (en) | Coating improvements | |
| RU2308537C1 (en) | Method of working surface of metallic article | |
| KR20190056558A (en) | manufacturing method of Ti-Zr alloy target and coating method of gold color thin layer using the same | |
| CN110106472A (en) | A kind of metal surface protection layer and preparation method thereof | |
| JP6896691B2 (en) | Low temperature arc discharge ion plating coating | |
| EP3202947A1 (en) | Method for depositing pvd germ repellent film | |
| BRPI0920910B1 (en) | PRIOR TREATMENT PROCESS FOR COATING PROCESSES AND PROCEDURE UNDERSTANDING A PRIOR TREATMENT PROCESS | |
| RU2765965C1 (en) | Method of applying l63 brass on glass products | |
| CN108441834B (en) | Method for diamond coating surface of transmission element of machine tool | |
| RU2765966C1 (en) | Method of aluminum application on glass articles | |
| JPH05344927A (en) | Pan | |
| RU2296180C2 (en) | Coating on articles applying method in vacuum chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090505 |