RU2449513C1 - Vacuum-arc device - Google Patents
Vacuum-arc device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449513C1 RU2449513C1 RU2010149213/07A RU2010149213A RU2449513C1 RU 2449513 C1 RU2449513 C1 RU 2449513C1 RU 2010149213/07 A RU2010149213/07 A RU 2010149213/07A RU 2010149213 A RU2010149213 A RU 2010149213A RU 2449513 C1 RU2449513 C1 RU 2449513C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- current
- arc
- discharge
- vacuum
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области вакуумно-плазменной технологии и может быть использовано для нанесения покрытий в вакууме.The invention relates to the field of vacuum-plasma technology and can be used for coating in vacuum.
Из наиболее перспективных методов поверхностной обработки материалов в вакууме является способ, использующий потоки металлической плазмы, генерируемой вакуумно-дуговым разрядом с интегрально-холодным катодом. Данный тип технологического оборудования обеспечивает высокую эффективность при получении ионизированных и высокоскоростных потоков вещества, открывает широкие возможности управления технологическим процессом нанесения покрытий из плазмы различных чистых металлов и осуществления плазмохимического синтеза простых и сложных соединений, воспроизведения сплавов и получения сложных комбинированных покрытий, а также проведение как ионного распыления обрабатываемой поверхности, так и легирование приповерхностного объема. Протекание технологического процесса в вакууме обеспечивает как чистоту получаемых покрытий, так и высокие адгезионные свойства на подложках с различными физико-химическими параметрами.Among the most promising methods of surface treatment of materials in vacuum is a method that uses streams of metal plasma generated by a vacuum-arc discharge with an integrated cold cathode. This type of technological equipment provides high efficiency in obtaining ionized and high-speed flows of matter, opens up wide possibilities for controlling the technological process of plasma coating of various pure metals and for carrying out plasma-chemical synthesis of simple and complex compounds, reproducing alloys and producing complex combined coatings, as well as conducting ionic spraying the treated surface, and alloying the surface volume. The flow of the process in vacuum ensures both the purity of the resulting coatings and high adhesive properties on substrates with different physicochemical parameters.
Вакуумно-дуговой разряд - это самостоятельный разряд, развивающийся в парах материала катода. Эмиссионным центром разряда является катодное пятно, характеризующееся малыми размерами, в котором за очень короткое время температура достигает температуры кипения, что и обусловливает интенсивное распыление (разрушение) материала катода, обеспечивающее высокую эффективность генерационных процессов в разряде.Vacuum arc discharge is an independent discharge developing in the vapor of the cathode material. The emission center of the discharge is a cathode spot, characterized by small dimensions, in which the temperature reaches a boiling point in a very short time, which determines the intensive sputtering (destruction) of the cathode material, which ensures high efficiency of the generation processes in the discharge.
Технологическое вакуумно-дуговое устройство выполняет свое функциональное предназначение лишь в том случае, если зоной вероятного существования пятна является рабочая поверхность катода.The technological vacuum-arc device fulfills its functional purpose only if the zone of the likely existence of the spot is the working surface of the cathode.
Управление катодными пятнами и повышение надежности их удержания в заданной зоне эрозии является одной из самых актуальных проблем при разработке источников плазмы с интегрально-холодным катодом.The control of cathode spots and increasing the reliability of their retention in a given erosion zone is one of the most pressing problems in the development of plasma sources with an integrated cold cathode.
В известном устройстве [Патент РФ №2072642, МКИ Н05Н 1/50, С23С 14/35. Заявка №94021421/25 от 07.06.94. Вакуумно-дуговой источник плазмы. Абрамов И.С., Быстров Ю.А., Лисенков А.А. и др. БИ №3. 1997] представлена конструкция протяженного источника плазмы, предназначенного для обработки длинномерных или крупногабаритных изделий, работающего в импульсном режиме и формирующего направленный ленточный поток.In the known device [RF Patent No. 2072642, MKI H05H 1/50, C23C 14/35. Application No. 94021421/25 from 06/07/94. Vacuum-arc plasma source. Abramov I.S., Bystrov Yu.A., Lisenkov A.A. and other BI No. 3. 1997] presents the design of an extended plasma source intended for processing long or large products, operating in a pulsed mode and forming a directed tape stream.
Источник состоит из протяженного цилиндрического катода, дугогасящего экрана, произвольно расположенного со стороны токового ввода, анода и протяженной магнитной системы, ориентированной вдоль катода и установленной с противоположной стороны относительно генерируемого потока плазмы.The source consists of an extended cylindrical cathode, an arcing screen, arbitrarily located on the side of the current input, an anode and an extended magnetic system oriented along the cathode and mounted on the opposite side with respect to the generated plasma stream.
При работе на рабочей поверхности катода у поджигающего электрода формируются катодные пятна, которые во внешнем магнитном поле перемещаются к токовому вводу. При попадании катодных пятен в зазор между катодом и дугогасящим экраном происходит погасание вакуумно-дугового разряда. Интервал между поджигающими импульсами больше или равен среднестатистическому времени жизни катодных пятен на поверхности катода.When working on the working surface of the cathode at the ignition electrode, cathode spots form, which in an external magnetic field move to the current input. When cathode spots fall into the gap between the cathode and the arcing screen, the vacuum-arc discharge is extinguished. The interval between igniting pulses is greater than or equal to the average lifetime of the cathode spots on the cathode surface.
Однако в первоначальный момент времени на поверхности катода возникают неуправляемые скоростные катодные пятна, которые, невзирая на накладываемое внешнее магнитное поле, осуществляют хаотические перемещения по поверхности катода с целью его очистки, в том числе и на его нерабочей части.However, at the initial moment of time, uncontrollable high-speed cathode spots appear on the cathode surface, which, despite the superimposed external magnetic field, carry out random movements along the cathode surface to clean it, including on its non-working part.
Такой режим работы является аварийным и ведет к нарушению работоспособности установки и загрязнению обрабатываемых деталей.This mode of operation is emergency and leads to disruption of the installation and the contamination of the workpiece.
Наиболее близким к заявляемому вакуумно-дуговому устройству, работающему в импульсном режиме и формирующему направленный ленточный поток, является устройство, представленное в [Патент РФ №2180472, МКИ Н05Н 1/50, С23С 14/35. Заявка №20001103758/25 от 07.02.2000. Вакуумно-дуговой источник плазмы. Ветров Н.З., Кузнецов В.Г., Лисенков А.А. и др. БИ №7. 10.03.2002].Closest to the claimed vacuum-arc device operating in a pulsed mode and forming a directed tape flow is the device presented in [RF Patent No. 2180472, MKI H05H 1/50, C23C 14/35. Application No.20001103758 / 25 of 02/07/2000. Vacuum-arc plasma source. Vetrov N.Z., Kuznetsov V.G., Lisenkov A.A. and other BI No. 7. 03/10/2002].
Конструкция вакуумно-дугового устройства состоит из протяженного массивного цилиндрического катода, размещенного внутри тонкостенного цилиндрического экрана, имеющего продольное окно, формирующее рабочую поверхность на катоде от поджигающего электрода до дугогасящего экрана, расположенного у токового ввода. Функцию анода выполняет стенка вакуумной камеры, с внешней стороны которой расположена протяженная магнитная система, ориентированная вдоль катода. Питание дугового разряда осуществляется от стабилизированного источника питания.The design of the vacuum-arc device consists of an extended massive cylindrical cathode located inside a thin-walled cylindrical screen having a longitudinal window forming a working surface on the cathode from the ignition electrode to the arcing screen located at the current input. The anode function is performed by the wall of the vacuum chamber, on the external side of which there is an extended magnetic system oriented along the cathode. The arc discharge is supplied from a stabilized power source.
Величина рабочего тока Iраб выбирается из условия стабильного горения разряда в режиме напыления покрытия.The value of the operating current I slave is selected from the condition of stable burning of the discharge in the coating spraying mode.
В процессе работы было выявлено, что в первоначальный момент времени работы испарителя возникает самостоятельный дуговой разряд, существующий исключительно на загрязненных участках рабочей поверхности катода. В этом случае создаются благоприятные условия для перехода катодных пятен на изолированный экран, что приводит к возникновению аварийной ситуации. Вероятность этого процесса тем выше, чем выше выбрано значение рабочего тока разряда Iраб.In the process of work, it was revealed that at the initial moment of the evaporator operation, an independent arc discharge arises, which exists exclusively on contaminated sections of the cathode working surface. In this case, favorable conditions are created for the transition of cathode spots to an insulated screen, which leads to an emergency. The probability of this process is the higher, the higher the value of the working current of the discharge I slave is selected.
После удаления загрязнений с рабочей поверхности катода возникает дуговой разряд с материала катода. При этом в каждом последующем импульсе, при неизменной подводимой к катоду мощности, время существования разряда на материале катода от момента его возбуждения до погасания определяется типом материала катода и его исходной температурой.After removing contaminants from the working surface of the cathode, an arc discharge occurs from the cathode material. In this case, in each subsequent pulse, at a constant power supplied to the cathode, the lifetime of the discharge on the cathode material from the moment of its excitation to extinction is determined by the type of cathode material and its initial temperature.
В рабочем режиме работы испарителя (режим напыления покрытия) наблюдается длительный переходный режим, связанный с разогревом массивного тела катода до рабочей температуры. На этом этапе использование фиксированной величины разрядного тока Iраб приводит к тому, что не все токовые импульсы доходят до дугогасящего экрана, что приводит к формированию покрытия, неравномерного по толщине.In the operating mode of the evaporator (coating spraying mode), a prolonged transitional mode is observed associated with the heating of the massive cathode body to the operating temperature. At this stage, the use of a fixed value of the discharge current I slave leads to the fact that not all current pulses reach the arcing screen, which leads to the formation of a coating that is uneven in thickness.
Задачей заявляемого изобретения является создание безаварийного вакуумно-дугового устройства протяженной конструкции за счет надежной фиксации катодных пятен на рабочей поверхности катода и ускоренного выхода катода в рабочий режим.The objective of the invention is the creation of a trouble-free vacuum-arc device of an extended design due to the reliable fixation of the cathode spots on the working surface of the cathode and the accelerated exit of the cathode into operation.
Решение поставленной задачи позволит достичь следующих технических результатов:The solution of the problem will achieve the following technical results:
- повысить надежность работы источника плазмы протяженной конструкции;- increase the reliability of the plasma source of an extended design;
- повысить равномерность толщины формируемого покрытия на обрабатываемых изделиях.- increase the uniformity of thickness of the formed coating on the processed products.
Поставленная задача решается за счет того, что в вакуумно-дуговом устройстве, содержащем протяженный катод, дугогасящий экран, поджигающий электрод, анод, протяженную магнитную систему и источник питания с балластным сопротивлением, определяющим рабочий ток разряда, в электрическую цепь питания дуги включены аналоговый блок управления, коммутирующее устройство и дополнительные балластные сопротивления, величина которых соответственно определяет ток очистки и ток разогрева катода, при этом поочередное подключение балластных сопротивлений в цепь питания дуги осуществляется аналоговым блоком управления через коммутирующее устройство при достижении токовыми импульсами дугового разряда заданной длительности на каждом режиме работы испарителя.The problem is solved due to the fact that in the vacuum arc device containing an extended cathode, an arc suppression screen, an ignition electrode, an anode, an extended magnetic system and a power source with ballast resistance that determines the discharge working current, an analog control unit is included in the electric arc supply circuit , a switching device and additional ballast resistances, the value of which respectively determines the cleaning current and the heating current of the cathode, while alternately connecting ballast resistances tions to arc power supply circuit is carried out analog control unit through the switching device when the arc discharge current pulses of predetermined duration in each mode of operation of the evaporator.
В заявляемом устройстве использование при каждом режиме работы испарителя своей величины разрядного тока позволяет:In the inventive device, the use at each operating mode of the evaporator of its own value of the discharge current allows you to:
- при минимальной величине разрядного тока обеспечить как удержание разряда на рабочей поверхности катода, так и эффективную очистку рабочей поверхности катода от поверхностных загрязнений;- with a minimum value of the discharge current, ensure both the discharge retention on the working surface of the cathode and the effective cleaning of the working surface of the cathode from surface contaminants;
- при максимальной величине тока разряда сократить время достижения рабочей температуры катода для обеспечения рабочего режима испарения.- at the maximum value of the discharge current, reduce the time to reach the working temperature of the cathode to ensure the operating mode of evaporation.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
Фиг.1. Конструкция вакуумно-дугового источника плазмы.Figure 1. Design of a vacuum arc plasma source.
Фиг.2. Режимы работы вакуумно-дугового источника плазмы.Figure 2. Operating modes of a vacuum-arc plasma source.
Фиг.3. Движение катодного пятна по рабочей поверхности.Figure 3. The movement of the cathode spot on the working surface.
Конструкция вакуумно-дугового устройства (Фиг.1) состоит из водоохлаждаемого протяженного цилиндрического катода 1, размещенного внутри тонкостенного цилиндрического экрана 2, имеющего продольное окно, формирующее рабочую поверхность на катоде 1 от поджигающего электрода 3 до дугогасящего экрана 4, расположенного у токового ввода 5. Вакуумная камера 6 выполняет функции анода, с внешней стороны которой расположена протяженная магнитная система 7, ориентированная вдоль катода 1. В рабочем объеме расположено обрабатываемое изделие 8, установленное на электрически изолированном диске 9, вращение которого обеспечивает электродвигатель 10. Источник 11 в процессе напыления обеспечивает на обрабатываемом изделии 8 регулируемое отрицательное напряжение. Питание дуги осуществляется от источника постоянного тока 12, в электрическую цепь которого включен аналоговый блок управления 13, управляющий коммутатором 14, обеспечивающим поочередное его подключение к балластным сопротивлениям R1, R2 и R3.The design of the vacuum-arc device (Fig. 1) consists of a water-cooled extended cylindrical cathode 1 located inside a thin-walled cylindrical screen 2 having a longitudinal window forming a working surface on the cathode 1 from the ignition electrode 3 to the arcing
Сопротивление R1 (положение I) обеспечивает протекание в электрической цепи тока очистки Iоч. Сопротивление R2 (положение II) обеспечивает протекание тока разогрева катода Iраз. Сопротивление R3 (положение III) обеспечивает протекание рабочего тока Iраб, выбираемого из условий стабильности горения дугового разряда и определяемого конструкцией катодного узла, материалом катода, расстоянием между электродами катодом и анодом. Величины сопротивлений при этом соотносятся, как: R1>R3>R2.The resistance R 1 (position I) ensures the flow in the electric circuit of the cleaning current I Pts . The resistance R 2 (position II) provides the current flow of the cathode heating I times . The resistance R 3 (position III) provides the flow of the working current I slave , selected from the conditions of stability of the arc discharge and determined by the design of the cathode assembly, cathode material, the distance between the electrodes of the cathode and anode. The resistance values in this case are correlated as: R 1 > R 3 > R 2 .
Аналоговый блок управления 13 состоит из устройства регистрации и устройства определения длительности токовых импульсов, связанных с протеканием Iраз и Iоч.The analog control unit 13 consists of a recording device and a device for determining the duration of current pulses associated with the flow of I times and I Pts .
Принцип действия предлагаемого импульсного источника плазмы протяженной конструкции представлен на Фиг.2. На поджигающий электрод 3 с заданной частотой и амплитудой в процессе работы испарителя подаются импульсы Uпод, обеспечивающие стабильное инициирование дугового разряда.The principle of operation of the proposed pulsed plasma source of an extended design is presented in Figure 2. On igniting electrode 3 with a predetermined frequency and amplitude in a vaporizer U pulses supplied by providing a stable arc initiation.
В первоначальный момент времени коммутатор 14 находится в положении I и в электрическую цепь разряда включено балластное сопротивление R1. При срабатывании поджигающего электрода 3 в момент времени t0 на рабочей поверхности катода 1 из-за наличия поверхностных загрязнений, образующихся из-за адсорбции основных атомов загрязняющих примесей - кислорода и углерода, возникает неуправляемый внешним магнитным полем соленоида 7 хаотично перемещающийся и очень быстро охватывающий всю поверхность, разряд.At the initial time, the switch 14 is in position I and the ballast resistance R 1 is included in the discharge electric circuit. When the ignition electrode 3 is triggered at time t 0 on the working surface of the cathode 1 due to the presence of surface contaminants generated due to the adsorption of the main atoms of the contaminants - oxygen and carbon, a solenoid 7 uncontrolled by an external magnetic field randomly moves and very quickly covers the whole surface discharge.
Каждый материал характеризуется теплофизическими свойствами и своим значением минимально критического тока Iкрит кат, способным поддерживать разряд. Область катодного пятна, являясь сосредоточением тепла, в котором за очень короткое время температура достигает температуры кипения, обуславливает интенсивное испарение материала катода.Each material is characterized by thermophysical properties and its value of the minimum critical current I crit , capable of supporting discharge. The area of the cathode spot, being the concentration of heat, in which the temperature reaches a boiling point in a very short time, determines the intense evaporation of the cathode material.
Величина тока дугового разряда определяет количество пятен одновременно существующих на рабочей поверхности катода. На тонкопленочных покрытиях загрязнений ток, замыкающийся на каждое катодное пятно, равен всего лишь нескольким амперам.The magnitude of the arc discharge current determines the number of spots simultaneously existing on the working surface of the cathode. On thin-film coatings of contaminants, the current that closes at each cathode spot is only a few amperes.
Поверхностные примеси и дефекты даже при малой их концентрации оказывают значительное влияние на термоэмиссионные свойства металлов и приводят к заметному разбросу значений работы выхода (более 0.1 эВ). Данные условия существенно облегчают поддержание развивающегося разряда, способного существовать при более низком значении разрядного тока, чем основной дуговой разряд с материала катода. Поэтому при проведении режима очистки рабочей поверхности катода в первоначальный момент времени ток разряда Iоч, определяемый величиной сопротивления R1, выбирается существенно меньше величины тока, минимально критического для материала катода Iкрит кат.Surface impurities and defects, even at low concentrations, have a significant effect on the thermionic properties of metals and lead to a noticeable spread in the work function (more than 0.1 eV). These conditions greatly facilitate the maintenance of a developing discharge that can exist at a lower value of the discharge current than the main arc discharge from the cathode material. Therefore, when conducting the cleaning mode of the working surface of the cathode at the initial moment of time, the discharge current I Pc , determined by the resistance value R 1 , is selected significantly less than the current value that is minimally critical for the cathode material I crit crit .
Удаление поверхностных загрязнений, при котором существует дуговой разряд, происходит в промежуток времени t0-t1 при токе Iоч=(0.2…0.4)Iраб. При последующих попытках возбуждения разряда, при выбранной величине тока Iоч, разряд на рабочей поверхности катода не возникает. Аналоговое устройство 13, не фиксируя протекание разрядного тока в цепи, регистрирует короткие импульсы, формируемые поджигающим электродом 3, и, управляя коммутатором 14, обеспечивает переключение силовой цепи в положение II (Фиг.1), подключая балластное сопротивление R2.The removal of surface contaminants, at which there is an arc discharge, occurs in the time interval t 0 -t 1 at a current I Pts = (0.2 ... 0.4) I slave . In subsequent attempts to excite the discharge, at a selected current value of I Pts , the discharge does not occur on the working surface of the cathode. The analog device 13, without fixing the flow of the discharge current in the circuit, registers short pulses generated by the ignition electrode 3, and, controlling the switch 14, provides switching the power circuit to position II (Figure 1), connecting the ballast resistance R 2 .
Одновременно с переключением силовой цепи вырабатывается одиночный импульс перехода работы аналогового устройства в режим второго элемента блока управления коммутатором, отвечающего за своевременное завершение процесса очистки катода.Simultaneously with the switching of the power circuit, a single pulse is generated of the transition of the analog device to the second element of the switch control unit, which is responsible for the timely completion of the cathode cleaning process.
В дальнейшем дуговой разряд существует только в парах материала катода, и для его поддержания необходимо увеличение тока разряда до величины, как минимум, Iкрит кат.Subsequently, an arc discharge exists only in the vapors of the cathode material, and to maintain it, it is necessary to increase the discharge current to a value of at least I crit .
На Фиг.3 представлен характер перемещения катодного пятна по рабочей поверхности водоохлаждаемого катода 1 диаметром 2Rкат и с диаметром внутренней системы охлаждения 2Rохл. Катодное пятно при условии движения в скрещенных электрическом и магнитном полях смещается в сторону максимума индукции магнитного поля , учитывающего влияние магнитного поля , создаваемого током, протекающим в плазме , и магнитным полем , создаваемым током, протекающим по катоду , и представляет собой точечный источник тепла, нагревающий катод вдоль пути своего перемещения. Тепло распространяется, в основном, в направлении, перпендикулярном оси перемещения.3 is a moving character of the cathode spot on the working surface of the water-cooled cathode 1 Cat diameter 2R and the inner diameter of the cooling system 2R OHL. Cathode spot subject to movement in crossed electric and magnetic fields is shifted towards the maximum magnetic field induction taking into account the influence of the magnetic field created by the current flowing in the plasma , and magnetic field generated by current flowing along the cathode , and represents a point source of heat, heating the cathode along its path of movement. Heat is distributed mainly in the direction perpendicular to the axis of movement.
Катодное пятно, как тепловой источник воздействия на поверхность катода, моделируется в форме круга радиусом R, в пределах которого тепловой поток q, подводимый из разряда и взаимодействующий с поверхностью, постоянен для любого момента времени, а вне его - равен нулю.The cathode spot, as a heat source of influence on the cathode surface, is modeled in the form of a circle of radius R, within which the heat flux q supplied from the discharge and interacting with the surface is constant for any moment of time, and outside it is equal to zero.
Катод по отношению к эффективному размеру источника тепла является полубесконечным телом, поэтому на бесконечном удалении от поверхности тепловой поток равен нулю, а температура постоянна. В исходном состоянии температура поверхности катода одинакова во всех точках Тt=0=T0.The cathode with respect to the effective size of the heat source is a semi-infinite body, therefore, at an infinite distance from the surface, the heat flux is zero, and the temperature is constant. In the initial state, the cathode surface temperature is the same at all points T t = 0 = T 0 .
Для поддержания стабильности горения разряда мощность, подводимая непосредственно к испаряющейся поверхности, затрачивается на нагрев катода в катодном пятне до температуры, необходимой для воспроизводства необходимого количества испаряемого материала в единицу времени. Время, затрачиваемое на разогрев катода до необходимой температуры, определяется исходной температурой катода и мощностью, подводимой из разряда. Таким образом, скорость перемещения катодных пятен будет определяться температурой катода и скоростью перемещения теплового потока впереди пятна.To maintain the stability of the discharge burning, the power supplied directly to the evaporating surface is expended on heating the cathode in the cathode spot to the temperature necessary to reproduce the required amount of vaporized material per unit time. The time taken to warm up the cathode to the required temperature is determined by the initial temperature of the cathode and the power supplied from the discharge. Thus, the speed of movement of the cathode spots will be determined by the temperature of the cathode and the speed of movement of the heat flux in front of the spot.
Непрерывное перемещение катодных пятен от поджигающего электрода 3 в сторону токового ввода 5 по ограниченной рабочей поверхности катода 7, независимо от начального распределения, приводит к установлению на ней некоторой средней равновесной температуры, определяемой геометрическими размерами катода и условиями его охлаждения (Фиг.3).The continuous movement of the cathode spots from the ignition electrode 3 towards the
При движении катодное пятно во все последующие моменты времени перемещается на менее прогретый участок катода, поэтому его скорость определяется уровнем подводимой мощности и временем достижения в новой катодной ячейке рабочей температуры. Время, затрачиваемое на разогрев поверхности, зависит от начальной температуры в точке нахождения.When moving, the cathode spot at all subsequent moments of time moves to a less heated portion of the cathode, therefore its speed is determined by the level of input power and the time it takes to reach the operating temperature in the new cathode cell. The time taken to warm up the surface depends on the initial temperature at the location.
Увеличение температуры катода в процессе работы приводит к сокращению времени становления основного дугового разряда в последующих импульсах.An increase in the cathode temperature during operation leads to a decrease in the formation time of the main arc discharge in subsequent pulses.
На Фиг.2 показано, что первые токовые импульсы в режиме разогрева катода имеют большую длительность τ, что объясняется перемещением катодных пятен по неразогретой рабочей поверхности.Figure 2 shows that the first current pulses in the mode of heating the cathode have a long duration τ, which is explained by the movement of the cathode spots on an unheated working surface.
По мере разогрева катода длительность токовых импульсов уменьшается τ1>τ2>τn=τим. Аналоговое устройство 13 производит сравнение длительности токовых импульсов τим с эталонной длительностью импульсов τген, формируемых генератором тактовых импульсов.As the cathode is heated, the duration of the current pulses decreases τ 1 > τ 2 > τ n = τ them . The analog device 13 compares the duration of the current pulses τ them with a reference pulse duration τ gene generated by the clock generator.
По достижении токового импульса заданной длительности τим=τген, определяемой временем прохождения расстояния от поджигающего электрода 3 до дугогасящего экрана 4, аналоговое устройство 13, управляя коммутатором 14, обеспечивает переключение силовой цепи в положение III (Фиг.1), подключая балластное сопротивление R3.Upon reaching the current pulse of a given duration τ them = τ gene , determined by the travel time from the ignition electrode 3 to the
Для сокращения интервала времени t1-t2, за которое достигается разогрев тела катода и выход его на рабочий режим, величина тока разряда выбирается из условия Iраз=(1.5…2.0)Iраб.To reduce the time interval t 1 -t 2 , during which the cathode body is heated up and its operating mode is reached, the discharge current value is selected from the condition I times = (1.5 ... 2.0) I slave .
После установления на катоде рабочей температуры в промежуток времени t2-t3 происходит процесс напыления покрытия (Фиг.2) при токе Iраб, определяемом конструкцией дугового разряда, расстоянием катод-подложка и количеством обрабатываемых изделий.After establishing the working temperature on the cathode in the period of time t 2 -t 3 the coating is sprayed (Figure 2) at a current I slave , determined by the design of the arc discharge, the distance of the cathode-substrate and the number of processed products.
Примером реализации предлагаемого вакуумно-дугового источника плазмы с протяженным цилиндрическим катодом является технологическое устройство с длиной катода 450 мм, работающее в импульсном режиме и применяемое для нанесения покрытия карбида циркония на сеточные электроды мощных генераторных ламп высотой до 500 мм. Величина разрядного тока Iраб=200 А. Выбранные режимы работы: режим очистки (положение I, Фиг.1) ток очистки Ioч=50 А; режим разогрева катода (положение II, Фиг.1) Iраз=300 А; режим напыления (положение III, Фиг.1) Iраб=200 А.An example of the implementation of the proposed vacuum-arc plasma source with an extended cylindrical cathode is a technological device with a cathode length of 450 mm, operating in a pulsed mode and used for coating zirconium carbide on grid electrodes of powerful generator lamps up to 500 mm high. The magnitude of the discharge current I slave = 200 A. Selected operating modes: cleaning mode (position I, Figure 1) cleaning current I och = 50 A; cathode heating mode (position II, FIG. 1) I times = 300 A; spraying mode (position III, Figure 1) I slave = 200 A.
Разработанное вакуумно-дуговое устройство с указанными режимами работы обеспечивает стабильную безаварийную его работу.The developed vacuum-arc device with the specified operating modes ensures its stable trouble-free operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149213/07A RU2449513C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Vacuum-arc device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149213/07A RU2449513C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Vacuum-arc device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2449513C1 true RU2449513C1 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010149213/07A RU2449513C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Vacuum-arc device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449513C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195652U1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-02-03 | Ооо «Инноватехпром» | METAL SPRAYING DEVICE IN VACUUM |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0284145A1 (en) * | 1987-03-16 | 1988-09-28 | Hauzer Holding B.V. | Cathode arc discharge evaporating device |
EP1020541A2 (en) * | 1999-01-14 | 2000-07-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel Ltd.) | Vacuum arc evaporation source and deposition apparatus |
KR20020005449A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-17 | 가와하라 하지메 | Vacuum arc evaporation source and film formation apparatus using the same |
RU2180472C2 (en) * | 2000-02-07 | 2002-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "СЕД-СПб" | Vacuum-arc plasma source |
KR20020024790A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-01 | 추후제출 | Arc evaporator, method for driving arc evaporator, and ion plating apparatus |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010149213/07A patent/RU2449513C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0284145A1 (en) * | 1987-03-16 | 1988-09-28 | Hauzer Holding B.V. | Cathode arc discharge evaporating device |
EP1020541A2 (en) * | 1999-01-14 | 2000-07-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel Ltd.) | Vacuum arc evaporation source and deposition apparatus |
RU2180472C2 (en) * | 2000-02-07 | 2002-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "СЕД-СПб" | Vacuum-arc plasma source |
KR20020005449A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-17 | 가와하라 하지메 | Vacuum arc evaporation source and film formation apparatus using the same |
KR20020024790A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-01 | 추후제출 | Arc evaporator, method for driving arc evaporator, and ion plating apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195652U1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-02-03 | Ооо «Инноватехпром» | METAL SPRAYING DEVICE IN VACUUM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4673477A (en) | Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus | |
US6929727B2 (en) | Rectangular cathodic arc source and method of steering an arc spot | |
US20110073471A1 (en) | Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition | |
US5932078A (en) | Cathodic arc vapor deposition apparatus | |
KR20140143352A (en) | Filtered cathodic arc deposition apparatus and method | |
JP2002008893A (en) | Plasma machining method | |
JPH1060659A (en) | Plasma treating device | |
US6936145B2 (en) | Coating method and apparatus | |
CA1247043A (en) | Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus | |
EP2482303B1 (en) | Deposition apparatus and methods | |
RU2449513C1 (en) | Vacuum-arc device | |
WO2003087425A1 (en) | Filtered ion source | |
AU3950900A (en) | Rectangular cathodic arc source and method of steering an arc spot | |
JP2571252B2 (en) | Stabilizer for anode-cathode arc | |
US8241468B2 (en) | Method and apparatus for cathodic arc deposition of materials on a substrate | |
CN112708858B (en) | Magnetron liquid cathode arc plasma evaporation ionization source, coating device and method | |
JP3555033B2 (en) | Apparatus for coating a substrate with a material vapor under negative pressure or vacuum | |
RU2752334C1 (en) | Gas-discharge sputtering apparatus based on planar magnetron with ion source | |
Borisov et al. | Effective processes for arc-plasma treatment in large vacuum chambers of technological facilities | |
RU2098512C1 (en) | Vacuum-arc plasma source | |
RU2607398C2 (en) | Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation | |
RU2207399C2 (en) | Vacuum electric arc device | |
Shi et al. | Removing oxide layers from carbon-steel tubular surfaces using vacuum arcs driven by transverse magnetic field | |
Lisenkov et al. | A vacuum arc plasma source with extended design: Investigations on the working regimes | |
RU2180472C2 (en) | Vacuum-arc plasma source |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171201 |