RU2510428C1 - Arc evaporator of metal and alloys - Google Patents

Arc evaporator of metal and alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2510428C1
RU2510428C1 RU2013111476/02A RU2013111476A RU2510428C1 RU 2510428 C1 RU2510428 C1 RU 2510428C1 RU 2013111476/02 A RU2013111476/02 A RU 2013111476/02A RU 2013111476 A RU2013111476 A RU 2013111476A RU 2510428 C1 RU2510428 C1 RU 2510428C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cathode
arc
evaporator
cooled
Prior art date
Application number
RU2013111476/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Савельев
Валентина Петровна Меркулова
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority to RU2013111476/02A priority Critical patent/RU2510428C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2510428C1 publication Critical patent/RU2510428C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: arc evaporator comprises long cylindrical cooled cathode, anode, firing and quenching electrodes and power supply. Cooled anode is shaped to cylinder. Anode and cathode are arranged and aligned at common flange. Said cathode is arranged inside anode while clearance there between is defined by the following relation: Da/Dc = 3-7, where Da and Dc are anode and cathode diameters. Slot in width not over 1/4 of anode circumference is made along anode side surface generatrix. To allow material evaporation in preset direction said anode is equipped with electromagnetic arranged diametrically opposite said slot.
EFFECT: higher reliability, increased rate of coat growth, higher efficiency.
2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при нанесении на изделия защитных и упрочняющих покрытий.The invention relates to mechanical engineering and may find application in applying protective and hardening coatings to products.

Известно линейное электродуговое испарительное устройство с периодическим возбуждением и гашением дуги, в котором анодом служит камера металлизации вакуумной установки, а катод выполнен V-образной формы, водоохлаждаемым, из толстостенной трубы испаряемого материала и прикреплен посредством фланца к корпусу камеры металлизации.A linear electric arc evaporation device with periodic excitation and extinction of the arc is known, in which the metallization chamber of the vacuum installation serves as the anode, and the cathode is V-shaped, water-cooled, from a thick-walled tube of the evaporated material and is attached via a flange to the metallization chamber body.

. В процессе работы устройства дуга периодически зажигается на одном конце катода и гасится на другом за счет использования устройства гашения дуги, которое представляет собой электромагнит с разомкнутыми полюсными башмаками, установленными параллельно катоду. Устройство гашения дуги размещено на конце катода с токоподводом.. During operation of the device, the arc is periodically ignited at one end of the cathode and extinguished at the other through the use of an arc quenching device, which is an electromagnet with open pole shoes mounted parallel to the cathode. An arc extinction device is located at the end of the cathode with a current supply.

(См. Обзор «Электродуговое распыление металлов и сплавов в вакууме» Рига, ЛатНИИНТИ, 1982, с.25-29)(See the review "Arc spraying of metals and alloys in vacuum" Riga, LatNIINTI, 1982, pp. 25-29)

Основное достоинство данного устройства - простота конструкции и обслуживания, однако при его эксплуатации наблюдается неравномерный износ различных ветвей катода. Наибольший износ ветви наблюдается там, где происходит поджиг дугового разряда и, как следствие, имеет место низкая производительность испарителя.The main advantage of this device is the simplicity of design and maintenance, however, during its operation, uneven wear of various branches of the cathode is observed. The greatest wear of the branch is observed where the ignition of the arc discharge occurs and, as a consequence, there is a low capacity of the evaporator.

Известен электродуговой испаритель для нанесения покрытий в вакууме, содержащий водоохлаждаемый катод, анод-камеру, поджигающий электрод, экран, выступающий над рабочей торцевой испаряющейся поверхностью катода и охватывающий его боковую поверхность. Зазор между боковой поверхностью катода и экраном составляет 1,0-1,5 мм. Напротив катода расположен водоохлаждаемый подложкодержатель для установки изделия, соединенный с источником постоянного тока и анод-камерой через переменное сопротивление.Known electric arc evaporator for coating in vacuum, containing a water-cooled cathode, an anode chamber, a firing electrode, a screen protruding above the working end evaporating surface of the cathode and covering its side surface. The gap between the lateral surface of the cathode and the screen is 1.0-1.5 mm. Opposite the cathode is a water-cooled substrate holder for installing the product, connected to a constant current source and the anode chamber through a variable resistance.

В процессе работы испарителя при возбуждении дугового разряда между анодом-камерой и расходуемым водоохлаждаемым катодом с помощью поджигающего электрода катодные пятна дуги хаотически перемещаются по торцевой рабочей поверхности катода и испаряют его. Основная часть ионно-плазменного потока распространяется приблизительно изотропно через срез экрана в сторону подложкодержателя с изделием, которые расположены на расстоянии 2-х диаметров катода. Для стабилизации горения вакуумной дуги, в связи с тем, что подложкодержатель с изделием экранирует основную часть анода-камеры, подложка соединена посредством переменного сопротивления с положительным полюсом источника постоянного тока электродугового испарителя. Это позволяет регулировать нагрев изделий. Таким образом, регулирование прохождения тока дуги через подложку позволяет стабилизировать горение вакуумной дуги и поддерживать заданную температуру нагрева подложкодержателя с изделием в процессе напыления покрытия. Распыляемый материал, направление которого менее 45°, осаждается на экране, который выступает от торцевой испаряемой поверхности катода на 0,7-0,8 диаметра катода. При нанесении покрытий на изделия, выполненные из диэлектрических материалов, стабилизация горения вакуумной дуги осуществляется за счет попадания и замыкания плазменного потока между экраном и изделием с подложкой, т.е. с анодом камеры в первоначальный момент и при нанесении тонкого электропроводного слоя, ток дуги может быть увеличен, так как подложкодержатель с изделием выполняет роль анода, соединенного с ним через переменное сопротивление.During the operation of the evaporator, when an arc discharge is excited between the anode chamber and the consumable water-cooled cathode using the ignition electrode, the cathode spots of the arc randomly move along the end working surface of the cathode and evaporate it. The main part of the ion-plasma flow is distributed approximately isotropically through a section of the screen towards the substrate holder with the product, which are located at a distance of 2 cathode diameters. To stabilize the combustion of the vacuum arc, due to the fact that the substrate holder with the product shields the main part of the anode chamber, the substrate is connected via alternating resistance to the positive pole of the DC source of the electric arc evaporator. This allows you to adjust the heating of products. Thus, the regulation of the passage of the arc current through the substrate makes it possible to stabilize the combustion of the vacuum arc and maintain a predetermined heating temperature of the substrate holder with the product during coating deposition. The sprayed material, the direction of which is less than 45 °, is deposited on the screen, which protrudes from 0.7 to 0.8 of the cathode diameter from the end evaporated surface of the cathode. When coating products made of dielectric materials, stabilization of the combustion of a vacuum arc is carried out due to the ingress and closure of the plasma flow between the screen and the product with the substrate, i.e. with the anode of the chamber at the initial moment and when applying a thin electrically conductive layer, the arc current can be increased, since the substrate holder with the product acts as an anode connected to it through a variable resistance.

(См. патент РФ №2077604, кл. С23С 14/32, 1997 г.)(See RF patent No. 2077604, CL C23C 14/32, 1997)

В результате анализа известного испарителя необходимо отметить, что он обладает довольно узкими функциональными возможностями, так как не позволяет наносить покрытия на протяженные подложки (изделия), сравнимые по длине с вакуумной камерой.As a result of the analysis of the known evaporator, it should be noted that it has rather narrow functional capabilities, since it does not allow coating on extended substrates (products), comparable in length with a vacuum chamber.

Известен электродуговой испаритель металлов, содержащий вакуумную камеру, в которой расположен катод электродугового разряда, выполненный в виде пустотелого цилиндра из испаряемого немагнитного материала, и анод, выполненный немагнитным в виде вертикальных пластин, расположенных по окружности на основании вакуумной камеры вокруг катода. Длина пластин соответствует длине катода. Катод имеет поверхность испарения, которая является всей внешней поверхностью катода, кроме основания (нижнего торца).Known electric arc evaporator of metals, containing a vacuum chamber in which is located the cathode of the electric arc discharge, made in the form of a hollow cylinder of evaporated non-magnetic material, and the anode made non-magnetic in the form of vertical plates located around the circumference on the base of the vacuum chamber around the cathode. The length of the plates corresponds to the length of the cathode. The cathode has an evaporation surface, which is the entire outer surface of the cathode, except for the base (lower end).

В полости катода установлена протяженная катушка с двумя включенными встречно соленоидами. Также в полости расположена охлаждающая система. Вакуумная камера содержит подложку, на которую устанавливается обрабатываемая деталь, охватывающая катод.An extended coil is installed in the cathode cavity with two counter-solenoids switched on. Also in the cavity is a cooling system. The vacuum chamber contains a substrate on which a workpiece covering the cathode is mounted.

Электродуговой испаритель металлов содержит блок управления движением катодного пятна, включающий программируемое устройство, регулируемый источник тока, первый и второй постоянные источники тока, блок обратной связи и блок задержки.An electric arc metal evaporator comprises a cathode spot motion control unit, including a programmable device, an adjustable current source, first and second constant current sources, a feedback unit and a delay unit.

Блок обратной связи применяется для осуществления контроля местоположения катодного пятна и для обеспечения связи между моментом возбуждения катодного пятна и программируемым устройством. Выход блока обратной связи подключен к входу программируемого устройства, а вход - к выходу первого источника постоянного тока и выходу источника питания дуги.The feedback unit is used to control the location of the cathode spot and to provide a connection between the moment of excitation of the cathode spot and the programmable device. The output of the feedback block is connected to the input of the programmable device, and the input is connected to the output of the first DC source and the output of the arc power source.

Блок задержки служит для остановки дуги в точке, заданной программно, на требуемое время. Выход блока задержки подключен к регулируемому источнику тока, а вход - к выходу программируемого устройства.The delay block serves to stop the arc at a point specified by software for the required time. The output of the delay unit is connected to an adjustable current source, and the input to the output of the programmable device.

Выходы регулируемого и второго постоянного источников тока соответственно электрически связаны с соленоидами. Выход первого постоянного источника тока подключен к катоду и обрабатываемой детали. Катод генерирует поток металлической плазмы.The outputs of the regulated and second constant current sources are respectively electrically connected to the solenoids. The output of the first constant current source is connected to the cathode and the workpiece. The cathode generates a stream of metallic plasma.

При работе испарителя в вакуумную камеру на подложку устанавливают обрабатываемую деталь открытым торцом. С помощью систем откачки (не показаны) в вакуумной камере создают рабочий вакуум, значение которого определяется технологическим процессом обработки конкретной детали. После достижения требуемого давления включается блок управления движением катодного пятна вдоль продольной оси катода. На деталь с первого источника постоянного тока подают отрицательный потенциал. На анод и катод подается постоянное напряжение и с помощью поджигающего электрода на поверхности катода возбуждается катодное пятно. Катодное пятно генерирует поток металлической плазмы, распространяющейся в направлении, нормальном к поверхности испарения катода.When the evaporator is operating in a vacuum chamber, the workpiece is installed on the substrate with an open end. Using pumping systems (not shown), a working vacuum is created in the vacuum chamber, the value of which is determined by the technological process of processing a particular part. After reaching the required pressure, the cathode spot motion control unit along the cathode longitudinal axis is turned on. A negative potential is supplied to the part from the first DC source. A constant voltage is applied to the anode and cathode, and a cathode spot is excited on the surface of the cathode using a firing electrode. The cathode spot generates a stream of metal plasma propagating in the direction normal to the evaporation surface of the cathode.

Положение катодного пятна на поверхности длинномерного катода вдоль его образующей определяется результирующим магнитным полем, создаваемым двумя соленоидами.The position of the cathode spot on the surface of a long cathode along its generatrix is determined by the resulting magnetic field created by two solenoids.

Изменение величины и направления тока, протекающего через каждый соленоид, осуществляется с помощью регулируемого и второго постоянного источников тока и происходит в соответствии с программой, закладываемой в программируемое устройство, что и обеспечивает перемещение катодного пятна вдоль его образующей по заданной программе.Changing the magnitude and direction of the current flowing through each solenoid is carried out using an adjustable and second constant current sources and occurs in accordance with the program embedded in the programmable device, which ensures the movement of the cathode spot along its generatrix according to a given program.

Контроль местоположения катодного пятна осуществляется за счет контроля тока, протекающего через первый источник постоянного тока, цепь которого замыкает поток металлической плазмы. В случае, когда значение тока становится меньше 2 А (катодное пятно находится ниже уровня подложки), блок обратной связи дает команду программируемому устройству установить токи, протекающие через соленоиды, такие, чтобы вернуть дугу на рабочую поверхность катода, после чего продолжается выполнение заданной программы.The location of the cathode spot is controlled by monitoring the current flowing through the first direct current source, the circuit of which closes the flow of metal plasma. In the case when the current value becomes less than 2 A (the cathode spot is below the substrate level), the feedback unit instructs the programmable device to set the currents flowing through the solenoids, such as to return the arc to the working surface of the cathode, after which the execution of the specified program continues.

Контроль за моментом возбуждения катодного пятна осуществляется по наличию тока (100 А) в источнике питания, обеспечивающем горение дуги. В случае, если ток дуги стал равен нулю (дуга погасла), блок обратной связи дает команду программируемому устройству прекратить выполнение программы и выключить источники тока.Monitoring the moment of excitation of the cathode spot is carried out by the presence of current (100 A) in the power source that provides arc burning. In the event that the arc current becomes zero (the arc has gone out), the feedback unit instructs the programmable device to stop the program and turn off the current sources.

(См. патент РФ №2186874, кл. С23С 14/32, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.(See RF patent No. 2186874, class C23C 14/32, 2001) - the closest analogue.

В результате анализа известного испарителя необходимо отметить, что его использование позволяет обеспечить нанесение однородных равнотолщинных покрытий на внутренние поверхности тел вращения, как открытых, так и закрытых с одной стороны. Однако приведенный наиболее близкий аналог позволяет наносить покрытия только на внутренние поверхности тел вращения. Предлагаемое устройство обеспечивает нанесение покрытия на любые поверхности изделий, в том числе изделий рулонного типа.As a result of the analysis of the known evaporator, it should be noted that its use allows the application of uniform uniform thickness coatings on the inner surfaces of bodies of revolution, both open and closed on one side. However, the cited closest analogue allows coating only on the inner surfaces of bodies of revolution. The proposed device provides coating on any surface of the product, including products of the roll type.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение производительности испарителя за счет концентрации потока испаряемого материала в направлении подложкодержателя.The technical result of the present invention is to expand the functionality and increase the productivity of the evaporator due to the concentration of the flow of evaporated material in the direction of the substrate holder.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электродуговом испарителе металлов и сплавов, содержащем протяженный цилиндрический охлаждаемый катод, анод, поджигающий и дугогасящий электроды и источник электропитания, новым является то, что анод выполнен охлаждаемым, в форме цилиндра, анод и катод установлены на общем фланце, соосно друг другу, причем катод размещен в полости анода, а зазор между катодом и анодом выбран из соотношения: Da/Dк=3-7, где Da и Dк - диаметры анода и катода соответственно, а вдоль образующей боковой поверхности анода выполнена щель шириной не более 1/4 длины окружности анода, при этом анод снабжен электромагнитом, размещенным диаметрально противоположно щели, для осуществления испарения материала в заданном направлении.The specified technical result is ensured by the fact that in the electric arc evaporator of metals and alloys containing an extended cylindrical cooled cathode, an anode, igniting and extinguishing electrodes and a power source, it is new that the anode is made cooled, in the form of a cylinder, the anode and cathode are mounted on a common flange coaxial with each other, and the cathode is placed in the cavity of the anode, and the gap between the cathode and the anode is selected from the ratio: Da / Dк = 3-7, where Da and Dк are the diameters of the anode and cathode, respectively, and along the generatrix lateral awns anode formed slit width not more than 1/4 of the circumference of the anode, wherein the anode is provided with an electromagnet, disposed diametrically opposite the slit for the evaporation material in a predetermined direction.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг.1 - электродуговой испаритель металлов и сплавов, осевой разрез;- figure 1 - electric arc evaporator of metals and alloys, axial section;

- на фиг.2 - анод испарителя.- figure 2 - the anode of the evaporator.

Электродуговой испаритель металлов и сплавов состоит из закрепленного на фланце 1 протяженного расходуемого катода 2, выполненного охлаждаемым (водоохлаждаемым), трубчатой формы, с токоподводом 3. Испаритель включает в себя поджигающий электрод 4 (установленный на торце трубчатого катода), устройство поджига 5 со стабилитроном (установленное внутри анода на торцевой части катода рядом с поджигающим электродом), а также источник 6 электропитания. Вблизи токоподвода 3 и катода 2 размещен дугогасящий электрод /(расположенный внутри анода с противоположной стороны поджигающего электрода). На фланце 1, соосно с катодом 2 на расстоянии (допустимый диапазон 40-100 мм) от него, установлен водоохлаждаемый анод 8, выполненный в виде цилиндра из листовой меди с продольным щелевым окном 9. Расходуемый катод 2 размещен внутри анода 8. Отвод тепла с поверхности анода 8 осуществляется теплообменником 10, прикрепленным (припаянным) к корпусу анода. С противоположной стороны от щелевого окна 9 на наружной поверхности анода 8 установлен электромагнит 11, подсоединенный к источнику питания 12. Поджигающий электрод 4 соединен с анодом 8 через устройство 5 поджига, работа которого основана на свойствах стабилитрона. Все элементы испарителя конструктивно закреплены на фланце 1 с вакуумно-плотными изолирующими вводами 13. Испаритель монтируется в вакуумную камеру 14 через фланцевое соединение 1, при этом щелевое окно 9 на наружной поверхности анода 8 располагается напротив подложкодержателя.An electric arc evaporator of metals and alloys consists of an extended consumable cathode 2 mounted on a flange 1, made of a cooled (water-cooled), tubular shape, with a current lead 3. The evaporator includes an ignition electrode 4 (mounted on the end of the tubular cathode), an ignition device 5 with a zener diode ( mounted inside the anode on the end of the cathode near the ignition electrode), as well as the power supply 6. Near the current lead 3 and cathode 2 there is an arc suppression electrode / (located inside the anode on the opposite side of the ignition electrode). A water-cooled anode 8 is installed on the flange 1, coaxially with the cathode 2 at a distance (the permissible range is 40-100 mm) from it, made in the form of a cylinder of sheet copper with a longitudinal slit window 9. A consumable cathode 2 is placed inside the anode 8. Heat removal from the surface of the anode 8 is carried out by a heat exchanger 10 attached (soldered) to the body of the anode. On the opposite side of the slot window 9, an electromagnet 11 is mounted on the outer surface of the anode 8, connected to a power source 12. The ignition electrode 4 is connected to the anode 8 through the ignition device 5, the operation of which is based on the properties of the zener diode. All elements of the evaporator are structurally mounted on the flange 1 with vacuum-tight insulating inputs 13. The evaporator is mounted in the vacuum chamber 14 through the flange connection 1, while the slot window 9 on the outer surface of the anode 8 is located opposite the substrate holder.

Электродуговой испаритель металлов и сплавов работает следующим образом.Electric arc evaporator of metals and alloys works as follows.

Перед началом работы в камеру на расположенный напротив щелевого окна 9 подложкодержатель 16 устанавливают напыляемое изделие 15.Before starting work in the chamber on the opposite to the slot window 9 substrate holder 16 set the sprayed product 15.

Включают систему (не показана) подачи охлаждающей среды на катод 2 и на теплообменник 10 анода 8.Turn on a system (not shown) for supplying a cooling medium to the cathode 2 and to the heat exchanger 10 of the anode 8.

Включают систему вакуумирования (не показана) камеры 14 и по достижении в вакуумной камере давления ниже 1.3×10-2 Па от источника 6 электропитания на катод 2 и анод 8 подают напряжение, в результате чего в цепи анод 8 - поджигающий электрод 4 - катод 2 протекает ток и инициируется дуговой разряд между электродами анодом и катодом. При горении дуги ток в цепи поджигающего электрода не протекает, поскольку напряжение пробоя устройства 5 поджига больше напряжения горения дугового разряда, но меньше напряжения холостого хода источника 6 питания. В процессе горения дуги при взаимодействии собственного поля дуги с полем тока разряда катодные микропятна хаотично перемещаются в сторону токоподвода 3 по всей поверхности трубчатого катода 2. Изменением тока в обмотке электромагнита 11 (расположенной на аноде 8, напротив щелевого окна 9) осуществляется регулирование напряженности магнитного поля в пределах 50-500 А/м для управления движением микропятен по поверхности катода 2. За счет обеспечения положения катодных микропятен на поверхности катода вдоль его образующей при воздействии регулирующего магнитного поля электромагнита испарение материала осуществляется в заданном направлении - в направлении подложкодержателя 16, размещенного напротив щелевого окна 9 анода 8.Turn on the vacuum system (not shown) of the chamber 14 and, when the pressure in the vacuum chamber is below 1.3 × 10 -2 Pa from the power supply 6, the voltage is applied to the cathode 2 and anode 8, as a result of which the anode 8 - ignition electrode 4 - cathode 2 is connected to the circuit current flows and an arc discharge is initiated between the electrodes by the anode and cathode. When burning the arc, the current in the circuit of the ignition electrode does not flow, since the breakdown voltage of the ignition device 5 is greater than the burning voltage of the arc discharge, but less than the open circuit voltage of the power supply 6. In the process of arc burning, when the intrinsic field of the arc interacts with the discharge current field, the cathode microspots randomly move towards the current lead 3 over the entire surface of the tubular cathode 2. By changing the current in the winding of the electromagnet 11 (located on the anode 8, opposite the slot window 9), the magnetic field is regulated within 50-500 A / m to control the movement of microspots on the surface of the cathode 2. By ensuring the position of the cathode microspots on the surface of the cathode along its generatrix when exposed to reg lating magnetic field electromagnet evaporation material carried in a predetermined direction - in the direction of the substrate holder 16 disposed opposite the slit window 9 of the anode 8.

Как показали проведенные эксперименты, устойчивый разряд между электродами наблюдается при следующем соотношении диаметра (Da) анода и диаметра (Dк) катода: Da/Dк=3-7, причем ширина щелевого окна выбирается исходя из размеров покрываемых поверхностей, но не должна превышать 1/4 длины окружности основания цилиндрического анода. При движении по поверхности катода микропятна попадают в зазор между дугогасящим электродом 7 и катодом 2, и дуга гаснет. При гашении дуги на промежутке анод 8 - катод 2 автоматически устанавливается напряжение, равное напряжению холостого хода источника 6 электропитания, что приводит к поджигу дугового разряда на противоположном от дугогасящего электрода конце катода. Испарение материала катода в непрерывно перемещающихся микропятнах ограничено во времени толщиной трубчатого катода, но при износе катод можно повернуть относительно щелевого окна и продолжить работу.As the experiments showed, a stable discharge between the electrodes is observed with the following ratio of the diameter (Da) of the anode and the diameter (Dк) of the cathode: Da / Dк = 3-7, and the width of the slit window is selected based on the dimensions of the surfaces to be coated, but should not exceed 1 / 4 circumference of the base of the cylindrical anode. When moving along the surface of the cathode, the microspots fall into the gap between the extinguishing electrode 7 and the cathode 2, and the arc goes out. When extinguishing the arc in the gap between the anode 8 and cathode 2, a voltage is automatically set equal to the open circuit voltage of the power supply 6, which leads to ignition of the arc discharge at the opposite end of the cathode from the arc suppression electrode. The evaporation of the cathode material in continuously moving microspots is limited in time by the thickness of the tubular cathode, but with wear, the cathode can be rotated relative to the slit window and continue to work.

Наличие этих новых существенных признаков (предел интервалов соотношения диаметров анод-катод и ширина щелевого окна) совместно с известными и общими прототипами позволило создать новое техническое решение - электродуговой испаритель металлов и сплавов, позволяющий управлять движением катодных микропятен и получать однородные равнотолщинные покрытия требуемого состава.The presence of these new significant features (the limit of the intervals between the ratio of the diameters of the anode-cathode and the width of the slit window) together with the known and common prototypes made it possible to create a new technical solution - an electric arc evaporator of metals and alloys, which allows controlling the movement of cathode microspots and obtaining uniform uniform thickness coatings of the required composition.

Испаритель показал высокую надежность в работе и позволил увеличить в 2-2,5 раза скорость роста покрытия и в 3-4 раза повысить коэффициент использования материала катода за счет концентрации потока испаряемого материала в заданном направлении. Конструкция испарителя исключает осаждение испаряемого материала на стенках вакуумной камеры, что значительно экономит время при профилактических работах.The evaporator showed high reliability in operation and allowed to increase the growth rate of the coating by 2-2.5 times and increase the utilization of the cathode material by 3-4 times due to the concentration of the flow of evaporated material in a given direction. The design of the evaporator eliminates the deposition of the vaporized material on the walls of the vacuum chamber, which significantly saves time during maintenance work.

Claims (1)

Электродуговой испаритель металлов и сплавов, содержащий протяженный цилиндрический охлаждаемый катод, анод, поджигающий и дугогасящий электроды и источник электропитания, отличающийся тем, что анод выполнен охлаждаемым в виде полого цилиндра, причем анод и катод установлены на общем фланце соосно друг другу, причем катод размещен в полости анода с зазором, а диаметры анода Dа и катода Dк соответственно удовлетворяют соотношению: Dа/Dк=3-7, при этом для испарения материала в заданном направлении вдоль образующей боковой поверхности анода выполнена щель шириной не более 1/4 длины окружности анода, и анод снабжен электромагнитом, размещенным диаметрально противоположно щели. An electric arc evaporator of metals and alloys containing an extended cylindrical cooled cathode, an anode, igniting and extinguishing electrodes, and an electrical power source, characterized in that the anode is made cooled in the form of a hollow cylinder, the anode and cathode mounted on a common flange aligned with each other, and the cathode is placed in the cavity of the anode with a gap, and the diameters of the anode Da and cathode Dk, respectively, satisfy the ratio: Da / Dk = 3-7, while for evaporation of the material in a given direction along the generatrix of the lateral surface of the anode in Execute the slit width not more than 1/4 the length of the circumference of the anode, and the anode is provided with an electromagnet, disposed diametrically opposite the slit.
RU2013111476/02A 2013-03-15 2013-03-15 Arc evaporator of metal and alloys RU2510428C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111476/02A RU2510428C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Arc evaporator of metal and alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111476/02A RU2510428C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Arc evaporator of metal and alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2510428C1 true RU2510428C1 (en) 2014-03-27

Family

ID=50343087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013111476/02A RU2510428C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Arc evaporator of metal and alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2510428C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677354C1 (en) * 2017-12-18 2019-01-16 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО "ГИПО") Evaporator for coating in vacuum

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982002906A1 (en) * 1981-02-23 1982-09-02 Leonid Pavlovich Sablev Consumable cathode for electric-arc evaporator of metal
JPH01234562A (en) * 1987-03-16 1989-09-19 Hauzer Holding Bv Cathode arc discharge evaporation apparatus
SU1505064A2 (en) * 1987-08-04 1994-12-15 Специализированное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института электроники им.У.А.Арифова Electric-arc evaporator
SU714807A1 (en) * 1977-06-15 1994-12-15 Институт электроники АН УзССР Electric arc evaporator of metals
RU2077604C1 (en) * 1993-07-01 1997-04-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством Electric arc evaporator to deposit coats in vacuum
RU2382118C1 (en) * 2009-01-28 2010-02-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" Vacuum-arc source of plasma

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU714807A1 (en) * 1977-06-15 1994-12-15 Институт электроники АН УзССР Electric arc evaporator of metals
WO1982002906A1 (en) * 1981-02-23 1982-09-02 Leonid Pavlovich Sablev Consumable cathode for electric-arc evaporator of metal
JPH01234562A (en) * 1987-03-16 1989-09-19 Hauzer Holding Bv Cathode arc discharge evaporation apparatus
SU1505064A2 (en) * 1987-08-04 1994-12-15 Специализированное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института электроники им.У.А.Арифова Electric-arc evaporator
RU2077604C1 (en) * 1993-07-01 1997-04-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством Electric arc evaporator to deposit coats in vacuum
RU2382118C1 (en) * 2009-01-28 2010-02-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" Vacuum-arc source of plasma

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677354C1 (en) * 2017-12-18 2019-01-16 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО "ГИПО") Evaporator for coating in vacuum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8387561B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition
JP6101238B2 (en) Coating apparatus for coating a substrate and method for coating a substrate
US20150299847A1 (en) Ion bombardment device and method for using the same to clean substrate surface
RU2510428C1 (en) Arc evaporator of metal and alloys
DE4026494A1 (en) DEVICE FOR EVAPORATING MATERIAL BY VACUUM ARC DISCHARGE AND METHOD
RU144198U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
KR101440316B1 (en) arc spot generation device for thin film coating in a vacuum chamber
RU154033U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
JP2019023351A (en) Low-temperature electric arc ion plating coating
RU173348U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
JP2010168648A (en) Deposition apparatus and substrate manufacturing method
RU2607398C2 (en) Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation
US8177948B2 (en) Device for carbon deposition
RU179881U1 (en) ARC EVAPORATOR
CN210438827U (en) Pulse carbon ion excitation source device
JP6619921B2 (en) Evaporation source
RU134932U1 (en) MAGNETRON SPRAYING SYSTEM
CN102296274A (en) Shielding device for cathode arc metal ion source
WO2015057875A1 (en) Assembly and method of coating an interior surface of an object
RU2657275C2 (en) Method of producing films of cadmium telluride by magnetron sputtering at a constant current
RU194223U1 (en) Thin film coating device
RU161743U1 (en) VACUUM INSTALLATION FOR APPLICATION OF A SUPER-HARD COATING BASED ON AMORPHOUS CARBON
CN202063988U (en) High-vacuum and low-current stabilizing device with cathode arc
CN109267018B (en) Rapid plasma coating method and device
Schultrich et al. Methods of Vacuum Arc Deposition of ta-C Films

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner