RU2685828C1 - Device for application of coating with vacuum-arc evaporation - Google Patents

Device for application of coating with vacuum-arc evaporation Download PDF

Info

Publication number
RU2685828C1
RU2685828C1 RU2018133942A RU2018133942A RU2685828C1 RU 2685828 C1 RU2685828 C1 RU 2685828C1 RU 2018133942 A RU2018133942 A RU 2018133942A RU 2018133942 A RU2018133942 A RU 2018133942A RU 2685828 C1 RU2685828 C1 RU 2685828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
target
disk
magnetic
holder
Prior art date
Application number
RU2018133942A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Береговский
Дмитрий Владимирович Духопельников
Михаил Константинович Марахтанов
Светлана Александровна Щуренкова
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
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 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2018133942A priority Critical patent/RU2685828C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2685828C1 publication Critical patent/RU2685828C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to devices for application of coatings by vacuum-arc evaporation and can be used in production of tribotechnical articles and metal-cutting tools with functional coatings of alloyed carbide compounds. Device contains a vacuum chamber, a system for access to its internal volume, a gas supply system, a control system and a coating application system. Coating system includes a hollow cylindrical housing of the vacuum-arc evaporator connected to the vacuum chamber with a flange connection with an additional end flange. Housing body has an isolated ignition electrode current lead, an isolated anode current lead, an isolated target current of the target cathode, water inlet and outlet of the cooling system, magnetic conductor input and magnetic coil current leads. In the cavity of the housing there is an annular anode, a disk target cathode, a target cathode holder, two magnetic DC coils placed one after another coaxially to the target cathode. Butt of the ignition electrode is placed in the gap between the target cathode and its holder. Circular anode is installed in front of the disk target cathode and has a trapezoidal cross-section. Target cathode is connected by tight soldering with disc of nickel foil, which is also tightly soldered to holder of target cathode, made in form of ring with annular seal with evaporator housing. Internal volume of the evaporator casing behind the disk from nickel foil is filled with circulating water, the input of which is made through the magnetic conductor in the form of a hollow cylinder passing through the plug connected to the additional end flange. Magnet core accommodates sealed magnetic coils fed with direct current of opposite direction.EFFECT: due to use of detachable arc evaporator, reduction of labour intensity of assembly-dismantling operations of target cathode, required temperature mode of cathode-target operation and high speed of cathode spot movement along cathode surface at optimum arched shape of magnetic field.5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий вакуумно-дуговым испарением и может быть использовано при производстве триботехнических изделий (подшипники скольжения) и металлорежущего инструмента (сменные многогранные пластины, сверла, фрезы) с функциональными покрытиями, полученными с использованием легированных карбидных соединений.The invention relates to devices for coating vacuum-arc evaporation and can be used in the manufacture of tribological products (bearings) and metal-cutting tools (interchangeable polyhedral plates, drills, cutters) with functional coatings obtained using doped carbide compounds.

Известно устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением, включающее вакуумную камеру, размещенное внутри нее вращающееся основание, дуговой испаритель, состоящий из кольцевого анода, катода-мишени в виде диска и средство формирования магнитного поля в виде кольцевого постоянного магнита, расположенного по окружности перед катодом-мишенью и кольцевого постоянного магнита-соленоида, размещенного соосно катоду-мишени вне вакуумной камеры. Направление намагничивания магнита-соленоида имеет то же направление, что и у кольцевого постоянного магнита. Напряжение смещения прикладывается между катодом-мишенью и кольцевым анодом и/или вращающимся основанием.A device for coating with vacuum-arc evaporation is known, which includes a vacuum chamber, a rotating base inside it, an arc evaporator consisting of an annular anode, a cathode-target in the form of a disk and a means of generating a magnetic field in the form of an annular permanent magnet circumferentially in front of the cathode -Target and annular permanent solenoid magnet, placed coaxially with the target cathode outside the vacuum chamber. The direction of magnetization of the solenoid magnet has the same direction as that of the ring permanent magnet. A bias voltage is applied between the target cathode and the annular anode and / or the rotating base.

(US 2013098881, В23К 9/00, С23С 14/325, опубликовано 25.04.2013)(US2013098881, В23К 9/00, С23С 14/325, published on April 25, 2013)

Недостатком известного устройства, использующего для генерирования магнитного поля постоянный магнит, является низкая управляемость траектории движения сформированного катодного пятна, в частности, скорости и направления его перемещения, что приводит к снижению качества нанесенного покрытия в результате повышенного образования капельной фазы.A disadvantage of the known device that uses a permanent magnet to generate a magnetic field is the low controllability of the path of movement of the formed cathode spot, in particular, the speed and direction of its movement, which leads to a decrease in the quality of the applied coating as a result of an increased formation of the droplet phase.

Известно устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением, содержащее катод-мишень, анод, устройство поджига и магнитную систему, состоящую из магнитопровода и двух катушек, расположенных соосно катоду-мишени, при этом электрический ток в катушках имеет противоположное направление, причем в качестве анода используется корпус устройства или установленный соосно катоду-мишени дополнительный электрод, устройство поджига выполнено из электрода поджига и керамической втулки, а также снабжено установленной соосно катоду-мишени электрически изолированной от него и анода нейтральной вставкой.A device for coating with vacuum arc evaporation is known, which contains a target cathode, an anode, an ignition device and a magnetic system consisting of a magnetic core and two coils arranged coaxially with the target cathode, while the electric current in the coils has the opposite direction, moreover as an anode the device case or an additional electrode installed coaxially with the target cathode is used, the ignition device is made of an ignition electrode and a ceramic sleeve, and is also equipped with a mishome cathode installed neither a neutral insert electrically isolated from it and the anode.

(RU 2013151829, С23С 14/35, опубликовано 27.05.2015)(RU 2013151829, С23С 14/35, published on 05/27/2015)

Недостатком известного устройства является использование в качестве анода корпуса, в котором размещены все элементы устройства, что приводит к неблагоприятному для процесса испарения катода искажению линий магнитного поля, ведущее к снижению качества наносимого покрытия в результате повышенного образования капельной фазы. Кроме того, устройство достаточно сложно в эксплуатации, что связано с трудоемкостью монтажа катода-мишени и обеспечения его температурного режима эксплуатации.A disadvantage of the known device is the use of a case as an anode in which all the elements of the device are placed, which leads to a distortion of the magnetic field lines unfavorable for the evaporation process of the cathode, leading to a decrease in the quality of the applied coating as a result of increased formation of the droplet phase. In addition, the device is quite difficult to operate, due to the complexity of the installation of the cathode target and ensure its temperature mode of operation.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением, включающее вакуумную камеру, систему доступа к ее внутреннему объему, систему подачи газа, систему управления и систему нанесения покрытия, включающую размещенный снаружи на корпусе вакуумной камеры съемный дуговой испаритель, содержащий водоохлаждаемый катод-мишень в виде диска, размещенный перед ним дисковый анод, устройство поджига дуги в виде электрода, размещенного в теле анода, и двух катушек постоянного магнитного поля, размещенные соосно катоду-мишени и аноду.The closest in technical essence is a device for applying a vacuum-arc evaporation, including a vacuum chamber, an access system to its internal volume, a gas supply system, a control system, and a coating system that includes a removable arc evaporator placed outside the vacuum chamber housing and containing water-cooled a cathode-target in the form of a disk, a disk anode placed in front of it, an arc ignition device in the form of an electrode placed in the body of the anode, and two permanent magnetic coils The fields are coaxial with the target cathode and the anode.

(US 9153422, С23С 14/32, С23С 14/35, опубликовано 06.10.2015)(US 9153422, С23С 14/32, С23С 14/35, published 10/06/2015)

Недостатком известного технического решения является то, что каждая из катушек обеспечивает поддержание катодного пятна в границах определенной зоны и перемещение катодного пятна осуществляется выбором системой управления одной или другой катушки (или сочетания катушек с постоянным магнитом, также используемым в известном техническом решении). Цилиндрическая форма поверхности кольцевого анода, обращенная к катоду-мишени, не обеспечивает оптимальную форму магнитных силовых линий, генерируемых катушками. Кроме того, известное устройство не обеспечивает необходимый температурный режим катода и трудоемко при осуществлении операций монтажа-демонтажа катода-мишени.A disadvantage of the known technical solution is that each of the coils maintains the cathode spot within the boundaries of a certain zone and the cathode spot is moved by selecting the control system of one or another coil (or a combination of coils with a permanent magnet also used in the known technical solution). The cylindrical shape of the surface of the annular anode facing the target cathode does not provide the optimal shape of the magnetic field lines generated by the coils. In addition, the known device does not provide the required temperature of the cathode and time-consuming in the implementation of the operations of the installation-disassembly of the cathode target.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание устройства для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением с использованием съемного дугового испарителя, обеспечивающего снижение трудоемкости операций монтажа-демонтажа катода-мишени, а также требуемый температурный режим работы катода-мишени и высокую скорость перемещения катодного пятна по поверхности катода при оптимальной арочной форме магнитного поля.The task and the technical result of the invention is to create a device for applying vacuum-arc evaporation using a removable arc evaporator, reducing the laboriousness of mounting and dismounting the cathode target, as well as the required operating temperature of the cathode target and high speed of moving the cathode spot on the cathode surface. with optimal arched magnetic field.

Технический результат достигают тем, что устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением включает вакуумную камеру, систему доступа к ее внутреннему объему, систему подачи газа, систему управления и систему нанесения покрытия, включающую соединяемый с вакуумной камерой фланцевым соединением полый цилиндрический корпус вакуумно-дугового испарителя, который снабжен дополнительным концевым фланцем, причем в теле корпуса выполнены изолированный токоввод электрода поджига, изолированный токоввод кольцевого анода, изолированный токоввод катода-мишени, вход и выход воды системы охлаждения, ввод магнитопровода и токовводы магнитных катушек, а в полости корпуса размещены кольцевой анод, дисковый катод-мишень, держатель катода-мишени, две магнитные катушки постоянного тока, размещенные одна за другой соосно катоду-мишени, отличающийся тем, что торец электрода поджига размещен в зазоре между катодом-мишенью и его держателем, кольцевой анод установлен перед дисковым катодом-мишенью и выполнен с трапецеидальным сечением, катод-мишень соединен герметичной пайкой с диском из никелевой фольги, который также герметичной пайкой соединен с держателем катода-мишени, выполненным в виде кольца и снабженным кольцевым уплотнением с корпусом испарителя, внутренний объем корпуса испарителя за диском из никелевой фольги заполнен циркулирующей водой, ввод которой выполнен через магнитопровод в виде полого цилиндра, проходящий через заглушку, соединенной с дополнительным концевым фланцем, причем на магнитопроводе размещены герметизированные магнитные катушки, питаемых постоянным током противоположного направления.The technical result is achieved by the fact that a vacuum arc evaporation coating device includes a vacuum chamber, an access system to its internal volume, a gas supply system, a control system and a coating system comprising a hollow cylindrical body of a vacuum arc evaporator connected to the vacuum chamber which is provided with an additional end flange, with an insulated current lead of the ignition electrode, an insulated current lead of the ring anode, insulated Bath current lead of the target cathode, cooling water inlet and outlet, magnetic core and current leads of magnetic coils, and the annular anode, disk target cathode, target cathode holder, two DC magnetic coils placed one after the other coaxially with the cathode are placed in the body cavity -Target, characterized in that the end of the ignition electrode is placed in the gap between the target cathode and its holder, the annular anode is installed in front of the target disk cathode and is made with trapezoidal section, the cathode-target is connected by a sealed soldering with a disk made of nickel foil, which is also sealed by soldering to the target cathode holder, made in the form of a ring and provided with an annular seal to the evaporator case, the internal volume of the evaporator case behind the disk made of nickel foil is filled with circulating water, which is inserted through the magnetic core in the form a hollow cylinder passing through a plug connected to an additional end flange, with sealed magnetic coils placed on the magnetic core, fed by a direct current opposite directions.

Технический результат также достигают тем, держатель катода-мишени выполнен из изолирующего немагнитного материала и с одного торца снабжен никелевым покрытием; держатель катода-мишени снабжен изолированным отверстием для прохода электрода поджига; между катодом-мишенью и его держателем выполнен воздушный зазор величиной 0,5-2 мм; корпус испарителя с фланцами, а также заглушка выполнены из немагнитной стали.The technical result is also achieved by the fact that the holder of the target cathode is made of an insulating non-magnetic material and is provided with a nickel coating from one end; the target cathode holder is provided with an insulated hole for the passage of the ignition electrode; an air gap of 0.5–2 mm is made between the target cathode and its holder; The evaporator housing with flanges and the plug are made of non-magnetic steel.

Изобретение может быть проиллюстрировано примером с использованием фигуры, где:The invention can be illustrated by an example using the figure, where:

1 - вакуумная камера;1 - vacuum chamber;

2 - соединительный фланец;2 - connecting flange;

3 - корпус вакуумно-дугового испарителя;3 - vacuum arc evaporator housing;

4 - дополнительный концевой фланец;4 - additional end flange;

5 - токоввод и электрод поджига;5 - current lead and ignition electrode;

6 - токоввод кольцевого анода;6 - current lead ring anode;

7 - выход воды системы охлаждения;7 - cooling water outlet;

8 - кольцевой анод трапецеидального сечения вход воды системы охлаждения;8 - annular anode of trapezoidal section of the water inlet of the cooling system;

9 - дисковый катод-мишень;9 - disk cathode target;

10 - диск из никелевой фольги;10 - nickel foil disc;

11 - держатель катода мишени;11 - the target cathode holder;

12 - место герметичной пайки;12 - place sealed soldering;

13 - кольцевой уплотнитель;13 - ring seal;

14 - циркулирующая вода;14 - circulating water;

15 - полый магнитопровод;15 - hollow magnetic core;

16 - заглушка;16 - plug;

17, 18 - магнитные катушки постоянного тока;17, 18 - DC magnetic coils;

19 - герметик магнитных катушек.19 - magnetic coil sealant.

Подготовка устройства по изобретению к работе осуществляют в следующей последовательности. На стенку вакуумной камеры 1 с помощью соединительного фланца 2, снабженного кольцевым уплотнением, устанавливают корпус вакуумно-дугового испарителя 3, выполненного в виде полого цилиндра из немагнитной стали, и снабженного с другой стороны дополнительным концевым фланцем 4 из немагнитной стали. В теле корпуса 3 выполнены отверстия для размещения изолированного токоввода электрода поджига 5, изолированного токоввода кольцевого анода 6, выхода воды системы охлаждения 7, изолированный токоввод катода-мишени (не показано), изолированные токоввода магнитных катушек (не показано).Preparation of the device according to the invention to work is carried out in the following sequence. On the wall of the vacuum chamber 1 by means of a connecting flange 2, equipped with an annular seal, install the case of a vacuum-arc evaporator 3, made in the form of a hollow cylinder of non-magnetic steel, and provided on the other side with an additional end flange 4 of non-magnetic steel. The body of the housing 3 has holes for placing an insulated current lead of the ignition electrode 5, an insulated current lead of the annular anode 6, a water outlet for the cooling system 7, an insulated current lead of the target cathode (not shown), an insulated current lead of magnetic coils (not shown).

Затем в полости корпуса 3 размещают токоввод кольцевого анода 6, который известными приемами и приспособлениями делают герметичным. После этого к нему подсоединяют кольцевой анод 8, выполненный с трапецеидальными сечением, таким образом, чтобы был сформирован «раструб» (расширение) по направлению от катода-мишени. Угол наклона плоскости анода, образующей расширение, к плоскости дискового катода-мишени 9 составляет 40-60°.Then in the cavity of the housing 3 is placed the current lead of the annular anode 6, which is made airtight by known methods and devices. Thereafter, an annular anode 8 is connected thereto, which is made with a trapezoidal section, so that a “socket” (expansion) is formed in the direction from the cathode target. The angle of inclination of the plane of the anode, forming an extension, to the plane of the disk cathode target 9 is 40-60 °.

Перед установкой дискового катода-мишени 9 осуществляют следующие операции. К катоду-мишени 9 кольцевым герметичным швом припаивают диск 10 из никелевой фольги. Затем указанный диск 10 также кольцевым герметичным швом припаивают к торцу держателя 11 катода-мишени 9. Поскольку для обеспечения поджига дуги необходимо чтобы держатель 11 был выполнен из изолирующего немагнитного материала, то его торцевую поверхность - место 12 герметичной пайки, известными способами снабжают никелевым покрытием. Затем в кольцевой паз держателя 11 устанавливают кольцевой уплотнитель 13, обеспечивающий разделение объема вакуумной камеры 1 от объема корпуса 3, заполняемого циркулирующей водой 14, и устанавливают держатель 11 с катодом-мишенью 9 внутрь корпуса 3 таким образом, чтобы было возможным через соответствующие отверстия для прохода в корпусе 3 и держателе 11 ввести внутрь корпуса 3 электрод поджига 5 и разместить его торец в воздушном зазоре величиной 0,5-2 мм между катодом-мишенью 9 и его держателем 11. Такое размещение электрода поджига является удобным для монтажа и обеспечивает надежное зажигание дуги для осуществления процесса нанесения покрытия. После этого соединяют катод-мишень 9 (никелевого диска) с токовводом (не показан). Использование паяного соединения катода-мишени 9 и его держателя 11 с помощью диска из никелевой фольги 10 обеспечивает качественное электрическое соединение с системой электропитания и обеспечивает необходимый тепловой режим работы элементов устройства.Before installing the disk cathode target 9 perform the following operations. A nickel foil disk 10 is soldered to the target cathode 9 by an annular hermetic seam. Then, the specified disk 10 is also soldered to the end of the holder 11 of the cathode target 9 with an annular hermetic seam. Since the holder 11 is made of an insulating nonmagnetic material to ensure ignition of the arc, its end surface is a place of 12 soldered solder, it is coated with a nickel coating by known methods. Then, an annular seal 13 is installed in the annular groove of the holder 11, which provides for separation of the volume of the vacuum chamber 1 from the volume of the housing 3 filled with circulating water 14, and install the holder 11 with the cathode target 9 inside the housing 3 so that it is possible through the corresponding passage openings in the housing 3 and the holder 11, insert the ignition electrode 5 into the housing 3 and place its end in the air gap 0.5-2 mm between the cathode-target 9 and its holder 11. This arrangement of the ignition electrode is convenient th for installation and ensures a reliable ignition of the arc for the coating process. After that, connect the cathode-target 9 (Nickel disk) with the current lead (not shown). The use of a solder joint of the cathode 9 and its holder 11 using a disk made of nickel foil 10 provides a high-quality electrical connection with the power supply system and provides the necessary thermal operation of the device elements.

Затем в полость корпуса 3 помещают магнитопровод 15 в виде полого цилиндра, проходящего через заглушку 16 из немагнитной стали. На магнитопроводе 15 размещены изолированные с использованием герметика 19 магнитные катушки 17 и 18, питаемые постоянным током противоположного направления. Размещение магнитных катушек соосно катоду-мишени на магнитопроводе обеспечивает создание на поверхности катода-мишени арочного магнитного поля с управляемым положением арки путем изменения величин токов магнитных катушек (их соотношения). Изменение положение катодного пятна на поверхности катода-мишени и управление скоростью изменения положения (изменение скорости изменения токов в катушках) позволяет равномерно вырабатывать материал катода и снизить количество нежелательной капельной фазы в наносимом покрытии.Then in the cavity of the housing 3 is placed the magnetic core 15 in the form of a hollow cylinder passing through the plug 16 of non-magnetic steel. Magnetic coils 17 and 18 insulated using sealant 19 are placed on the magnetic core 15 and fed with a direct current of the opposite direction. The placement of the magnetic coils coaxially with the target cathode on the magnetic core ensures that an arched magnetic field with a controlled arch position is created on the surface of the target cathode by changing the magnitudes of the currents of the magnetic coils (their ratios). Changing the position of the cathode spot on the surface of the target cathode and controlling the rate of change of position (changing the rate of change of currents in the coils) makes it possible to uniformly produce the cathode material and reduce the amount of undesirable droplet phase in the applied coating.

Через отверстие полого магнитопровода 15 внутрь корпуса 2 поступает вода для охлаждения элементов испарителя и поддержания требуемого теплового режима работы катода-мишени 9. Электрические выводы магнитных катушек соединяют с их токовводами (не показано), выполненными с корпусе 3. После этого заглушку 16 соединяют с дополнительным концевым фланцем 4 и герметизируют внутренний объем корпуса 3 испарителя.Through the hole of the hollow magnetic core 15 into the housing 2 water is supplied to cool the evaporator elements and maintain the required thermal mode of operation of the target cathode 9. The electrical leads of the magnetic coils are connected to their current leads (not shown) made to the housing 3. Thereafter, the plug 16 is connected to an additional end flange 4 and seal the internal volume of the housing 3 of the evaporator.

Внутренний объем корпуса 3 испарителя заполняют водой, путем соединения входа 20 и выхода 6 с системой водоснабжения, и подключают токовводы элементов испарителя к соответствующим устройствам электроснабжения и управления, подключают вакуумную камеру 1 к системам вакуумирования и напуска газа. Через систему доступа к внутреннему объему камеры устанавливают изделие для нанесения покрытия.The internal volume of the evaporator housing 3 is filled with water, by connecting the inlet 20 and outlet 6 with the water supply system, and connects the current leads of the evaporator elements to the corresponding power supply and control devices, connect the vacuum chamber 1 to the gas evacuation and gas inlet systems. Through the system of access to the internal volume of the chamber install the product for coating.

Использование устройства по изобретению обеспечит снижение капельной фазы в покрытии, например, на основе нитрида титана, в 5 раз по относительной площади, занимаемой каплями, по сравнению с дуговым испарителем с торцевым цилиндрическим катодом такого же диаметра и толщины без магнитного управления катодным пятном двумя магнитными катушками.The use of the device according to the invention will reduce the droplet phase in the coating, for example, based on titanium nitride, by 5 times the relative area occupied by the droplets compared to an arc evaporator with an end cylindrical cathode of the same diameter and thickness without magnetic control of the cathode spot by two magnetic coils .

Устройство по изобретения обеспечивает достижение поставленного технического результата: снижает трудоемкость операций монтажа-демонтажа катода-мишени, а также требуемый температурный режим работы катода-мишени и высокую скорость перемещения катодного пятна по поверхности катода при оптимальной арочной форме магнитного поля.The device according to the invention ensures the achievement of the technical result: reduces the complexity of mounting and dismounting operations of the target cathode, as well as the required temperature mode of operation of the target cathode and high speed of movement of the cathode spot along the surface of the cathode with an optimal arched magnetic field.

Claims (5)

1. Устройство для нанесения покрытия вакуумно-дуговым испарением, содержащее вакуумную камеру, систему доступа к ее внутреннему объему, систему подачи газа, систему управления и систему нанесения покрытия, включающую соединенный с вакуумной камерой фланцевым соединением полый цилиндрический корпус вакуумно-дугового испарителя с дополнительным концевым фланцем, причем в теле корпуса выполнены изолированный токоввод электрода поджига, изолированный токоввод кольцевого анода, изолированный токоввод дискового катода-мишени, вход и выход воды системы охлаждения, ввод магнитопровода и токовводы магнитных катушек, а в полости корпуса размещены кольцевой анод, дисковый катод-мишень, держатель дискового катода-мишени и две магнитные катушки постоянного тока, размещенные одна за другой соосно дисковому катоду-мишени, отличающееся тем, что торец электрода поджига размещен в зазоре между дисковым катодом-мишенью и его держателем, кольцевой анод установлен перед дисковым катодом-мишенью и выполнен с трапецеидальным сечением, при этом дисковый катод-мишень соединен герметичной пайкой с диском из никелевой фольги, который герметичной пайкой соединен с держателем катода-мишени, выполненным в виде кольца с кольцевым уплотнением , при этом внутренний объем корпуса испарителя за диском из никелевой фольги заполнен циркулирующей водой, ввод которой выполнен через магнитопровод, выполненный в виде полого цилиндра, проходящего через заглушку, соединенную с дополнительным концевым фланцем, причем на магнитопроводе размещены герметизированные магнитные катушки, питаемые постоянным током противоположного направления.1. Device for applying vacuum arc evaporation comprising a vacuum chamber, an access system to its internal volume, a gas supply system, a control system and a coating system comprising a hollow cylindrical body of an arc vacuum evaporator with an additional end connected to the vacuum chamber by a flange connection flange, and in the body of the body there is an insulated current lead of the ignition electrode, an insulated current lead of the annular anode, an insulated current lead of a disk cathode target, the input and output water cooling system, the input of the magnetic circuit and the current leads of the magnetic coils, and in the housing cavity are placed an annular anode, a disk cathode target, a holder of a disk cathode target and two magnetic coils of direct current, placed one after the other coaxially to the disk cathode target, different in that the end of the ignition electrode is placed in the gap between the target disk cathode and its holder, the annular anode is installed in front of the target disk cathode and is made with a trapezoidal section, with the target disk cathode connected hermetically brazing with a disk of nickel foil, which is sealed by soldering to a target cathode holder made in the form of a ring with an annular seal, while the internal volume of the evaporator housing behind the disk made of nickel foil is filled with circulating water, which is inserted through a magnetic core made in the form a hollow cylinder passing through a plug connected to an additional end flange, with sealed magnetic coils placed on the magnetic core fed by a direct current of the opposite voltage avleniya. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что держатель катода-мишени выполнен из изолирующего немагнитного материала и с одного торца снабжен никелевым покрытием.2. The device according to claim 1, characterized in that the holder of the target cathode is made of an insulating non-magnetic material and provided with a nickel coating from one end. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что держатель катода-мишени снабжен изолированным отверстием для прохода электрода поджига.3. The device according to p. 1, characterized in that the holder of the target cathode is equipped with an insulated hole for the passage of the ignition electrode. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между катодом-мишенью и его держателем выполнен воздушный зазор величиной 0,5-2 мм.4. The device according to claim 1, characterized in that between the target cathode and its holder there is an air gap of 0.5-2 mm. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус испарителя с фланцами, а также заглушка выполнены из немагнитной стали.5. The device according to claim 1, characterized in that the evaporator housing with flanges, as well as the plug is made of non-magnetic steel.
RU2018133942A 2018-09-26 2018-09-26 Device for application of coating with vacuum-arc evaporation RU2685828C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133942A RU2685828C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Device for application of coating with vacuum-arc evaporation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133942A RU2685828C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Device for application of coating with vacuum-arc evaporation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685828C1 true RU2685828C1 (en) 2019-04-23

Family

ID=66314793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133942A RU2685828C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Device for application of coating with vacuum-arc evaporation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685828C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113235050A (en) * 2021-05-08 2021-08-10 湖北蓝华铝业有限公司 Vacuum titanium plating device for plating titanium on surface of aluminum profile
CN115627446A (en) * 2022-10-26 2023-01-20 卢成 Film coating machine and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2072643C1 (en) * 1994-04-21 1997-01-27 Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета Method of production of small-sized bremsstrahlung focus in cyclic charged-particle accelerator
RU2168233C2 (en) * 1997-11-26 2001-05-27 Вэйпор Текнолоджиз, Инк. Cathode for spraying or electric-arc evaporation (alternatives) and device for coating or ion-beam implantation of substrates
US6334405B1 (en) * 1999-01-14 2002-01-01 Kobe Steel, Ltd. Vacuum arc evaporation source and vacuum arc vapor deposition apparatus
RU2280709C2 (en) * 2004-02-09 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Plant for application of coats
RU2369664C2 (en) * 2003-10-21 2009-10-10 Закрытое Акционерное Общество "Институт Инженерии Поверхности" Filtered vacuum arc plasma source
US9153422B2 (en) * 2011-08-02 2015-10-06 Envaerospace, Inc. Arc PVD plasma source and method of deposition of nanoimplanted coatings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2072643C1 (en) * 1994-04-21 1997-01-27 Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета Method of production of small-sized bremsstrahlung focus in cyclic charged-particle accelerator
RU2168233C2 (en) * 1997-11-26 2001-05-27 Вэйпор Текнолоджиз, Инк. Cathode for spraying or electric-arc evaporation (alternatives) and device for coating or ion-beam implantation of substrates
US6334405B1 (en) * 1999-01-14 2002-01-01 Kobe Steel, Ltd. Vacuum arc evaporation source and vacuum arc vapor deposition apparatus
RU2369664C2 (en) * 2003-10-21 2009-10-10 Закрытое Акционерное Общество "Институт Инженерии Поверхности" Filtered vacuum arc plasma source
RU2280709C2 (en) * 2004-02-09 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Plant for application of coats
US9153422B2 (en) * 2011-08-02 2015-10-06 Envaerospace, Inc. Arc PVD plasma source and method of deposition of nanoimplanted coatings

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113235050A (en) * 2021-05-08 2021-08-10 湖北蓝华铝业有限公司 Vacuum titanium plating device for plating titanium on surface of aluminum profile
CN113235050B (en) * 2021-05-08 2023-02-28 湖北蓝华铝业有限公司 Vacuum titanium plating device for plating titanium on surface of aluminum profile
CN115627446A (en) * 2022-10-26 2023-01-20 卢成 Film coating machine and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0162642B1 (en) Magnetron sputter device using the same pole piece for coupling separate confining magnetic field to separate targets subject to separate discharges
JP5291086B2 (en) Vacuum arc evaporation source and arc evaporation chamber having a vacuum arc evaporation source
US4673477A (en) Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus
US7879203B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition
US4606806A (en) Magnetron sputter device having planar and curved targets
US4169031A (en) Magnetron sputter cathode assembly
RU2685828C1 (en) Device for application of coating with vacuum-arc evaporation
US6338781B1 (en) Magnetron sputtering cathode with magnet disposed between two yoke plates
JPH0510422B2 (en)
JPH04254580A (en) Method and device for coating substrate using magnetron cathode
JPS5810989B2 (en) Target profile for sputtering equipment
US20220181129A1 (en) Magnetron plasma apparatus
US4769101A (en) Apparatus for surface-treating workpieces
US5330632A (en) Apparatus for cathode sputtering
EP0163445B1 (en) Magnetron sputter device having planar and concave targets
WO2012138311A1 (en) Vacuum-arc evaporator for generating a cathode plasma
CA1247043A (en) Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus
WO2009157438A1 (en) Cathode unit and spattering device having same
JP5475506B2 (en) Sputtering thin film forming equipment
CN114164404B (en) Vacuum coating equipment and coating method
JP2003193227A (en) Source for vacuum treatment process
CN220012774U (en) Coating equipment
JP3120368B2 (en) Vacuum deposition equipment
RU2184160C1 (en) Electric arc melting furnace, electrode unit and electric arc melting process
UA76257C2 (en) A spraying device for application of coatings in vacuum

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200927

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211012