RU2710809C1 - Apparatus for applying ion-plasma coatings - Google Patents

Apparatus for applying ion-plasma coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2710809C1
RU2710809C1 RU2019124707A RU2019124707A RU2710809C1 RU 2710809 C1 RU2710809 C1 RU 2710809C1 RU 2019124707 A RU2019124707 A RU 2019124707A RU 2019124707 A RU2019124707 A RU 2019124707A RU 2710809 C1 RU2710809 C1 RU 2710809C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric arc
vacuum chamber
evaporators
cathodes
installation according
Prior art date
Application number
RU2019124707A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Андреевич Гонтюрев
Анатолий Михайлович Смыслов
Юрий Михайлович Дыбленко
Марина Константиновна Смыслова
Аскар Джамилевич Мингажев
Павел Васильевич Бекличеев
Константин Сергеевич Селиванов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Уралавиаспецтехнология"
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 Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Уралавиаспецтехнология" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Уралавиаспецтехнология"
Priority to RU2019124707A priority Critical patent/RU2710809C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710809C1 publication Critical patent/RU2710809C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to technique and technology of applying protective ion-plasma coatings and can be used in machine building, for example, for protection of working and guide vanes of turbomachines. Proposed plant comprises vertical cylindrical vacuum chamber furnished with evacuation, gas feed system, power supply and control unit, article holder and electric arc evaporators. Plant comprises at least three electric arc evaporators arranged vertically in the form of sides of polygonal prism in central part of vacuum chamber by evaporation surfaces outside, and the article holder is located in the peripheral part of the vacuum chamber and is configured to perform rotation or oscillatory movements relative to electric arc evaporators.EFFECT: improved functional properties and efficiency of the plant owing to possibility of coating of internal surfaces of parts of rings type, including those of blades of the guide vane of the compressor, fixed on semi-rings.7 cl, 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к технике и технологии нанесения защитных ионно-плазменных покрытий и может быть применено в машиностроении, например, для защиты рабочих и направляющих лопаток турбомашин.The invention relates to techniques and technologies for applying protective ion-plasma coatings and can be used in mechanical engineering, for example, to protect working and guide vanes of turbomachines.

Широко известны установки для нанесения защитных покрытий путем осаждения из вакуумно-дуговой плазмы материала покрытия с использованием электродуговых испарителей металлов, содержащий катод, выполненный из испаряемого материала и имеющий поверхность испарения и источник постоянного тока, соединенный с катодом и анодом (например, Патент США 3793179, МПК С23С 14/32, 1974).Installations for applying protective coatings by deposition from a vacuum arc plasma of a coating material using electric arc metal evaporators are widely known, comprising a cathode made of an evaporated material and having an evaporation surface and a direct current source connected to the cathode and anode (e.g., US Pat. No. 3,793,179, IPC С23С 14/32, 1974).

Используемые в таких установках катоды, выполненные из материала покрытия, используются, как правило, для испарения токопроводящих материалов и нанесения упрочняющих покрытий ограниченной толщины на детали машин из плазмы испаряемого материала (патент Великобритании №1322670, патент США №5529674, патент ЕП №0922606).The cathodes used in such installations, made of coating material, are used, as a rule, for the evaporation of conductive materials and the application of reinforcing coatings of limited thickness on machine parts from the plasma of the evaporated material (UK patent No. 1322670, US patent No. 5529674, patent EP No. 0922606).

Известна также установка включающая охлаждаемый катод, выполненный из испаряемого материала, в виде цилиндрических обечаек, последовательно укрепленных по высоте на цилиндрическом стакане, который соединен с полым электроизоляционным штоком, соединенным вне вакуумной камеры с приводом. (А.С. СССР 1524534, МПК С23С 14/00, «Установка для нанесения защитных покрытий» опубл. 2000.09.27).There is also known an installation comprising a cooled cathode made of evaporated material in the form of cylindrical shells successively mounted in height on a cylindrical glass, which is connected to a hollow insulating rod connected to the drive outside the vacuum chamber. (AS USSR 1524534, IPC С23С 14/00, "Installation for applying protective coatings" publ. 2000.09.27).

Известна также установка включающая электродуговой испаритель для нанесения покрытий в вакууме, содержащий по крайней мере один охлаждаемый катод, выполненный из испаряемого материала в виде цилиндрической обечайки, снабженный средствами подвода-отвода охлаждающей среды, средствами электрической связи катода с источником электропитания разряда (патент РФ №2187576. МПК С23С 14/38. Установка для нанесения защитных покрытий. Опубл. 2002).Also known is a setup including an electric arc evaporator for coating in a vacuum, containing at least one cooled cathode made of a vaporized material in the form of a cylindrical shell, equipped with means for supplying and discharging a cooling medium, electric means for connecting the cathode with a discharge power supply (RF patent No. 2187576 MPK С23С 14/38. Installation for applying protective coatings. Publ. 2002).

Однако известные установки не обеспечивают постоянства геометрических параметров области испарения материала катода и скорости ее перемещения, что отрицательно сказывается на надежности технологических процессов нанесения покрытия.However, the known installations do not ensure the constancy of the geometric parameters of the region of evaporation of the cathode material and the speed of its movement, which negatively affects the reliability of the technological processes of coating.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа устройства, является установка для нанесения ионно-плазменных покрытий, содержащая вертикальную цилиндрическую вакуумную камеру, снабженную системой вакуумирования, подачи и регулирования расхода газа, источниками питания и блоком управления, с расположенными в вакуумной камере держателем изделий и плоскими протяженными электродуговыми испарителями (Патент РФ № 2001159 МПК C23C 8/00.  Установка электродугового нанесения металлических покрытий в вакууме. Опубл. 1993 г).The closest technical solution, selected as a prototype of the device, is an installation for applying ion-plasma coatings containing a vertical cylindrical vacuum chamber equipped with a vacuum system, supply and regulation of gas flow, power sources and a control unit, with the product holder located in the vacuum chamber and long extended electric arc evaporators (RF Patent No. 2001159 IPC C23C 8/00. Installation of electric arc deposition of metal coatings in vacuum. Publ. 1993 g).

Однако конструкция известной установки для нанесения покрытий не обеспечивает качественное нанесение покрытий на детали типа колец (например, на лопатки , установленные на полукольца направляющего аппарата компрессора ГТД ) Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей установки, повышение производительности и качества обработки деталей типа колец , в том на лопатки сектора направляющего аппарата ГТД .However, the design of the known installation for coating does not provide high-quality coating on parts such as rings (for example, on blades mounted on the half rings of the guide apparatus of the compressor GTE). The objective of the invention is to expand the functionality of the installation, increasing productivity and quality of processing parts such as rings, including blades of the sector of the guide vanes GTE.

Техническим результатом изобретения является повышение функциональных свойств и производительности установки за счет возможности нанесения покрытий на внутренние поверхности деталей типа колец, в том числе и на лопатки направляющего аппарата компрессора, закрепленных на полукольцах.The technical result of the invention is to increase the functional properties and productivity of the installation due to the possibility of coating on the inner surfaces of parts such as rings, including on the blades of the compressor guide apparatus, mounted on half rings.

Технический эффект изобретения достигается за счет того, что в установке для нанесения ионно-плазменных покрытий, содержащей вертикальную цилиндрическую вакуумную камеру, снабженную системой вакуумирования, подачи и регулирования расхода газа, источниками питания и блоком управления, с расположенными в вакуумной камере держателем изделий и плоскими протяженными электродуговыми испарителями с катодами из испаряемых материалов формируемого покрытия, в отличие от прототипа, установка содержит по крайней мере два электродуговых испарителя расположенные вертикально в центральной части вакуумной камеры поверхностями испарения катодов наружу, а держатель изделий расположен в периферийной части вакуумной камеры и выполнен с возможностью осуществления вращения или колебательных движений относительно электродуговых испарителей. The technical effect of the invention is achieved due to the fact that in the installation for applying ion-plasma coatings containing a vertical cylindrical vacuum chamber, equipped with a vacuum system, supply and regulation of gas flow, power sources and a control unit, with the product holder located in the vacuum chamber and flat electric arc evaporators with cathodes from the evaporated materials of the formed coating, in contrast to the prototype, the installation contains at least two electric arc evaporators erator arranged vertically in the central portion of the vacuum chamber to the outside surfaces of the cathodes evaporation and product holder is located at a peripheral portion of the vacuum chamber and adapted to perform rotational or oscillatory movement relative electric vaporizers.

Кроме того возможны следующие дополнительные особенности установки: испаряемые материалы катодов электродуговых испарителей отличаются друг от друга; в качестве испаряемых материалов катодов электродуговых испарителей используются по крайней мере два вида материала; в качестве испаряемых материалов катодов электродуговых испарителей используются: либо титан, алюминий, хром и ванадий, либо используются   сплав на основе Ni, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0,2-0,7, Ni - остальное, и сплав на основе Al, дополнительно содержащего Si и Co, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0,2-0,7, Al – остальное; дополнительно содержит по крайней мере один протяженный испаритель расположенный в периферийной части вакуумной камеры, а держатель изделий расположен между периферийным и центральными испарителями; средства электрической связи каждого из протяженных электродуговых испарителей с источником электропитания разряда выполнены в виде токоподводов на противоположных торцов испарителей, подключенных к управляемым ключам, электрически связанным через индивидуальные элементы включения с блоком управления, и связанные с источником постоянного тока, соединенным с анодом. In addition, the following additional installation features are possible: the evaporated materials of the cathodes of electric arc evaporators differ from each other; at least two types of material are used as evaporated materials for the cathodes of electric arc evaporators; as evaporated materials of the cathodes of electric arc evaporators are used: either titanium, aluminum, chromium and vanadium, or an alloy based on Ni containing components in the following ratio, wt. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0.2-0.7, Ni - the rest, and an alloy based on Al, additionally containing Si and Co, in the following ratio of components, wt. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0.2-0.7, Al - the rest; additionally contains at least one extended evaporator located in the peripheral part of the vacuum chamber, and the product holder is located between the peripheral and central evaporators; The electric communication means of each of the long electric arc evaporators with the discharge power supply is made in the form of current leads to the opposite ends of the evaporators connected to controlled keys electrically connected through individual switching elements to the control unit and connected to a direct current source connected to the anode.

Достижение технического результата объясняется следующим. Предлагаемая установка позволяет, в отличие от прототипа, за счет использования протяженных электродуговых испарителей (ЭДИ) более эффективно использовать объем камеры. При этом нанесение покрытий, осуществляется от центра установки к ее периферии на внутренние поверхности деталей типа колец. Если в качестве деталей используются лопатки направляющего аппарата компрессора, закрепленные на полукольцах, то при вращении или возвратно-колебательном движении держателя изделий, расположенного в периферийной части цилиндрической установки, происходит нанесение покрытий на лопатки и внутреннюю часть изделия. Причем, поскольку используются протяженные ЭДИ, то происходит повышение производительности нанесения покрытия на детали типа колец или полуколец, расположенных на держателе изделий друг над другом по высоте установки в рабочей зоне нанесения покрытия. При необходимости нанесения покрытия и на наружные поверхности деталей, используются дополнительные протяженные ЭДИ, расположенные на периферийной части установки. Все это позволяет достичь более высокого качества обработки большого количества одновременно обрабатываемых деталей. Кроме того, равномерное распределение плазмы в объеме вакуумной камеры позволяет обеспечивать более качественную обработку изделий.The achievement of the technical result is explained by the following. The proposed installation allows, in contrast to the prototype, through the use of extended electric arc evaporators (EDI) more efficiently use the volume of the chamber. In this case, the coating is carried out from the center of the installation to its periphery on the inner surfaces of parts such as rings. If the parts of the compressor guide vanes mounted on half rings are used as parts, then during rotation or oscillating motion of the product holder located in the peripheral part of the cylindrical installation, coating is applied to the blades and the inside of the product. Moreover, since long EDIs are used, there is an increase in the productivity of coating on parts such as rings or half rings located on the product holder one above the other in the installation height in the working coating zone. If it is necessary to coat the outer surfaces of the parts, additional extended EDIs are used located on the peripheral part of the installation. All this allows you to achieve higher quality processing of a large number of simultaneously processed parts. In addition, a uniform distribution of plasma in the volume of the vacuum chamber allows for better processing of products.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема предлагаемой установки (фиг.1 – продольны разрез и поперечное сечение катодного узла ЭДИ, фиг.2 – схема ЭДИ с: фиг.2а –двумя катодами и фиг.2б тремя катодами, расположенными в виде треугольной призмы). Фиг. 1 и 2 содержат: 1 – вакуумная камера установки, 2 – электродуговые испарители (ЭДИ), 3 – катоды из испаряемого материала, образующего покрытие, 4 – держатель изделий, 5 – изделия (детали в виде колец или полуколец).The invention is illustrated by drawings. In Fig.1 shows a diagram of the proposed installation (Fig.1 is a longitudinal section and a cross section of the cathode node EDI, figure 2 is a diagram of the EDI with: figa - two cathodes and fig.2b three cathodes located in the form of a triangular prism). FIG. 1 and 2 contain: 1 - the vacuum chamber of the installation, 2 - electric arc evaporators (EDI), 3 - cathodes of the evaporated material forming the coating, 4 - the holder of the products, 5 - products (parts in the form of rings or half rings).

Установка для нанесения ионно-плазменных покрытий содержит вакуумную камеру 1, выполненную из немагнитной нержавеющей стали в виде полой цилиндрической обечайки. (приблизительные значения размеров вакуумной камеры установки могут быть следующие: диаметр рабочей зоны от 900 мм до 1000 мм, высота рабочей зоны от 1400 мм до 1500 мм, имеющую загрузочную дверь, плоскость разъема которой отсекает часть обечайки вакуумной камеры 1 в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через вертикальную ось обечайки вакуумной камеры 1) На стенках вакуумной камеры 1 установлены защитные экраны, имеется патрубок откачки и технологические модули: протяженные ЭДИ 2 с катодами 3 из наносимых материалов. Вакуумная камера 1 снабжена рубашкой водяного охлаждения. ЭДИ снабжены протяженными катодами 3 , выполненными в виде пластин, катоды ЭДИ могут быть, например, выполнены размерами 1000 ммЧ120 ммЧ30 мм (выбранными из диапазона: длина - от 500 до 2000 мм, ширина - от 50 до 300 мм, толщина - от 10 до 70 мм). В качестве испаряемых материалов катодов могут использоваться: титан, алюминий, хром и ванадий, а также сплавы на основе Ni, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0,2-0,7, Ni - остальное, и сплав на основе Al, дополнительно содержащего Si и Co, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0,2-0,7, Al – остальное.Installation for applying ion-plasma coatings contains a vacuum chamber 1 made of non-magnetic stainless steel in the form of a hollow cylindrical shell. (approximate values of the dimensions of the vacuum chamber of the installation can be as follows: the diameter of the working zone from 900 mm to 1000 mm, the height of the working zone from 1400 mm to 1500 mm, having a loading door, the plane of the connector of which cuts off part of the shell of the vacuum chamber 1 in a plane parallel to the plane, passing through the vertical axis of the shell of the vacuum chamber 1) On the walls of the vacuum chamber 1 there are protective shields, there is a pumping branch pipe and technological modules: extended EDI 2 with cathodes 3 of the applied materials. The vacuum chamber 1 is equipped with a water cooling jacket. EDI is equipped with extended cathodes 3, made in the form of plates, EDI cathodes can, for example, be made in sizes of 1000 mm × 120 mm × 30 mm (selected from the range: length - from 500 to 2000 mm, width - from 50 to 300 mm, thickness - from 10 to 70 mm). As evaporated cathode materials can be used: titanium, aluminum, chromium and vanadium, as well as alloys based on Ni, containing components in the following ratio, wt. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0.2-0.7, Ni - the rest, and an alloy based on Al, additionally containing Si and Co, in the following ratio of components, wt. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0.2-0.7, Al - the rest.

Нанесение покрытия в предлагаемой установке осуществляют следующим образом (фиг.1). В вакуумную камеру 1 напускают рабочий газ. Катоды ЭДИ 3 открывают, отводя в сторону оптически непрозрачные поворотные экраны. Зажигают вакуумно-дуговой разряд между катодами 3 и вакуумной камерой 1, являющейся анодом вакуумно-дугового разряда. В результате горения вакуумно-дугового разряда в камере образуется металлогазовая плазма, содержащая ионы рабочего газа, ионы металла катодов, электроны и нейтральные частицы. На изделия 5 подают отрицательный потенциал от источника питания потенциала смещения. При этом ионы металла ускоряются в электрическом поле изделий и осаждаются на их поверхности, образуя покрытие. При использовании в качестве рабочего газа активного газа ионы рабочего газа соединяются с ионами металла, при этом образуется покрытие из соединений металла и неметалла. Изделия 5, преимущественно в виде колец или полуколец (например, могут использоваться лопатки направляющего аппарата компрессора, закрепленные на полукольцах), закрепляются на держателе изделий 4, внутренней поверхностью к центральным ЭДИ 2. Изделия 5 могут располагаться в несколько этажей друг над другом, для более рационального использования рабочей части камеры 1. Держатель изделий приводится либо во вращательное, либо в возвратно-колебательное движение вокруг вертикальной оси вакуумной камеры 1. При перемещении держателя 4 с изделиями 5 вокруг испаряющегося материалов катодов 3 ЭДИ 2 на внутреннюю поверхность изделий 5 осаждается покрытие. При этом, при использовании различных материалов катодов 3 и их заданном цикле работы образуются покрытия, состав которых определяется периодичностью включения в работу каждого из ЭДИ 2. Например, при использовании четырехкатодной системы (фиг. 1) два из катодов которой выполнены из сплава на основе Ni, содержащего Cr, Co, Al, Y, а другие два из сплава на основе Al, содержащего Si, Co, Y, при последовательном, попарном включении в работу каждого из ЭДИ 2 можно получить двухслойное покрытие, первый слой которого будет состоять из сплава системы Ni,- Cr-Co-Al -Y, а второй слой из сплава системы Al-Si-Co-Y. The coating in the proposed installation is as follows (figure 1). Working gas is introduced into the vacuum chamber 1. The cathodes of EDI 3 are opened by tearing aside optically opaque rotary screens. A vacuum-arc discharge is ignited between the cathodes 3 and the vacuum chamber 1, which is the anode of the vacuum-arc discharge. As a result of burning a vacuum-arc discharge, a metal-gas plasma is formed in the chamber containing working gas ions, cathode metal ions, electrons and neutral particles. On the product 5 serves a negative potential from a bias potential power source. In this case, metal ions are accelerated in the electric field of products and deposited on their surface, forming a coating. When using active gas as the working gas, the working gas ions are combined with metal ions, and a coating of metal and non-metal compounds is formed. Products 5, mainly in the form of rings or half rings (for example, compressor guide vanes mounted on half rings can be used) are fixed on the product holder 4, with the inner surface to the central EDI 2. Products 5 can be located several floors on top of each other, for more rational use of the working part of the chamber 1. The holder of the products is driven either in rotational or in reciprocating motion around the vertical axis of the vacuum chamber 1. When moving the holder 4 with the products and 5, a coating is deposited around the vaporized materials of the cathodes 3 of EDI 2 on the inner surface of the articles 5. Moreover, when using different materials of the cathodes 3 and their predetermined cycle of work, coatings are formed, the composition of which is determined by the frequency of inclusion of each of EDI 2. For example, when using the four-cathode system (Fig. 1), two of the cathodes are made of Ni-based alloy containing Cr, Co, Al, Y, and the other two from an Al-based alloy containing Si, Co, Y, with the sequential pairwise inclusion of each of EDI 2, a two-layer coating can be obtained, the first layer of which will consist of an alloy of the system Ni, - Cr-Co-Al -Y and the second layer is from an alloy of the Al-Si-Co-Y system.

При необходимости нанесения покрытия на обе стороны изделий 5 установка может дополнительно снабжаться протяженными испарителями (ЭДИ) расположенными в периферийной части вакуумной камеры, а держатель 4 изделий 5 располагаться между периферийным и центральными ЭДИ.If it is necessary to apply coating on both sides of the products 5, the installation can be additionally equipped with extended evaporators (EDI) located in the peripheral part of the vacuum chamber, and the holder 4 of the products 5 is located between the peripheral and central EDI.

При этом, в зависимости от количества ЭДИ, схема их расположения в центральной части может быть выполнена, например, для двух или более ЭДИ с катодами, расположенными в виде многогранной призмы (фиг. 1 и фиг. 2 ).In this case, depending on the number of EDI, the arrangement of them in the central part can be performed, for example, for two or more EDI with cathodes located in the form of a multifaceted prism (Fig. 1 and Fig. 2).

Установка предусматривает также использование, при необходимости, плазменных фильтров для очистки наносимого материала от капельной фазы. The installation also provides for the use, if necessary, of plasma filters for cleaning the applied material from the droplet phase.

Пример. В таблице представлены технические характеристики варианта предлагаемой установки для нанесения ионно-плазменных покрытий.Example. The table shows the technical characteristics of a variant of the proposed installation for applying ion-plasma coatings.

№ ппNo pp НаименованиеName Кол-во штукNumber of pieces 11 Протяженный ЭДИLong EDI от 2 до 8from 2 to 8 Размеры катода, ммCathode dimensions, mm 1000х140х301000x140x30 Материал катодовCathode material титан, алюминий, хром, ванадий, сплавы: системы Ni,-Cr-Co-Al-Y и Al-Si-Co-Y.titanium, aluminum, chromium, vanadium, alloys: Ni, -Cr-Co-Al-Y and Al-Si-Co-Y systems. Ток разряда, АDischarge Current, A До 400Up to 400 Напряжение горения дуги, ВArc burning voltage, V 20…3020 ... 30 Напряжение холостого хода, ВOpen circuit voltage, V 80…10080 ... 100 22 Вакуумная камераVacuum chamber 11 Диаметр рабочей зоны, ммDiameter of a working zone, mm 1200…14001200 ... 1400 Высота рабочей зоны, ммWorking area height, mm 1200…14001200 ... 1400 Предельное остаточное давление, ПаMaximum residual pressure, Pa 6,6 х10-3 6.6 x 10 -3 Рабочее давление, ПаWorking pressure, Pa 0,065…0,650,065 ... 0,65 Время откачки до давления (6,6 х10-3Па) , минPumping time to pressure (6.6 x 10 -3 Pa), min 25…3025 ... 30 Рабочая температура в камере, 0СOperating temperature in the chamber, 0 С 450…550 450 ... 550

Установка может содержать микропроцессорную систему автоматизации, выполненную с возможностью обеспечения контроля за работой установки и с возможностью управления основными элементами и технологическими модулями установки, а также с возможностью обеспечения непрерывного мониторинга технологических режимов, автономного поддержания заданных режимов работы источников ионов и плазмы и обеспечения их изменения по командам с пульта оператора. Кроме того, установка может содержать системы автоматизации, включающие датчики и вторичные преобразователи, обеспечивающие формирование входных электрических аналоговых и дискретных сигналов системы автоматизации, а также исполнительные механизмы: реле, переключатели, шаговые двигатели, клапаны, причем подсистема нижнего уровня включает резервный блок ручного управления, выполненный с возможностью обеспечения управления технологическими режимами работы установки. Установка также может содержать средний уровень системы автоматизации, включающий программируемый логический контроллер, модули ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, адаптер, источники питания.The installation may include a microprocessor automation system, configured to provide control over the operation of the installation and with the ability to control the main elements and technological modules of the installation, as well as the ability to provide continuous monitoring of technological modes, autonomous maintenance of specified operating modes of ion and plasma sources and to ensure their change in commands from the operator’s console. In addition, the installation may contain automation systems, including sensors and secondary converters, providing the formation of input electrical analog and discrete signals of the automation system, as well as actuators: relays, switches, stepper motors, valves, and the lower-level subsystem includes a redundant manual control unit, made with the possibility of providing control of the technological modes of the installation. The installation may also contain an average level of an automation system, including a programmable logic controller, input / output modules of analog and discrete signals, an adapter, and power supplies.

Claims (7)

1. Установка для нанесения ионно-плазменных покрытий, содержащая вертикальную цилиндрическую вакуумную камеру, снабженную системой вакуумирования, подачи и регулирования расхода газа, источниками питания и блоком управления, расположенные в вакуумной камере держатель изделий и плоские протяженные электродуговые испарители с катодами из испаряемых материалов формируемого покрытия, отличающаяся тем, что по меньшей мере два электродуговых испарителя расположены вертикально в центральной части вакуумной камеры поверхностями испарения катодов наружу, а держатель изделий расположен в периферийной части вакуумной камеры и выполнен с возможностью вращения или колебательных движений относительно электродуговых испарителей.1. Installation for applying ion-plasma coatings, containing a vertical cylindrical vacuum chamber, equipped with a vacuum system, supply and control of gas flow, power sources and a control unit, a product holder located in the vacuum chamber and flat long electric arc evaporators with cathodes of evaporated coating materials characterized in that at least two electric arc evaporators are arranged vertically in the central part of the vacuum chamber by evaporation surfaces cathodes outwards and product holder is located at a peripheral portion of the vacuum chamber and is rotatable or oscillating movements relative electric vaporizers. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что катоды электродуговых испарителей выполнены из разных испаряемых материалов.2. Installation according to claim 1, characterized in that the cathodes of the electric arc evaporators are made of different evaporated materials. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что катоды электродуговых испарителей выполнены из по меньшей мере двух видов испаряемых материалов.3. Installation according to claim 1, characterized in that the cathodes of the electric arc evaporators are made of at least two types of evaporated materials. 4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве испаряемых материалов катодов электродуговых испарителей используются титан, алюминий, хром и ванадий.4. Installation according to claim 3, characterized in that titanium, aluminum, chromium and vanadium are used as evaporated materials of the cathodes of electric arc evaporators. 5. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве испаряемых материалов катодов электродуговых испарителей используются сплав на основе Ni, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0,2-0,7, Ni остальное, и сплав на основе Al, дополнительно содержащего Si и Co, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0,2-0,7, Al остальное.5. Installation according to p. 3, characterized in that the alloy based on Ni, containing components in the following ratio, wt. %: Cr 16-26, Co 16-26, Al 9-15, Y 0.2-0.7, Ni else, and an alloy based on Al, additionally containing Si and Co, in the following ratio of components, wt. %: Si 7-11, Co 7-14, Y 0.2-0.7, Al the rest. 6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена по крайней мере одним протяженным электродуговым испарителем, расположенным в периферийной части вакуумной камеры, а держатель изделий расположен между периферийным и центральными испарителями.6. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with at least one long electric arc evaporator located in the peripheral part of the vacuum chamber, and the product holder is located between the peripheral and central evaporators. 7. Установка по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что протяженные электродуговые испарители связаны с источником электропитания разряда токоподводами на противоположных торцах испарителей, подключенными к управляемым ключам, электрически связанными через индивидуальные элементы включения с блоком управления и связанными с источником постоянного тока, соединенным с анодом. 7. Installation according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the extended electric arc evaporators are connected to the discharge power supply by current leads at the opposite ends of the evaporators, connected to controlled keys, electrically connected through individual switching elements to the control unit and connected to a direct current source connected to the anode.
RU2019124707A 2019-08-05 2019-08-05 Apparatus for applying ion-plasma coatings RU2710809C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124707A RU2710809C1 (en) 2019-08-05 2019-08-05 Apparatus for applying ion-plasma coatings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124707A RU2710809C1 (en) 2019-08-05 2019-08-05 Apparatus for applying ion-plasma coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710809C1 true RU2710809C1 (en) 2020-01-14

Family

ID=69171291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124707A RU2710809C1 (en) 2019-08-05 2019-08-05 Apparatus for applying ion-plasma coatings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710809C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3793179A (en) * 1971-07-19 1974-02-19 L Sablev Apparatus for metal evaporation coating
RU2001159C1 (en) * 1991-09-11 1993-10-15 Научно-производственное предпри тие "Новатех" Apparatus for applying metallic coatings in vacuum using arc discharges
RU2058427C1 (en) * 1993-06-01 1996-04-20 Александр Иванович Дерюгин Vacuum device for plating
US5529674A (en) * 1990-07-10 1996-06-25 Telic Technologies Corporation Cylindrical hollow cathode/magnetron sputtering system and components thereof
RU2187576C2 (en) * 2000-09-14 2002-08-20 Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Protective coat applying apparatus
GB2522404B (en) * 2013-12-20 2018-08-22 Ec Power As Heat exchanger apparatus
RU2693229C1 (en) * 2018-06-20 2019-07-01 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Apparatus for applying ion-plasma coatings on blisk blades

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3793179A (en) * 1971-07-19 1974-02-19 L Sablev Apparatus for metal evaporation coating
US5529674A (en) * 1990-07-10 1996-06-25 Telic Technologies Corporation Cylindrical hollow cathode/magnetron sputtering system and components thereof
RU2001159C1 (en) * 1991-09-11 1993-10-15 Научно-производственное предпри тие "Новатех" Apparatus for applying metallic coatings in vacuum using arc discharges
RU2058427C1 (en) * 1993-06-01 1996-04-20 Александр Иванович Дерюгин Vacuum device for plating
RU2187576C2 (en) * 2000-09-14 2002-08-20 Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Protective coat applying apparatus
GB2522404B (en) * 2013-12-20 2018-08-22 Ec Power As Heat exchanger apparatus
RU2693229C1 (en) * 2018-06-20 2019-07-01 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Apparatus for applying ion-plasma coatings on blisk blades

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6113752A (en) Method and device for coating substrate
RU2625698C1 (en) Method of application of protective coatings and device for its implementation
RU2425173C2 (en) Installation for combined ion-plasma treatment
US8387561B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition
JP2014231644A (en) Coating apparatus for covering substrate, and method for coating substrate
EP0899772B1 (en) Cathodic arc vapor deposition apparatus
EP2157204B1 (en) Deposition apparatus having thermal hood
KR20070042086A (en) Arc ion plating apparatus
JP7357474B2 (en) Plasma passage for large capacity plasma CVD processing
JPH11140630A (en) Cathode arc vapor deposition device
RU97730U1 (en) INSTALLATION FOR INTEGRATED ION-PLASMA TREATMENT AND COATING
RU2380456C1 (en) Method for application of ion-plasma coatings and installation for its realisation
RU2710809C1 (en) Apparatus for applying ion-plasma coatings
WO2005089272A2 (en) Pulsed cathodic arc plasma source
RU2375493C1 (en) Method of application of ion-plasma coating
KR100530545B1 (en) Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater
US10407767B2 (en) Method for depositing a layer using a magnetron sputtering device
RU2661162C1 (en) Installation for ion-plasma modification and coating the mono-wheels with blades
RU2693229C1 (en) Apparatus for applying ion-plasma coatings on blisk blades
US9153422B2 (en) Arc PVD plasma source and method of deposition of nanoimplanted coatings
CN109576652B (en) Arc ion coating device
RU2554252C2 (en) Application of coating and arc evaporator to this end
RU2708711C1 (en) Method of applying ion-plasma coatings on stator semi-ring with blades and installation for its implementation
RU2155242C2 (en) Device for applying coats under vacuum
CN102296274A (en) Shielding device for cathode arc metal ion source