SU796248A1

SU796248A1 - Device for coating

Info

Publication number: SU796248A1
Application number: SU782568105A
Authority: SU
Inventors: Александр Иосифович Григоров; Андрей Михайлович Дороднов; Александр Федорович Исаков; Михаил Данилович Киселев; Юрий Алексеевич Перекатов; Александр Федорович Рогозин; Борис Львович Таубкин
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1981-01-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ(54) COATING APPLIANCE

Ивобретекие относитс к нанесению покрытий в вакууме, в частности покрытий сложного состава, на издели , работающие в т желых эксплуатационных уело Известно устройство дл нанесени покрытий в вакууме, содержащее катод нз испар емого материала с торцовой рабочей поверхностью, кольцевой анод и магнитную катушку, расположенную коак- сиально катоду l ) Недостатком этого устройства вл етс то, что оно не позвол ет нано- сить покрыти сложного состава, например окислы карбида и нитриды и их различные комбинации, необходимые дл образовани на поверхности издели ивносостойких , .жаростойких покрытий, способных работать в т жельк производственны услови х. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл нанесени покрытий, содержащее вакуумную камеру с соосно размещенным в ней источником ускоренных ионов, газовым коллектором и подложкодержатедем с подложками, наход1пцимис под отрицательным потенциалом -2. Недостатком этого устройства вл ет с его низка производительность и низкое качество покрытий, обусловленное тем, что степень ионизации плазмы недостаточно высока , и ее величина дополнительно снижаетс при смешении с потоком реактивного газа. Сам же реактивный газ ионизируетс потоком плазмы в очень малой степени. В то же врем эффективность протекани плазмохимической реакции (скорость, полнота ,в объеме и на поверхности ксжденсадии) в огромной степени зависит от потенциальной энергии частиц, участвующих в реакций: чем выше степень возбуждени и ионизации чаотиц , образующих покрытие, тем выше скорость и полнота ее протекани . Цель изобоетени - повыщение производительности и улучшение качества покрытий .The invention relates to coating in vacuum, in particular, coatings of complex composition, on products operating in heavy production areas. A vacuum coating device is known that contains a cathode under an evaporated material with an end working surface, an annular anode, and a magnetic coil positioned coaxially. - sially to the cathode. l) The disadvantage of this device is that it does not allow the deposition of coatings of complex composition, for example, carbide oxides and nitrides and their various combinations necessary to form on the surface of the article ivnosostoykih, .zharostoykih coatings capable of operating in industrial environments Zeljko t x. Closest to the proposed technical entity is a device for coating, containing a vacuum chamber with a source of accelerated ions coaxially placed in it, a gas collector and a substrate holding substrate with substrates located at negative potential -2. A disadvantage of this device is its low productivity and poor quality of coatings, due to the fact that the degree of plasma ionization is not high enough, and its value is further reduced when mixed with a stream of reactive gas. The reactive gas itself is ionized by the plasma flow to a very small extent. At the same time, the efficiency of the plasma-chemical reaction (speed, completeness, volume and on the surface of xenjensia) greatly depends on the potential energy of the particles participating in the reactions: the higher the degree of excitation and ionization of the coats forming the coating, the higher the speed and completeness of its coating flow. The goal of izoboteni is to increase productivity and improve the quality of coatings.

Цель достигаетс тем,что в устройстве дл Ешнесени покрытий, содержащем вакуумную камеру с соосно размешенными в ней источником ускоренных ионов, газовьж1 колчекгором и подложкодержатепем с подложками, наход щимис под отрицатель 1ьгм потенциалам,подложкодер- жатель выполнен в виде полого незамкнутого тела, внутри которого размещены подложки и элементы их фиксации.The goal is achieved by the fact that in the Coating Unit, which contains a vacuum chamber with a source of accelerated ions coaxially placed in it, a gas cap and a substrate containing substrates located under the negative potential of a 1-M potential, the substrate holder is in the form of a hollow open body, inside which substrates and their fixation elements.

На чертеже показано предложенное устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит источник ускоренных ионов металла покрыти , включающий цилиндрический катод 1 с торцовой рабочей поверхностью, выполненный ив испар емого материала, соосно установленный с катодом кольцевой анод 2, своей широкой стороной направленный в сторону движени плазменного потока,и электромагнитную катушку ,3, располо женную коаксиально с катодом 1, а также источник 4 электропитани дугового . разр да. Соосно с катодом 1 установлен газовый коллектор 5 с равномерно расположенными по кольцу отверсти ми, слу:кащ Пч и дл подачи реактивного газа, в частности азота, от системы по ачн (на чертеже не показана). Соосно с катодом 1 и коллектором 5 установлен подломив од ержатель 6 с подложками 7, представл ющий собой полое незамкнутое тело, у которого передний торец открыт в сторону плазменного потока, выход щего из источника ускоренных ионов, а в заднем торце выпопнев-ы элементы фиксации подложек (метчиков, сверл, прот жек и т.д.). Подложкодержатель 6 соединен с источником 8 создани отрицательного потенциала. Все элементы устройства наход тс в вакуумной камере (на чертеже не показана).The device contains a source of accelerated metal ions of the coating, including a cylindrical cathode 1 with an end working surface, made in evaporating material, coaxially mounted with the cathode an annular anode 2, with its wide side pointing in the direction of the plasma flow, and an electromagnetic coil, with the cathode 1, as well as the source 4 of the arc power. bit Coaxially with the cathode 1, a gas collector 5 is installed with evenly spaced holes around the ring, in the following way: to supply the reactive gas, in particular nitrogen, from the system to the ACN (not shown). Coaxially with the cathode 1 and the collector 5 is installed by breaking the holder 6 with the substrates 7, which is a hollow unclosed body, in which the front end is open towards the plasma flow exiting the source of accelerated ions, and in the back end of the substrate (taps, drills, drills, etc.). The substrate holder 6 is connected to a negative potential source 8. All elements of the device are in a vacuum chamber (not shown in the drawing).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Между катодом 1, материал которогоBetween the cathode 1, the material of which

поступает в межэлектродаюе пространство ускорител , -и анодом 2 зажигаетс разр д, питаемый от основного источника 4. В св зи с взаимоцействием токов разр да с магнитным полем, создаваемым электромагнитной катушкой 3, плазма ускор етс и напрарл етс к подложкодержателю 6 с подложками 7, на которых требуетс получить покрытие сложного состава. Ускоренна плазма проходит мимо газового коллектора 5 с отверсти ми дл Тюдачи реактивного газа, сливаетс с газом и вступает с ним в реакцию , образу , например нитриды. Плаэ- менный поток- поступает внутрь подлож- кодержател с подложками, выполненного в виде полого незамкнутого тела, подключенного к отрицатапьному полюсу дойолннтельного источника электропитани . 8. Из-за этого в поступающей плазме зажигаетс разр д с подложкодержателё, в котором электроны плазмы совершают The discharge enters the interelectrode space of the accelerator, and the anode 2 is ignited, fed from the main source 4. In connection with the interaction of the discharge currents with the magnetic field created by the electromagnetic coil 3, the plasma is accelerated and directed to the substrate holder 6 with the substrates 7, which require a coating of complex composition. The accelerated plasma passes by the gas collector 5 with openings for the Tudachi reactive gas, merges with the gas and reacts with it, forming, for example, nitrides. The flame flow enters inside the substrate holder with substrates, made in the form of a hollow open body, connected to the negative pole of a doyolnitelnoy power source. 8. Because of this, in the incoming plasma the discharge from the substrate holder is ignited, in which the plasma electrons perform

осцилл цию, что приводит к ревкому увеличению срока их жизни в разр дном объеме и повышению ионизирующей способности . Это вызывает дополнительную эффективную ионизацию плазменного потока внутри подложкодержател 6 осциллирующими электронами, что, в свою очередь, приводит к увеличению скорости и полноты протекани плазмохимической ,. реакции на поверхности покрываемых нзделий и в объеме, непосредственно примыкающем к ней, а следовательно, к увеличению производительности, процесса и повышению его эффективности.oscillation, which leads to a revolutionary increase in the duration of their life in the discharge volume and an increase in the ionizing ability. This causes additional effective ionization of the plasma flow inside the substrate holder 6 by oscillating electrons, which, in turn, leads to an increase in the rate and completeness of the plasma chemical,. reactions on the surface of covered products and in the volume immediately adjacent to it, and, consequently, to an increase in productivity, a process and an increase in its efficiency.

Подложки креп тс с зазорами другSubstrates fasten with gaps each

относительно друга в элементах фиксации, подложкодержател и электрически соединены с ним. Такое расположение подложек приводит к образованию много чеиотого полого катода, в котором еще.relative to the other in the fixation elements, the substrate holder and electrically connected to it. Such an arrangement of the substrates leads to the formation of a large number of hollow cathodes, in which more.

более усиливаютс эффекты осцилл ции электронов, и, таким образом, еще более повышаетс эффективность процесса нане сенн покрыти сложного состава. Под- . ложки, подлежащие напылению, располага ,ют в подлржкодержагеле следующим образом . При диаметре напыл емых изделий, равном 5 - 14 мм, рассто ние между их ос ми составл ет 7 мм, а при диаме-рре , равном 14 мм, составл ет величину,the effects of electron oscillation are enhanced, and thus the efficiency of the nanosen coating process of a complex composition is further enhanced. Sub-. the spoons to be sprayed are placed in the base plate as follows. With a diameter of 5–14 mm sprayed products, the distance between their axes is 7 mm, and with a diameter of 14 mm, it is

равную двум диаметрам напыл емого издели . Это, в частности, позвол ет отказатьс от сложных механизмов вращени изделий в процессе нанесени покрыти . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет значительно увеличить производительность. Полученные на известном н предлагаемом устройствах образцы металлорежущего инструмента испытаны в лабораторных (точение проходными резцами контрольного образца), а также в заводских услови х. Стойкость резцов и сверл увеличиваетс в 2,5 раза , а стойкость метчкков - в 3 раза, следовательно, предлагаемое устройствоequal to the two diameters of the sprayed product. This, in particular, makes it possible to abandon the complex mechanisms of rotation of the products during the coating process. Thus, the proposed device allows a significant increase in productivity. Samples of metal-cutting tools obtained on the well-known proposed device were tested in laboratory tests (turning with the cutting cutters of the control specimen), as well as under factory conditions. The durability of the incisors and drills is increased by 2.5 times, and the durability of the tags - by 3 times, therefore, the proposed device

позволйет получить более качественное покрытие.allows you to get better coverage.

Claims

1. Blinov IG and others. Reviews on

five . electronic technology. M., Electrical Engineering, 1974, vol. 8 (269), p. 40

2. USSR Author's Certificate for Application No. 2102222 / 18-21, 1975

10 (prototype).