UA122445C2 - VACUUM COATING DEVICE - Google Patents
VACUUM COATING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- UA122445C2 UA122445C2 UAA201812115A UAA201812115A UA122445C2 UA 122445 C2 UA122445 C2 UA 122445C2 UA A201812115 A UAA201812115 A UA A201812115A UA A201812115 A UAA201812115 A UA A201812115A UA 122445 C2 UA122445 C2 UA 122445C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- housing
- coaxially
- cylindrical body
- Prior art date
Links
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Винахід стосується іонно-плазмової техніки і може бути використаний для нанесення на внутрішню поверхню циліндрів стійких проти спрацювання, корозійностійких та інших покриттів із металів та їх сполук. Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі містить співвісно розташовані катод та анод, який має корпус у вигляді герметичного пустотілого циліндра, виконаного з немагнітного матеріалу, а також водоохолоджувану магнітну систему, розташовану в нижній частині корпуса анода. До торцевої частини магнітної системи співвісно їй приєднаний фокусуючий магнітопровід у вигляді зрізаного конуса. На верхній частині корпусу анода встановлені патрубки подачі та відводу води. Всередині корпусу анода коаксіально циліндричній частині корпусу розміщена трубка, один кінець якої з'єднаний із патрубком для подачі води, а інший знаходиться поблизу постійного магніту. Корпус пустотілого катода має форму циліндра верхня відкрита частина якого звернена до анода. Нижня частина циліндричного корпусу катода приєднана до основи, яка з'єднана з тримачем у вигляді трубки, закріпленої на ізоляторі, всередині якої розміщений розпилювальний елемент. Нижній торець розпилювального елемента приєднаний до механізму його переміщення вздовж осі катода, а верхній - розташований співвісно аноду, поблизу фокусуючого магнітопроводу. Циліндричний корпус катода виконаний із сітки, і довжиною, що дорівнює відстані від основи циліндричного корпусу катода до верхнього торця розпилювального елементу.The invention relates to ion-plasma technology and can be used for applying to the inner surface of cylinders resistant to explosion, corrosion-resistant and other coatings of metals and their compounds. The vacuum coating device comprises coaxially arranged cathode and anode having a housing in the form of a sealed hollow cylinder made of non-magnetic material, as well as a water-cooled magnetic system located in the lower part of the anode housing. A focusing magnetic conductor in the form of a truncated cone is coaxially connected to the end part of the magnetic system. Water supply and drainage pipes are installed on the upper part of the anode housing. Inside the anode housing, a tube is placed coaxially with the cylindrical part of the housing, one end of which is connected to the water supply pipe, and the other is located near the permanent magnet. The body of the hollow cathode has the shape of a cylinder, the upper open part of which faces the anode. The lower part of the cylindrical body of the cathode is attached to the base, which is connected to the holder in the form of a tube mounted on the insulator, inside which is placed the spray element. The lower end of the spray element is connected to the mechanism of its movement along the axis of the cathode, and the upper - is located coaxially with the anode, near the focusing magnetic circuit. The cylindrical body of the cathode is made of mesh, and a length equal to the distance from the base of the cylindrical body of the cathode to the upper end of the spray element.
Description
Винахід стосується іонно-плазмової техніки і може бути використаний для нанесення на внутрішню поверхню циліндрів стійких проти спрацювання, корозійностійких та інших покриттів із металів та їх сполук.The invention relates to ion-plasma technology and can be used to apply fire-resistant, corrosion-resistant and other coatings made of metals and their compounds to the inner surface of cylinders.
Відомий пристрій для іонно-плазмового розпилення матеріалів у вакуумі, що містить анод, циліндричний катод з розпилюваною частиною у вигляді зрізаного конусу, встановлену співвісно катоду в корпусі анода водоохолоджувану магнітну систему у вигляді постійного магніту циліндричної форми з наскрізним осьовим отвором, в якому розташована проволока, що подається в область розряду |див. патент України на винахід Мео57940А, МПК С23С14/35, 15.07.2003.A known device for ion-plasma sputtering of materials in a vacuum, containing an anode, a cylindrical cathode with a sputtered part in the form of a truncated cone, a coaxially installed cathode in the anode body, a water-cooled magnetic system in the form of a permanent magnet of a cylindrical shape with a through axial hole in which the wire is located, which is supplied to the discharge area | see patent of Ukraine for the invention Meo57940А, IPC C23С14/35, 15.07.2003.
Цей пристрій не забезпечує достатньо велику площу розпилення матеріалу для формування покриття. Крім того переважна частина атомів, які розпилені з обмеженої за площею торцевої частини пустотілого катода, конденсується на його внутрішній поверхні, а не на внутрішній поверхні труби. Пристрій також не дозволяє розпилювати водночас декілька матеріалів та отримувати покриття зі змінним елементним складом, а розігрівання електронами проволоки, що подається в область розряду з аноду, приводить до випаровування атомів з низькою енергією (50.1 еВ). В свою чергу низька енергія атомів, що конденсується, не забезпечує необхідну адгезію покриттів на внутрішні поверхні труби та гомогенізацію необхідних сполук.This device does not provide a large enough area of spraying material to form a coating. In addition, the majority of atoms that are sprayed from the end part of the hollow cathode, which is limited in area, condenses on its inner surface, and not on the inner surface of the tube. The device also does not allow spraying several materials at the same time and obtaining a coating with a variable elemental composition, and the heating of the wire by electrons supplied to the area of the discharge from the anode leads to the evaporation of atoms with low energy (50.1 eV). In turn, the low energy of the condensed atoms does not ensure the necessary adhesion of coatings on the inner surfaces of the pipe and the homogenization of the necessary compounds.
Найближчим до запропонованого винаходу, який обраний прототипом, є пристрій для нанесення покриттів у вакуумі, що містить співвісно розташовані катод та анод, який має корпус у вигляді герметичного пустотілого циліндра, виконаного з немагнітного матеріалу, а також водоохолоджувану магнітну систему, розташовану в нижній частині корпуса анода, до торцевої частини магнітної системи співвісно їй приєднаний фокусуючий магнітопровід у вигляді зрізаного конуса, на верхній частині корпусу анода встановлені патрубки подачі та відводу води, а всередині корпусу анода коаксіально циліндричній частині корпусу розміщена трубка, один кінець якої з'єднаний із патрубком для подачі води, а інший знаходиться поблизу постійного магніту, корпус пустотілого суцільного катода має форму циліндра верхня відкрита частина якого звернена до анода, а нижня частина корпусу катода приєднана до основи, яка з'єднана з тримачем у вигляді трубки, закріпленої на ізоляторі, всередині якої розміщенийClosest to the proposed invention, which is selected as a prototype, is a device for applying coatings in a vacuum, containing a coaxially located cathode and anode, which has a housing in the form of a sealed hollow cylinder made of non-magnetic material, as well as a water-cooled magnetic system located in the lower part of the housing anode, a focusing magnetic wire in the form of a truncated cone is coaxially attached to the end part of the magnetic system, water supply and drainage nozzles are installed on the upper part of the anode housing, and a tube is placed inside the anode housing coaxially to the cylindrical part of the housing, one end of which is connected to the supply nozzle of water, and the other is near the permanent magnet, the body of the hollow solid cathode is in the form of a cylinder, the upper open part of which faces the anode, and the lower part of the cathode body is attached to the base, which is connected to the holder in the form of a tube fixed on an insulator, inside which is placed
Зо розпилювальний елемент, нижній торець якого приєднаний до механізму його переміщення вздовж осі катода, а верхній - розташований соосно аноду, поблизу фокусуючого магнітопроводу. |див. патент України на винахід Ме57940А, МПК С23С14/35, 15.07.2003).Z is a sputtering element, the lower end of which is connected to the mechanism of its movement along the axis of the cathode, and the upper end is located coaxially with the anode, near the focusing magnet wire. | see patent of Ukraine for the invention Me57940А, IPC C23C14/35, 15.07.2003).
Відомий пристрій не дозволяє формувати покриття за рахунок розпилення частини розпилювального елементу, що знаходяться всередині пустотілого суцільного корпусу катоду, що також не дозволяє підвищувати осаджувані на внутрішні поверхні труби потоки розпилених атомів шляхом зниження тисків робочого газу при збереженні високого струму розряду.The known device does not allow forming a coating due to the spraying of a part of the spraying element located inside the hollow solid body of the cathode, which also does not allow increasing the flows of atomized atoms deposited on the inner surface of the tube by reducing the pressure of the working gas while maintaining a high discharge current.
В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для нанесення покриттів у вакуумі на внутрішні поверхні труб шляхом модифікації його конструкції, що дозволяє зменшити час нанесення покриття на всю внутрішню поверхню труби за умови, коли її довжина перевищує довжину розпилювального елементу, за рахунок збільшення довжини розпилювального елементу, розпилені атоми якого конденсуються на внутрішній поверхні труби, а також за рахунок зменшення довжини вільного пробігу розпилених атомів при зниженні тиску робочого газу.The invention is based on the task of improving the device for applying coatings in a vacuum on the inner surfaces of pipes by modifying its design, which allows to reduce the time of applying the coating to the entire inner surface of the pipe, provided that its length exceeds the length of the spraying element, due to the increase in the length of the spraying element, the atomized atoms of which condense on the inner surface of the pipe, as well as due to the reduction of the length of the free path of the atomized atoms when the pressure of the working gas decreases.
Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для нанесення покриттів у вакуумі, що містить співвісно розташовані катод та анод, який має корпус у вигляді герметичного пустотілого циліндра, виконаного з немагнітного матеріалу, а також водоохолоджувану магнітну систему, розташовану в нижній частині корпуса анода, до торцевої частини магнітної системи співвісно їй приєднаний фокусуючий магнітопровід у вигляді зрізаного конуса, на верхній частині корпусу анода встановлені патрубки подачі та відводу води, а всередині корпусу анода коаксіально циліндричній частині корпусу розміщена трубка, один кінець якої з'єднаний із патрубком для подачі води, а інший знаходиться поблизу постійного магніту, корпус пустотілого катода має форму циліндра верхня відкрита частина якого звернена до анода, а нижня частина корпусу катода приєднана до основи, яка з'єднана з тримачем у вигляді трубки, закріпленої на ізоляторі, всередині якої розміщений розпилювальний елемент, нижній торець якого приєднаний до механізму його переміщення вздовж осі катода, а верхній - розташований соосно аноду, поблизу фокусуючого магнітопроводу, відповідно до винаходу, циліндричний корпус катода виконаний із сітки, і довжиною, що визначена відстанню від основи корпусу катода до верхнього торця розпилювального елементу.The task is solved by the fact that a device for applying coatings in a vacuum, containing a coaxially located cathode and anode, which has a body in the form of a sealed hollow cylinder made of non-magnetic material, as well as a water-cooled magnetic system located in the lower part of the anode body, to the end part of the magnetic system, a focusing magnetic wire is connected coaxially to it in the form of a truncated cone, water supply and drainage nozzles are installed on the upper part of the anode housing, and inside the anode housing, a coaxial cylindrical part of the housing contains a tube, one end of which is connected to the water supply nozzle, and the other is located near a permanent magnet, the hollow cathode body has the shape of a cylinder, the upper open part of which faces the anode, and the lower part of the cathode body is attached to the base, which is connected to the holder in the form of a tube fixed on an insulator, inside which the spraying element is placed, the lower end which is attached to the mech nism of its movement along the axis of the cathode, and the upper one is located coaxially with the anode, near the focusing magnet wire, according to the invention, the cylindrical body of the cathode is made of a mesh, and the length is determined by the distance from the base of the cathode body to the upper end of the spraying element.
Використання пристрою, що заявляється, у сукупності зі всіма істотними ознаками, 60 включаючи відмітні дозволяє отримувати покриття за рахунок розпилення усього розпилювального елементу, що знаходяться в всередині циліндричного корпусу катоду. Це досягається використанням циліндричного корпусу катоду, виготовленого із сітки. При цьому циліндричний корпус катода із сітки виконує ті ж функції, що їі суцільний, так як потенціал сітки не дозволяє електронам виходити за межі об'єму циліндричного корпусу катоду. Разом з тим, атоми, що розпилюються із розпилювального елементу проходять через сітку і конденсуються на внутрішній поверхні труби. Довжина розпилювального елементу при використанні циліндричного корпусу катоду із сітки може сягати 140 мм, що дозволяє водночас формувати покриття на значній площі внутрішньої поверхні труби, довжиною, що приблизно співпадає з довжиною розпилювальнного елементу. Експериментально встановлено, що при використанні суцільного циліндричного корпусу катоду оптимальна довжина частини розпилювального елементу, що виходить за межі суцільного циліндричного корпусу катоду, становить приблизно 25 мм. На основі розпилення цієї довжини розпилювального елементу і формується покриття на внутрішній поверхні труби. При цьому довжина труби, на поверхні якої водночас формується покриття теж складає приблизно 25 мм. Розпилення частини розпилювального елементу, що знаходяться всередині суцільного циліндричного корпусу катоду, призводе до осадження атомів на його внутрішній частині. В разі збільшення частини розпилювального елементу, що виступає над суцільним циліндричним корпусом катода понад 25 мм, необхідно підвищувати тиск робочого газу понад 9,5 Па, що призводе до розсіювання розпилених атомів на молекулах робочого газу і до відповідного зменшення потоку розпилених атомів, що конденсуються на внутрішній поверхні труби. За умови, коли довжина труби для нанесення покриття перевищує довжину розпилювального елементу і є необхідність нанесення покриття на всю внутрішню поверхню труби, остання переміщується відносно розпилювального елементу. Виходячи з того, що, залежно від структури сіток, втрати потоку розпилених атомів за рахунок їх зіткнення з матеріалом сітки не перевищують 23 95, а довжина розпилювального елементу для отримання покриття при переході від суцільного циліндричного корпусу катоду до корпусу катоду із сітки, відповідно, збільшується від 25 до 140 мм, тобто приблизно на 560 95, час нанесення покриття необхідної товщини на всю внутрішню поверхню труби, за умови використання циліндричного корпусу катода із сітки, скорочується. З другого боку використання циліндричного корпусу катоду із сітки, довжиною, що визначена відстанню від основи корпусу катода до верхнього торця розпилювального елементу, дозволяє знизити тиск робочого газу до З Па при збереженні високих токів розряду. Таке зниження тиску робочого газу дозволяє знизити розсіювання розпилених атомі на молекулах робочого газу і, тим самим, збільшити осаджуваний потік розпилених атомів. Це досягається завдяки збільшенню довжини вільного пробігу розпилених атомів від поверхні розпилювального елементу до внутрішньої поверхні труби. Так, в разі використання суцільних циліндричних корпусів катоду, тиск робочого газу, за умови виходу розпилювального елементу з циліндричного корпусу катода на 25 мм, повинен перевищувати 9,5 Па. При таких тисках робочого газу довжина вільного пробігу розпилених атомів не перевищує 30 мм. У разі використання циліндричного корпусу катода із сітки, довжина якого співпадає з довжиною розпилювального елементу, тиск робочого газу при збереженні струму розряду знижується до З Па, що збільшує довжину вільного пробігу розпилених атомів приблизно до 50 мм. Таким чином, в разі нанесення покриттів на внутрішні поверхні труб з радіусами понад 30 мм при тиску робочого газу 9.5 Па і при використанні суцільних циліндричних корпусів катода, частина розпилених атомів буде розсіюватися на молекулах робочого газу і змінювати траєкторію руху на протилежний. Такі технологічні умови зменшують потік речовини, що конденсується, а використання циліндричного корпусу катода із сітки довжиною, що визначена відстанню від основи корпусу катода до верхнього торця розпилювального елементу, дозволяє знизити тиск робочого газу і, як наслідок, зменшити розсіювання розпилених атомів на молекулах робочого газу і тим самим підвищити швидкість нанесення покриття або зменшити час технологічного процесу.The use of the claimed device, in combination with all the essential features, 60 including the distinguishing ones, allows you to obtain a coating due to the spraying of the entire spraying element located inside the cylindrical body of the cathode. This is achieved by using a cylindrical cathode body made of mesh. At the same time, the cylindrical body of the cathode from the mesh performs the same functions as its solid one, since the potential of the mesh does not allow electrons to go beyond the volume of the cylindrical body of the cathode. At the same time, the atoms sprayed from the atomizing element pass through the mesh and condense on the inner surface of the tube. The length of the spraying element when using the cylindrical body of the cathode from the mesh can reach 140 mm, which allows at the same time to form a coating on a significant area of the inner surface of the pipe, the length of which is approximately the same as the length of the spraying element. It has been experimentally established that when using a solid cylindrical body of the cathode, the optimal length of the part of the atomizing element that goes beyond the solid cylindrical body of the cathode is approximately 25 mm. Based on the spraying of this length of the spraying element, a coating is formed on the inner surface of the pipe. At the same time, the length of the pipe, on the surface of which the coating is formed at the same time, is also approximately 25 mm. Spraying a part of the spraying element, located inside the continuous cylindrical body of the cathode, leads to the deposition of atoms on its inner part. If the part of the sputtering element protruding above the continuous cylindrical body of the cathode is increased by more than 25 mm, it is necessary to increase the pressure of the working gas by more than 9.5 Pa, which leads to the scattering of the sputtered atoms on the molecules of the working gas and to a corresponding decrease in the flow of sputtered atoms condensing on the inner surface of the pipe. Provided that the length of the coating pipe exceeds the length of the spraying element and there is a need to coat the entire inner surface of the pipe, the latter is moved relative to the spraying element. Based on the fact that, depending on the structure of the grids, the loss of the flow of atomized atoms due to their collision with the grid material does not exceed 23 95, and the length of the spraying element for obtaining a coating during the transition from a solid cylindrical cathode body to a cathode body made of a grid, accordingly, increases from 25 to 140 mm, i.e. by approximately 560 95, the time to apply a coating of the required thickness to the entire inner surface of the pipe, provided that the cylindrical body of the cathode from the grid is used, is reduced. On the other hand, the use of a cylindrical cathode body made of mesh, the length of which is determined by the distance from the base of the cathode body to the upper end of the spraying element, allows you to reduce the pressure of the working gas to 3 Pa while maintaining high discharge currents. Such a decrease in the pressure of the working gas allows to reduce the scattering of atomized atoms on the molecules of the working gas and, thereby, to increase the precipitated flow of atomized atoms. This is achieved due to the increase in the length of the free path of atomized atoms from the surface of the atomizing element to the inner surface of the pipe. Thus, in the case of using solid cylindrical cathode housings, the pressure of the working gas, provided that the atomizing element exits the cylindrical cathode housing by 25 mm, must exceed 9.5 Pa. At such pressures of the working gas, the length of the free path of the atomized atoms does not exceed 30 mm. In the case of using a cylindrical cathode body made of mesh, the length of which coincides with the length of the sputtering element, the pressure of the working gas while maintaining the discharge current decreases to 3 Pa, which increases the length of the free path of the sputtered atoms to approximately 50 mm. Thus, in the case of coating the inner surfaces of pipes with a radius of more than 30 mm at a working gas pressure of 9.5 Pa and using solid cylindrical cathode bodies, part of the sprayed atoms will scatter on the molecules of the working gas and change the trajectory of movement to the opposite. Such technological conditions reduce the flow of the condensing substance, and the use of a cylindrical cathode body made of a mesh with a length determined by the distance from the base of the cathode body to the upper end of the atomizing element allows to reduce the pressure of the working gas and, as a result, to reduce the scattering of atomized atoms on the molecules of the working gas and thereby increase the speed of coating or reduce the time of the technological process.
На Фіг. зображена схема пристрою, що заявляється.In Fig. shows the scheme of the claimed device.
Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі містить співвісно розташовані анод 1, катод 2 та установлену співвісно їм водоохолоджувану магнітну систему 3. Анод 1 складається із герметичного циліндричного корпусу 4. В нижній частині циліндричного корпусу 4 аноду 1 розміщена водоохолоджувана магнітна система 3, що складається із однієї секції циліндричного постійного магніту, до торця якого співвісно приєднаний фокусуючий магнітопровід 5, виконаний з магнітом'якого матеріалу у вигляді зрізаного конусу. Магнітопровід 5 та нижній звужений торець герметичного циліндричного корпусу 4 аноду 1 приварені один до одного. На верхній частині герметичного циліндричного корпусу4 анода розташовані патрубки 6 та 7, що служать відповідно для подачі та відводу води. Трубка 8, розташована всередині герметичного бо циліндричного корпусу 4 анода 1 коаксіально його циліндричній поверхні, служить для підводу води до магнітної системи 3. Один кінець трубки 8 з'єднаний з патрубком 6 для подачі води, а інший знаходиться поблизу магніту 3.The vacuum coating device contains coaxially located anode 1, cathode 2 and a water-cooled magnetic system 3 installed coaxially with them. Anode 1 consists of a sealed cylindrical housing 4. In the lower part of the cylindrical housing 4 of anode 1, a water-cooled magnetic system 3 is located, consisting of one section of a cylindrical permanent magnet, to the end of which is coaxially connected the focusing magnetic wire 5, made of magnetic material in the form of a truncated cone. The magnet wire 5 and the lower narrowed end of the hermetic cylindrical body 4 of the anode 1 are welded to each other. On the upper part of the sealed cylindrical body 4 of the anode, there are nozzles 6 and 7, which serve, respectively, for water supply and drainage. The tube 8, located inside the hermetically sealed cylindrical body 4 of the anode 1 coaxially with its cylindrical surface, serves to supply water to the magnetic system 3. One end of the tube 8 is connected to the nozzle 6 for supplying water, and the other is located near the magnet 3.
Катод 2 має циліндричний корпус 9 катоду, що виготовлений із сітки і закріплений на основі 10, тримача 11 у вигляді трубки, який приєднаний до основи 10 та спирається на ізолятор 12.The cathode 2 has a cylindrical body 9 of the cathode, which is made of a grid and fixed on the base 10, a holder 11 in the form of a tube, which is attached to the base 10 and rests on the insulator 12.
При цьому циліндричний корпус катода 9 має довжину, що визначена відстанню від основи корпусу катода 10 до верхнього торця розпилювального елементу 13 у вигліді стрижня, який розташований всередині трубчатого тримача 11. Верхній торць розпилювального елемента 13 у вигляді стрижня знаходяться біля фокусуючого магнітопроводу 5, а нижня частина розпилювального елемента приєднана до механізму його переміщення 14. Довжина розпилювального елемента 13, що в нашому випадку складається із стрижня та визначається відстанню від основи 10 до загостреного торця розпилювального елемента 13 призначена для розпилення і отримання покриття 15 на внутрішній поверхні труби 16. За допомогою джерела живлення 17 створюється різниця потенціалів між катодом і анодом.At the same time, the cylindrical body of the cathode 9 has a length determined by the distance from the base of the cathode body 10 to the upper end of the sputtering element 13 in the form of a rod, which is located inside the tubular holder 11. The upper end of the sputtering element 13 in the form of a rod is near the focusing magnet wire 5, and the lower part of the spraying element is connected to the mechanism of its movement 14. The length of the spraying element 13, which in our case consists of a rod and is determined by the distance from the base 10 to the pointed end of the spraying element 13, is intended for spraying and obtaining a coating 15 on the inner surface of the pipe 16. Using a source power supply 17 creates a potential difference between the cathode and the anode.
Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.
Попередньо в об'ємі вакуумної камери, де знаходиться розпилювальний пристрій, створюють технологічний вакуум. Після відкачки роблять проточний напуск робочого газу, наприклад, аргону, до тиску З Па (окрім інертних газів, можна провести напуск реактивних газів -Previously, a technological vacuum is created in the volume of the vacuum chamber, where the spraying device is located. After pumping, a flow of working gas, for example, argon, is made up to a pressure of 3 Pa (in addition to inert gases, it is possible to inject reactive gases -
О», Мг, СН» і т.д. - якщо потрібно отримати відповідні сполуки). Нижній торець труби 16 повинен бути розміщений на рівні магнітної системи 3. Далі за допомогою блоку живлення 17 подають напругу між катодом 2 ї анодом 1. Виникає тліючий розряд, який підтримується при відносно високих струмах за рахунок магнетронного ефекту та ефекту пустотілого катоду. При цьому всередині пустотілого корпусу 9 катода 2 формується плазма с підвищеним коефіцієнтом іонізації. Позитивні іони цієї плазми бомбардують розпилювальний елемент 13, що призводить до його розпилення. При цьому використання циліндричного корпусу 9 катода 2 у вигляді сітки довжиною, що визначена відстанню від основи корпусу катода 10 до верхнього торця розпилювального елементу 13 визначає зниження тиску робочого газу до З Па при збереження струму розряду. Поряд з цим завдяки розігріву циліндричного корпусу катода 9, а також розпилювального елементу 13, з їх поверхні відбувається термоемісія електронів, що підсилюється прикладеним до катода 2 від'ємним потенціалом. В свою чергу поява додаткового джерела електронів обумовлює більш інтенсивну іонізацію робочого газу і відповідне підвищення струму розряду та процесу розпилення елементу 13.O», Mg, CH», etc. - if you need to get the corresponding compounds). The lower end of the pipe 16 should be placed at the level of the magnetic system 3. Next, with the help of the power supply unit 17, voltage is applied between the cathode 2 and the anode 1. A glow discharge occurs, which is maintained at relatively high currents due to the magnetron effect and the effect of the hollow cathode. At the same time, a plasma with an increased ionization coefficient is formed inside the hollow body 9 of the cathode 2. Positive ions of this plasma bombard the spraying element 13, which leads to its spraying. At the same time, the use of the cylindrical body 9 of the cathode 2 in the form of a grid with a length determined by the distance from the base of the cathode body 10 to the upper end of the atomizing element 13 determines the reduction of the pressure of the working gas to 3 Pa while maintaining the discharge current. Along with this, thanks to the heating of the cylindrical body of the cathode 9, as well as the atomizing element 13, thermal emission of electrons occurs from their surface, which is enhanced by the negative potential applied to the cathode 2. In turn, the appearance of an additional source of electrons causes a more intense ionization of the working gas and a corresponding increase in the discharge current and the sputtering process of element 13.
Після знегажування пристрою, стабілізації розряду та попереднього розігріву труби 16 її переміщують вниз. Потік розпиленої речовини, що проходе через сітку циліндричного корпусу катода 9, осаджується на внутрішній поверхні труби в вигляді покриття 15. За потребою механізмом 14 проводять переміщення розпилювального елементу 13 в міру його розпилення.After degassing the device, stabilizing the discharge and preheating the pipe 16, it is moved down. The stream of atomized substance passing through the mesh of the cylindrical body of the cathode 9 is deposited on the inner surface of the pipe in the form of a coating 15. If necessary, the mechanism 14 moves the atomizing element 13 as it is atomized.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201812115A UA122445C2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | VACUUM COATING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201812115A UA122445C2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | VACUUM COATING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA122445C2 true UA122445C2 (en) | 2020-11-10 |
Family
ID=73717361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201812115A UA122445C2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | VACUUM COATING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA122445C2 (en) |
-
2018
- 2018-12-07 UA UAA201812115A patent/UA122445C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1554412B1 (en) | Plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus | |
| EP0508612B1 (en) | Apparatus and method for coating a substrate using vacuum arc evaporation | |
| US8038858B1 (en) | Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method | |
| US7867366B1 (en) | Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method | |
| JPH0645870B2 (en) | Method and apparatus for evaporating materials in vacuum | |
| KR101854936B1 (en) | Arc deposition source having a defined electric field | |
| CN104046943A (en) | Low pressure arc plasma immersion coating vapor deposition and ion treatment | |
| JPH06508001A (en) | Linear magnetron sputtering method and apparatus | |
| US3616452A (en) | Production of deposits by cathode sputtering | |
| CN110205589B (en) | Pulse carbon ion excitation source device | |
| US2939943A (en) | Process and device for vaporizing electrically conductive substances, preferably metals, in vacuo | |
| GB1122438A (en) | Ion cleaning and deposition apparatus | |
| CN103469164A (en) | Device and method for realizing plasma activation electron beam physical vapor deposition | |
| RU2631553C2 (en) | Magnetron spray system with electron injection | |
| UA122445C2 (en) | VACUUM COATING DEVICE | |
| CN111893440A (en) | Arc ion coating device | |
| CN210438827U (en) | Pulse carbon ion excitation source device | |
| RU2657896C1 (en) | Device for coating synthesis | |
| US20150101924A1 (en) | Assembly and method of coating an interior surface of an object | |
| RU2607398C2 (en) | Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation | |
| Maiti et al. | Note: Design of transverse electron gun for electron beam based reactive evaporation system | |
| RU159075U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING MULTICOMPONENT MULTI-LAYER COATINGS | |
| CN114411099B (en) | Vacuum coating system and coating method | |
| CN114318249B (en) | Non-drop plasma coating arc source structure, coating system and coating method | |
| RU2510428C1 (en) | Arc evaporator of metal and alloys |