UA71573C2 - An electron beam physical vapor deposition apparatus for application of coating on articles - Google Patents
An electron beam physical vapor deposition apparatus for application of coating on articles Download PDFInfo
- Publication number
- UA71573C2 UA71573C2 UA2001042221A UA200142221A UA71573C2 UA 71573 C2 UA71573 C2 UA 71573C2 UA 2001042221 A UA2001042221 A UA 2001042221A UA 200142221 A UA200142221 A UA 200142221A UA 71573 C2 UA71573 C2 UA 71573C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- coating
- chamber
- electron beam
- parts
- coating material
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 165
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 146
- 238000005328 electron beam physical vapour deposition Methods 0.000 title abstract 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000012768 molten material Substances 0.000 claims 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 10
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 abstract 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- YPFNIPKMNMDDDB-UHFFFAOYSA-K 2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]acetate;iron(3+) Chemical group [Fe+3].OCCN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O YPFNIPKMNMDDDB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000005505 Measles Diseases 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
-
- 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
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
- C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
-
- 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
- C23C14/52—Means for observation of the coating process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
- H01J2237/3132—Evaporating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Ця заявка використовує пріоритет попередньої заявки на видачу патенту США за номером 60/147,233, 2 поданої 4 серпня 1999 року.This application takes advantage of prior US Patent Application No. 60/147,233, 2 filed August 4, 1999.
Перехресні посилання на паралельні заявки.Cross-references to parallel applications.
Ця заявка стосується заявок на видачу патенту США за реєстраційними номерами 130м-13220, 130у-13221 130-13222 що розглядаються одночасно із даною, зміст яких наданий в цьому описі у вигляді посилання.This application relates to US patent applications under registration numbers 130м-13220, 130у-13221 130-13222, which are being considered simultaneously with this one, the content of which is provided in this description by reference.
Галузь застосування винаходуField of application of the invention
Цей винахід взагалі стосується електронно-променевого пристрою для нанесення покриття конденсацією із парової фази. Зокрема, цей винахід спрямовано на створення такого пристрою для нанесення покриття, з можливістю нанесення керамічних покриттів на деталі, наприклад теплоізоляційних покриттів на деталі із жароміцного сплаву газотурбінних двигунів. 19 Передумови створення винаходуThis invention generally relates to an electron beam device for coating by condensation from the vapor phase. In particular, this invention is aimed at creating such a device for applying a coating, with the possibility of applying ceramic coatings on parts, for example, heat-insulating coatings on parts made of a heat-resistant alloy of gas turbine engines. 19 Prerequisites for creating an invention
Вищі робочі температури для газотурбінних двигунів постійно досліджуються для збільшення їх продуктивності. Однак, по мірі збільшення робочих температур термін дії деталей двигуна, що працюють в умовах високої температури, теж повинен відповідно збільшуватись. В той час, як були досягнуті значні переваги при застосуванні жароміцних сплавів на основі заліза, нікелю та кобальту, окремо жароміцні здібності цих сплавів часто неадекватні для деталей, визначено розташованих в газотурбінному двигуні, наприклад такому двигуні , як камера згоряння та форсажна камера. Спільним рішенням є виконання теплової ізоляції таких деталей для мінімізації їх робочих температур. З цією метою широке застосування знайшли теплоізоляційні покриття (ТІП), нанесені на зовнішні поверхні деталей, що працюють при високих температурах.Higher operating temperatures for gas turbine engines are constantly being explored to increase their performance. However, as operating temperatures increase, the lifetime of engine parts operating at high temperatures should also increase accordingly. While significant advantages have been achieved with the use of iron, nickel, and cobalt-based heat-resistant alloys, the individual heat-resistant capabilities of these alloys are often inadequate for components specifically located in a gas turbine engine, such as the combustion chamber and afterburner. A common solution is to perform thermal insulation of such parts to minimize their operating temperatures. For this purpose, heat-insulating coatings (TIP) applied to the outer surfaces of parts operating at high temperatures have been widely used.
Для ефективності теплоізоляційні покриття (ТІП) повинні мати низьку теплопровідність та легко приставати с до поверхні деталей. Застосовуються різні керамічні матеріали як ТІП, зокрема, диоксид цирконія (20 2), що (3 стабілізується окисом іттрія (У 203), магнезією (МоО) або іншими окисами. Такі спеціальні матеріали широко застосовуються в цій галузі техніки, оскільки вони легко осаджуються при нанесенні покриття плазменим напиленням або конденсацією парової фази. Прикладом останньої є електронно-променеве нанесення покриття конденсацією парової фази (ЕПНПКПФ), при якому виробляється теплоізоляційне покриття, що має стовбурну о зернисту структуру, підоснова якої має можливість розширюватись, не викликаючи при цьому пошкоджуючих /-|ч стресів, що призводять до скалювання, і цим підвищують допустимий рівень деформації. Прилипання ТІП до деталі часто в подальшому зміцнюється наявністю металевого з'єднувального покриття, такого як дифузійний о алюмінід або стійкий до окислення сплав, такий як МегАїУ, де М це залізо, кобальт та/або нікель. «--To be effective, heat-insulating coatings (TIP) should have low thermal conductivity and easily stick to the surface of the parts. Various ceramic materials are used as TIP, in particular, zirconium dioxide (20 2 ), which (3) is stabilized by yttrium oxide (U 203 ), magnesia (MoO) or other oxides. Such special materials are widely used in this field of technology, since they are easily deposited at coating by plasma spraying or vapor phase condensation. An example of the latter is Electron Beam Vapor Phase Condensation Coating (EBVCP), which produces a heat-insulating coating with a stem-like granular structure, the substrate of which can expand without causing damaging /- |h stresses that lead to spalling, thereby increasing the allowable level of deformation.The adhesion of the TIP to the part is often further strengthened by the presence of a metal bonding coating, such as a diffusion o aluminide or an oxidation-resistant alloy such as MegAlU, where M is iron , cobalt and/or nickel. "--
Способи виробництва ТІП шляхом ЕПНІКПФ взагалі включають попереднє нагрівання деталі до прийнятної температури для нанесення покриття та потім занурення деталі в нагріту покривальну камеру, в якій - підтримується тиск приблизно з О,005мбар. Вищих тисків уникають тому, що керування електронним променем є важким при тисках вище приблизно 0,005мбар, при цьому помічається хаотичний процес при тиску в покривній камері вище 0,О1мбар. Крім того, вважають, що термін дії нитки накалювання електронно-променевої пушки буде « знижено або пушку буде забруднено при тиску вище 0,005мбар. Деталь тримають поблизу із злитком покривного З 50 керамічного матеріалу (наприклад, окисом цирконію, стабілізованим оксидом ітрію) та електронний промінь с проектують на злиток таким чином, щоб розплавити поверхню злитка та виробити конденсат покривного з» матеріалу для осадження на деталь.The methods of producing TIP by EPNIKPF generally include pre-heating the part to an acceptable temperature for coating and then immersing the part in a heated coating chamber, in which - a pressure of approximately 0.005mbar is maintained. Higher pressures are avoided because control of the electron beam is difficult at pressures above about 0.005 mbar, while a chaotic process is observed at pressures in the coating chamber above 0.01 mbar. In addition, it is believed that the lifetime of the filament of the electron beam gun will be reduced or the gun will be contaminated at a pressure above 0.005mbar. The part is held close to an ingot of C 50 coating material (e.g., zirconia stabilized with yttrium oxide) and an electron beam is projected onto the ingot in such a way as to melt the surface of the ingot and produce a condensate of the C coating material for deposition on the part.
Діапазон температур, в межах якого способи ЕПНІКПФ можна здійснювати, частково залежить від складу деталей та покривного матеріалу. Мінімально допустима робоча температура взагалі встановлюється для забезпечення відповідного випаровування покривного матеріалу та його осадження на деталь, а максимально 7 допустима робоча температура взагалі встановлюється для уникнення пошкодження мікроструктури виробу. - Протягом всього процессу осадження температура в покривній камері продовжує рости за рахунок наявності електронного проміню та утворення розплавленого покривного матеріалу. В результаті процеси ЕПНІПКПФ часто і-й починають виконувати при мінімально визначеній температурі та закінчують, коли температура покривної камери -І 20 приблизно буде максимальною, з моменту досягнення якої покривна камера охолоджують та очищують для зняття покривного матеріалу, що осадився на внутрішні стінки покривної камери. Сучасні пристрої ЕПНІПКПФ с» дозволяють вилучити покриті деталі із покривної камери та замінити попередньо нагрітими непокритими деталями, не зупиняючи пристрій з метою створення безперервного режиму роботи. Безперервний режим роботи пристрою на протязі цього часу можна визначити терміном "кампанія" із більшою кількістю деталей, 29 належно вкритих протягом кампанії, що відповідає підвищеній продуктивності та економічній ефективності.The range of temperatures within which EPNIKPF methods can be carried out depends partly on the composition of the parts and the coating material. The minimum permissible operating temperature is generally set to ensure appropriate evaporation of the coating material and its deposition on the part, and the maximum permissible operating temperature is generally set to avoid damage to the microstructure of the product. - Throughout the deposition process, the temperature in the coating chamber continues to rise due to the presence of the electron beam and the formation of molten coating material. As a result, EPNIPCPF processes often begin to be performed at a minimum defined temperature and end when the temperature of the coating chamber -I 20 is approximately the maximum, from the moment of reaching that temperature, the coating chamber is cooled and cleaned to remove the coating material deposited on the inner walls of the coating chamber. Modern EPNIPCPF s" devices allow you to remove coated parts from the coating chamber and replace them with preheated uncovered parts without stopping the device in order to create a continuous mode of operation. Continuous operation of the device during this time can be defined by the term "campaign" with more details 29 properly covered during the campaign corresponding to increased productivity and economic efficiency.
ГФ) Виходячи із викладеного вище, зрозуміло, що існує потреба збільшити кількість деталей, що покриваються юю протягом однієї кампанії, знизити час, необхідний для введення та вилучення деталей із покривної камери, та знизити час, необхідний для проведення технічного обслуговування в пристрої між кампаніями. Однак, обмежені можливості прототипу цього винаходу часто призводять до відносно вузького діапазону прийнятних температур 60 покриття, складності переміщення занадто гарячих деталей до покривної камери та із неї і також труднощів у процесі виконня технічного обслуговування в сучасних пристроях ЕПНПКПФ. Згідно з цим для удосконалення пристроїв ЕПНІПКПФ та способів їх застосування постійно шукають нових осаджувальних покриттів, зокрема керамічних ,таких як ТВО.GF) Based on the above, it is clear that there is a need to increase the number of parts coated during a single campaign, to reduce the time required to insert and remove parts from the coating chamber, and to reduce the time required to perform maintenance on the device between campaigns. However, the limited capabilities of the prototype of the present invention often lead to a relatively narrow range of acceptable coating temperatures 60, the difficulty of moving too hot parts to and from the coating chamber, and also difficulties in the process of performing maintenance in modern EPNPKPF devices. Accordingly, in order to improve EPNIPCPF devices and methods of their application, new deposition coatings, in particular ceramic ones, such as TVO, are constantly being sought.
Сутність винаходу бо Цей винахід спрямовано на створення електронно-променевого пристрою для нанесення покриття конденсацією парової фази (ЕПНІКПФ) та способу використання цього пристрою для нанесення покриття (наприклад, керамічного теплоіїзоляційного покриття) на виріб. Пристрої ЕПНПКПФ згідно з цим винаходом взагалі включають покривну камеру, що функціонує в умовах підвищених температур (наприклад, принаймні 800"С) та субатмосферного тиску ( наприклад, в діапазоні від 103 доб5х10 мбар). Електронно- променева пушка використовується для проекції електронного променя в покривну камеру та на покривний матеріал, розташований усередині камери. Функція електронно-променевої пушки полягає в розплавленні та випаровуванні покривного матеріалу. Крім того, в пристрій вмонтовано пристосування для підтримки виробу у середині покривної камери таким чином, щоб пари покривного матеріалу могли осаджуватися на виріб. 70 Згідно з цим винаходом продуктивність функціонування пристрою ЕПНІКПФ можна підвищити включенням або адаптацією однієї або декількох його властивостей та/або модифікацією способу його дії. Згідно із одним об'єктом винахід спрямовано на регулювання робочої температури завдяки наявності рефлекторів випромінення, що можуть пересуватися усередині покривної камери для збільшення або зменшення відбивального нагрівання виробів від расплавленого покривного матеріалу протягом покривальної кампанії. 75 Регулювання робочого тиску також є об'єктом даного винаходу, причому як відомо з практики за патентною заявкою США Реєстраційний Мо09/108,201, Кідпеу еї а). ( передана тому ж уповноваженому агенту, що й даний винахід), робочий тиск може бути більше 0,010мбар при мінімальному впливі або його відсутності на функціонування та надійність електронно-променевої пушки та при мінімальних відхиленнях значень робочого тиску. Механічні та технологічні вдосконалення, спрямовані на виконання цього об'єкту винаходу, включають модифікації електронно-променевої пушки, покривної камери та способу спрямування та вилучення газів із пристроя. Крім того, перевагою цього винаходу є наявність форми електронного променя на покривному матеріалі. Згідно із іншим переважним об'єктом винаходу для підтримки покривного матеріала в покривній камері застосовується тигель, який переважно включає принаймні дві деталі, одна із яких оточує та утримує розплавлений покривний матеріал, а друга прикріплюється до першої деталі та оточує нерозплавлену частину с покривного матеріалу. Обидві деталі утворюють між собою кільцевий канал, що щільно примикає до утворення розплавленого покривного матеріалу таким чином, щоб можна було досягти ефективного охолодження тиглю, і) зменшуючи швидкість підвищення робочої температури усередині покривної камери.The essence of the invention is that this invention is aimed at creating an electron-beam device for applying a coating by vapor phase condensation (EPNIKPF) and a method of using this device for applying a coating (for example, a ceramic heat-insulating coating) to a product. EPNPKPF devices according to this invention generally include a coating chamber operating under conditions of elevated temperatures (for example, at least 800"C) and subatmospheric pressure (for example, in the range from 103 dob5x10 mbar). The electron beam gun is used to project an electron beam into the coating chamber and on the coating material located inside the chamber. The function of the electron beam gun is to melt and vaporize the coating material. In addition, the device is equipped with a device to support the product in the middle of the coating chamber so that vapors of the coating material can be deposited on the product. 70 According to the present invention, the performance of the EPNIKPF device can be increased by including or adapting one or more of its properties and/or modifying its mode of action. chambers to increase or decrease the reflective heating of products from the molten coating material during the coating campaign. 75 Regulation of working pressure is also an object of this invention, and as is known from practice according to US patent application Registration Mo09/108,201, Kidpeu ei a). (transferred to the same authorized agent as the present invention), the working pressure can be more than 0.010 mbar with minimal or no effect on the operation and reliability of the electron beam gun and with minimal deviations of the working pressure values. Mechanical and technological improvements aimed at accomplishing this object of the invention include modifications to the electron beam gun, the coating chamber, and the method of directing and extracting gases from the device. In addition, the advantage of the present invention is the presence of an electron beam shape on the coating material. According to another preferred object of the invention, a crucible is used to support the coating material in the coating chamber, which preferably includes at least two parts, one of which surrounds and holds the molten coating material, and the second is attached to the first part and surrounds the unmelted part of the coating material. Both parts form an annular channel between them, tightly adjacent to the formation of the molten coating material in such a way that it is possible to achieve effective cooling of the crucible, i) reducing the rate of increase of the operating temperature inside the coating chamber.
Інший об'єкт винаходу спрямовано на обертовий магазин, що підтримує блок злитків покривного матеріалу під покривною камерою. Магазин індексується таким чином, щоб кожний блок із одного або більше злитків со співпадав з апертурою (56) покривної камери (12) для послідовної подачі злитків у покривну камеру без переривання процессу осадження покривного матеріалу. -Another object of the invention is directed to a rotating magazine that supports a block of ingots of coating material under the coating chamber. The magazine is indexed so that each block of one or more ingots coincides with the aperture (56) of the coating chamber (12) to sequentially feed the ingots into the coating chamber without interrupting the process of depositing the coating material. -
Згідно із іншим переважним об'єктом винаходу пристрій включає поле індикації для спостереження за ю розплавленим покривним матеріалом усередині покривної камери. Для можливості фіксації занадто високих робочих температур усередині покривної камери поле індикації виконано рідинно-охолоджувальним та має -- стробоскопічний барабан з високою швидкістю обертання та ущільнювання магнітними частками для ча забезпечення високотемпературного вакуумного ущільнення стробоскопічного барабана. В іншому об'єкті цього винаходу поле індикації забезпечує стереоскопічний огляд покривної камери, який можуть одночасно здійснювати один або більше операторів, затримуючи стереоскопічне бачення. «According to another preferred object of the invention, the device includes an indication field for observing the molten coating material inside the coating chamber. For the possibility of fixing too high operating temperatures inside the coating chamber, the display field is liquid-cooled and has a stroboscopic drum with high rotation speed and sealing with magnetic particles to ensure high-temperature vacuum sealing of the stroboscopic drum. In another object of the present invention, the display field provides a stereoscopic view of the cover camera, which can be simultaneously performed by one or more operators, delaying the stereoscopic vision. "
Інші об'єкти та переваги цього винаходу будуть краще визначені в наступному детальному описі.Other objects and advantages of the present invention will be better defined in the following detailed description.
Короткий опис фігур - с На Фіг.1 та 2 зображені відповідно план та вид спереду електронно-променевого пристрою для нанесення ц покриття конденсацією із парової фази, який використовують для осадження покривного матеріалу згідно із цим "» винаходом.Brief description of the figures - Figs. 1 and 2 show, respectively, a plan and a front view of an electron beam device for applying a coating by condensation from the vapor phase, which is used to deposit a coating material according to the present invention.
На Фіг.3, 4 та 5 зображено поперечні перерізи по лінії 3-3 Фіг.1 та пересувну платформу, яку застосовуютьFigures 3, 4 and 5 show cross-sections along line 3-3 of Figure 1 and the mobile platform used
Згідно з одним об'єктом винаходу. На Фіг.б та 7 більш детально, відповідно, зображено вид спереду та зверху -І поперечного перерізу переважних внутрішніх деталей покривної камери пристрою за Фіг.1 та 2.According to one object of the invention. Fig. b and 7 show in more detail, respectively, a front view and a top-I cross-sectional view of the main internal parts of the covering chamber of the device of Figs. 1 and 2.
На Фіг.8 ти 9 порівняно форми спрямовуючих отворів електронно-променевої пушки згідно із прототипом та - даним винаходом. ос На Фіг.10 показано поперечний переріз тиглю, в якому розміщується злиток покривного матеріалу, а електронний промінь проектується на поверхні тигля та злиток згідно із переважним виконанням цього винаходу. 7 На Фіг.11 зображено тигель фігури 10 в плані та переважні форми електронного променю на тигель та с» злиток.Figures 8 and 9 compare the shapes of the guide holes of the electron beam gun according to the prototype and the present invention. axis Figure 10 shows a cross-section of a crucible in which an ingot of coating material is placed, and an electron beam is projected onto the surface of the crucible and the ingot according to a preferred embodiment of the present invention. 7 Fig. 11 shows the crucible of figure 10 in plan and the predominant forms of the electron beam on the crucible and the ingot.
На Фіг.12 зображено переважне розподілення інтенсивності форми електронного променя крізь поверхню злитка та тиглю, показаних на Фіг.10 та 11, відповідно. На Фіг.13 зображено переважне поле індикації для спостереження за процессом усередині покривної камери пристрою, зображеного на Фіг.1 та 2. На Фіг.14 зображено пульт керування для моніторінгу та керування робочим процесом пристрою, показаного на Фіг.1 та 2. о Детальний опис винаходу ко Пристрій 10 ЕПНПКПФ згідно із цим винаходом зображено в загальному вигляді на Фіг.1 та 2, а різні його деталі та відзнаки на Фіг.3-14. Пристрій 10 зокрема добре прилаштовано для осадження керамічного бо теплоізоляційного покриття на металеву деталь, призначену для експлуатації в несприйнятному термальному середовищі. Відомі приклади таких деталей містять сопла та лопаті турбін високого та низького тиску, кожухи, деталі камери згоряння, агрегати форсажної камери газотурбінних двигунів. Незалежно від того, що удосконалення, досягнуті цим винаходом, будуть надані описом процесу осадження керамічного покриття на такого роду деталі, цей винахід можна застосовувати також для різних покривних матеріалів та деталей, що 65 покриваються ними.Figure 12 shows the predominant intensity distribution of the electron beam shape across the surface of the ingot and crucible shown in Figures 10 and 11, respectively. Figure 13 shows a preferred display field for monitoring the process inside the coating chamber of the device shown in Figures 1 and 2. Figure 14 shows a control panel for monitoring and controlling the operation of the device shown in Figures 1 and 2. o Detailed description of the invention The EPNPKPF device 10 according to the present invention is shown in general form in Fig. 1 and 2, and its various details and features in Fig. 3-14. The device 10 is particularly well adapted for depositing a ceramic or heat-insulating coating on a metal part intended for operation in an unacceptable thermal environment. Known examples of such parts include nozzles and blades of high and low pressure turbines, casings, combustion chamber parts, afterburner assemblies of gas turbine engines. Although the improvements achieved by the present invention will be provided by the description of the process of depositing a ceramic coating on such a part, the present invention can also be applied to various coating materials and parts covered by them.
З метою ілюстрації цього винаходу пристрій 10 ЕПНПКПФ, показаний на Фіг.1 та 2, містить покривну камеруFor the purpose of illustrating the present invention, the EPNPKPF device 10, shown in Fig. 1 and 2, contains a cover chamber
12, пару камер попереднього нагрівання 14 та дві пари завантажувальних камер 16 та 18, розташованих так, що пристрій 10 має симетричну конфігурацію. Передні завантажувальні камери 16 розташовані на одній лінії із їх відповідними камерами 14 попереднього нагрівання, причому деталі 20, початково завантажені на грабельний механізм 22 в лівій завантажувальній камері 16, пересуваються в ліву камеру 14 попереднього нагрівання та, як показано на Фіг.1, в покривну камеру 12. При симетричній конфігурації пристрою 10, в той час як деталі 20, завантажені через передню ліву завантажувальну камеру 16, покриваються в покривній камері 12, друга партія деталей у передній правій завантажувальній камері 16 можуть попередньо нагріватись у правій камері попереднього нагрівання 14, третя партія деталей може завантажуватись у задню ліву завантажувальну камеру 7/0 18, а четверта партія деталей може бути вивантажена із правої задньої завантажувальної камери 18. Отже, чотири стадії процесу можна виконувати одночасно за допомогою пристрою 10 ЕПНПКПФ згідно з цим винаходом.12, a pair of preheating chambers 14 and two pairs of loading chambers 16 and 18 arranged so that the device 10 has a symmetrical configuration. The front loading chambers 16 are aligned with their respective preheating chambers 14, and the parts 20 initially loaded onto the rake mechanism 22 in the left loading chamber 16 are moved into the left preheating chamber 14 and, as shown in Fig. 1, into the cover chamber 12. In the symmetrical configuration of the device 10, while the parts 20 loaded through the front left loading chamber 16 are coated in the coating chamber 12, the second batch of parts in the front right loading chamber 16 can be preheated in the right preheating chamber 14, the third a batch of parts can be loaded into the rear left loading chamber 7/0 18 and a fourth batch of parts can be unloaded from the right rear loading chamber 18. Thus, four process steps can be performed simultaneously by the EPNPKPF device 10 according to the present invention.
Згідно з переважним варіантом виконання цього винаходу завантажувальні камери 16 та 18 монтуються до низькопрофільних пересувних платформ 24 таким чином, щоб завантажувальні камери 16 та 18 можна було вибірково вирівняти в одну лінію з їх камерами 14 попереднього нагрівання. Наприклад, при розташуванні передньої лівої завантажувальної камери 16 на одній лінії із передньою лівою камерою 14 попереднього нагрівання, щоб дозволити вставити деталі 20 у покривну камеру 12, задня ліва завантажувальна камера 18 відсувається від лівої камери попереднього нагрівання 14 так, щоб деталі могли одночасно завантажуватись та вивантажуватись із грабельного механізму 22 задньої завантажувальної камери 18. Крім того, кожна платформа 2о 24 переважно має можливість пересуватись у позицію технічного обслуговування, в якій жодна із завантажувальних камер 16 та 18 не вирівнюватиметься в одну лінію із своєю камерою попереднього нагрівання 14 з метою створення доступу усередину завантажувальних камер 16 та 18 та камери 14 попереднього нагрівання для можливості їх очищення. Платформи 24 переважно підтримуються принаймні частково роликопідшипниками 44, вмонтованими в підлогу, хоча передбачено вживання і безлічь інших підшипників. сч об Кожна платформа 24 має низький профіль узвишшя (виступ над підлогою) не більше приблизно 2,5см із закругленим краєм (переважно 30 градусів від горизонталі), які разом практично виключають потенціальне і) зчеплення оператора з краєм платформи 24. Стаціонарні об'єкти навколо пристрою 10 переважно розташовують на відстані від країв платформ 24 для запобігання притискання оператора платформою під час зміни її положення. Як альтернативи до показаної конфігурації платформи, можна використовувати системи пересувних (су зо сегментів, які частково перекриваються або висуваються. Крім того, пересувні сегменти можуть ковзати під зафіксованою підвищеною платформою, оточуючи комплект її деталей. На закінчення окремі камери - попереднього нагрівання можна встановити для завантажувальних камер 16 та 18 таким чином, щоб ці обидві ю камери та їх камери попереднього нагрівання були оточені пересувною системою платформ.According to a preferred embodiment of the present invention, the loading chambers 16 and 18 are mounted to low-profile mobile platforms 24 so that the loading chambers 16 and 18 can be selectively aligned with their preheating chambers 14. For example, when the front left loading chamber 16 is aligned with the front left preheating chamber 14 to allow parts 20 to be inserted into the coating chamber 12, the rear left loading chamber 18 is moved away from the left preheating chamber 14 so that the parts can simultaneously be loaded and discharge from the rake mechanism 22 of the rear loading chamber 18. Additionally, each platform 20 24 is preferably capable of being moved to a maintenance position in which neither of the loading chambers 16 and 18 is aligned with its preheat chamber 14 to provide access inside the loading chambers 16 and 18 and the preheating chamber 14 for the possibility of their cleaning. The platforms 24 are preferably supported at least in part by roller bearings 44 mounted in the floor, although a variety of other bearings are contemplated. Each platform 24 has a low profile height (projection above the floor) of no more than about 2.5 cm with a rounded edge (predominantly 30 degrees from the horizontal), which together practically eliminate potential i) operator contact with the edge of the platform 24. Stationary objects around devices 10 are preferably located at a distance from the edges of the platforms 24 to prevent the operator from being pressed by the platform during its position change. As an alternative to the platform configuration shown, it is possible to use systems of movable segments that partially overlap or extend. In addition, movable segments can slide under a fixed elevated platform, surrounding a set of its parts. Finally, separate preheat chambers can be installed for loading chambers 16 and 18 so that these two chambers and their preheating chambers are surrounded by a movable system of platforms.
Як показано на Фіг.3-5, частина покривної камери 12 також переважно має конфігурацію, принадну для -- з5 пересування відносно камери попереднього нагрівання 14 для того, щоб полегшити очищення середини камери ча 12 між покривальними кампаніями. Як видно на Фіг.3, покривна камера 12 знаходиться у своїй робочій позиції із полем 48 індикації, описаним більш детально нижче, вмонтованим в передню секцію камери 12. Як показано наAs shown in Fig. 3-5, a portion of the coating chamber 12 is also preferably configured to move relative to the preheating chamber 14 in order to facilitate cleaning of the interior of the chamber 12 between coating campaigns. As seen in Fig. 3, the cover camera 12 is in its operating position with the display field 48, described in more detail below, mounted in the front section of the camera 12. As shown in Fig.
Фіг.4, передня секція покривної камери 12 (а також магазин 102 із злитками, зв'язаний із покривною камерою та описаний нижче) відсунута від решти деталей цієї камери 12 для можливості проходження пересувної робочої « платформи 50, яка показана повернутою в робочу позицію на Фіг.5. В цій позиції робоча платформа 50 легко -птв) с проходить усередину покривної камери 12. Показано, що платформа 50 з'єднана шарніром 52 з основою . покривної камери 12, хоча передбачено застосування інших прийнятних конструкцій. Платформа 50 може мати и?» конфігурацію, що відрізняється від показаної на Фіг.3-5, включаючи шарнірну сегментну конструкцію, товчкові диски та іншу запобіжну арматуру.4, the front section of the coating chamber 12 (as well as the ingot magazine 102 associated with the coating chamber and described below) is moved away from the rest of the parts of this chamber 12 to allow the passage of a mobile working platform 50, which is shown returned to the working position at Fig. 5. In this position, the working platform 50 easily passes inside the covering chamber 12. It is shown that the platform 50 is connected by a hinge 52 to the base. cover chamber 12, although the use of other acceptable designs is provided. Platform 50 can have and? a configuration different from that shown in Fig. 3-5, including a hinged segment structure, button disks and other safety fittings.
Покривна камера 12, завантажувальні камери 16 та 18 та камери попереднього нагрівання 14 з'єднуються із -І клапанами (не показані), що створюють вакуумне ущільнення між цими камерами. Для максимізації розміру та кількості деталей 20, які можуть бути завантажені між камерами 12, 14, 16, 18, клапани переважно мають - мінімальний розмір приблизно 250мм, який значно більший, ніж попередньо прийнятий із практичних міркувань с кваліфікованими фахівцями в цій галузі. За рахунок того, що у покривних камерах 12, завантажувальних камерах 15 та 18 та камерах попереднього нагрівання 14 повинен створюватись різний рівень вакуумного тиску та в ш- деяких випадках вони пересуваються одна відносно другої, як було пояснено вище, клапани повинні мати 4) здатність до численних циклів при відносно високому тиску. Розроблені ущільнення, принадні для цієї мети, відомі з рівня техніки і тому не обговорюються детально в цьому описі.The cover chamber 12, loading chambers 16 and 18, and preheating chamber 14 are connected to -I valves (not shown) which create a vacuum seal between these chambers. To maximize the size and number of parts 20 that can be loaded between the chambers 12, 14, 16, 18, the valves preferably have a minimum size of approximately 250mm, which is significantly larger than previously accepted for practical reasons by those skilled in the art. Due to the fact that in the coating chambers 12, loading chambers 15 and 18, and preheating chambers 14, a different level of vacuum pressure must be created and in some cases they move relative to each other, as explained above, the valves must have 4) the ability to numerous cycles at relatively high pressure. Designed seals suitable for this purpose are known in the art and are therefore not discussed in detail in this description.
Посилаючись на Фіг.б та 7, покриття виконують в покривній камері 12 шляхом розплавлення та св Випаровування злитків 26 керамічного матеріалу електронними променями 28, виробленими електронно-променевою пушкою З0 і зфокусованими на злитках 26. Інтенсивне нагрівання керамічногоReferring to Fig. b and 7, the coating is performed in the coating chamber 12 by melting and vaporizing the ingots 26 of ceramic material by electron beams 28 produced by the electron beam gun Z0 and focused on the ingots 26. Intense heating of the ceramic
Ф) матеріалу електронними променями 28 викликає плавлення поверхні кожного злитка 26, утворюючи ка розплавлений керамічний матеріал, молекули якого випаровуються, конденсуються та осаджуються на поверхнях деталей 20, виробляючи бажане керамічне покриття , товщина якого залежатиме від тривалості бор процесу покриття. Хоча на цих фігурах показано два злитки, в межі цього винаходу входить використання одного або більше злитків та їх випаровування за будь-який визначений період часу.F) material with electron beams 28 causes the surface of each ingot 26 to melt, forming a molten ceramic material, the molecules of which evaporate, condense and deposit on the surfaces of parts 20, producing the desired ceramic coating, the thickness of which will depend on the duration of the coating process. Although two ingots are shown in these figures, it is within the scope of the present invention to use one or more ingots and vaporize them over any given period of time.
Покривні камери ЕПНІКПФ звичайно мають здатність підтримувати рівень вакууму приблизно 0.001мбар (приблизно 1х1073 Тор) або меньше. В прототипі до даного винаходу відкачується максимально 0,01Омбар, а більш типово приблизно О,005мбар, для створення вакууму в покривній камері протягом процессу покриття; таке 65 обмеження спричинено тим, що більш високий тиск, як відомо, викликає хаотичну дію ЕП пушки ЗО та робить проблематичним регулювання електронних променів, припускаючи, що в результаті покриття буде другого гатунку. Крім того, можна з впевненістю сказати, що термін дії нитки накалювання пушки буде знижений або пушка буде забруднена при її експлуатації із значеннями тиску в покривній камері вище 0,005мбар. Однак, згідно із патентною заявкою США Мо09/108,201 Кідпеу еї аІ., що розглядається одночасно із даною та передана тому ж самому уповноваженому агенту, як і цей винахід, покривна камера 12 переважно експлуатується при більш вищих значеннях тиску, причому несподівано отримується керамічне покриття із покращеними відшаруванням та протиударною стійкістю, а також прискорюється осадження покриття за рахунок більш високої швидкості випаровування злитків, ніж в прототипі.EPNIKPF cover chambers are usually capable of maintaining a vacuum level of approximately 0.001mbar (approximately 1x1073 Torr) or less. In the prototype of this invention, a maximum of 0.01Ombar is pumped out, and more typically about 0.005mbar, to create a vacuum in the coating chamber during the coating process; this 65 limitation is due to the fact that higher pressures are known to cause chaotic EP action of the ZO gun and make it problematic to adjust the electron beams, assuming that the resulting coating will be of the second grade. In addition, it is safe to say that the life of the gun filament will be reduced or the gun will be contaminated when it is operated with pressure values in the coating chamber above 0.005mbar. However, according to co-pending US Patent Application No. 09/108,201 to Kidpeu et al., assigned to the same assignee as the present invention, the coating chamber 12 is preferably operated at higher pressures, unexpectedly producing a ceramic coating of improved delamination and impact resistance, as well as accelerated coating deposition due to a higher ingot evaporation rate than in the prototype.
Механічним насосом 31 можна відкачати покривну камеру 12, завантажувальні камери 16 та 18 та камери 7/0 попереднього нагрівання 14 на попередній вакуум. Криогенний насос 32 відомого типу в даній галузі показано наThe mechanical pump 31 can pump out the coating chamber 12, the loading chambers 16 and 18 and the preheating chambers 7/0 14 to a preliminary vacuum. A cryogenic pump 32 of a known type in the field is shown in FIG
Фіг.1 та 2, який застосовується як допоміжний при вакуумуванні покривної камери 12 до процесу випаровування.Fig. 1 and 2, which is used as an aid in evacuating the coating chamber 12 to the evaporation process.
Крім того, на Фіг.1, 3, 4 та 5 показано дифузійний насос 34, відомий з рівня техніки, але модифікований дросельним клапаном 36 для регулювання робочого режиму насосу 34 згідно із цим винаходом. Більш детально, дросельний клапан 36 активується між відкритою позицією (Фіг.3) та закритою позицією (Фіг.4 та 5), а також у 7/5 проміжних позиціях. Переваги дросельного клапана Зб реалізуються, коли вакуум в покривній камері 12 підтримується на досить високому тиску, що застосовується згідно з цим винаходом. При необхідності максимальної продуктивності робочого режиму дифузійного насосу 34 для вакуумування покривної камери 12 дросельний клапан 36 відкрито, як показано на Фіг.3. Для технічного забезпечення робочого процесу покривну камеру слід тримати при наміченому тиску (наприклад, 0,015мбар), настроюючи дросельний клапан 36 на 2о пересування в попередньо визначену позицію дроселювання на деякій відстані від повністю закритої позиції, показаної на Фіг.4 та 5. Як показано на Фіг.1, окремі дифузійні насоси 38, подібно оснащені дросельними клапанами (не показані), переважно застосовуються для вакуумування камер попереднього нагрівання 14, знов по причині того, що бажано підтримувати відносно високий тиск для виконання покриття згідно з цим винаходом.In addition, Figures 1, 3, 4 and 5 show a diffusion pump 34 known from the prior art, but modified with a throttle valve 36 to regulate the operation of the pump 34 according to the present invention. In more detail, the throttle valve 36 is activated between the open position (Fig. 3) and the closed position (Fig. 4 and 5), as well as in 7/5 intermediate positions. The advantages of the Zb throttle valve are realized when the vacuum in the cover chamber 12 is maintained at a sufficiently high pressure, which is used according to the present invention. If necessary, the maximum performance of the operating mode of the diffusion pump 34 for vacuuming the covering chamber 12, the throttle valve 36 is opened, as shown in Fig.3. For technical support of the working process, the coating chamber should be kept at the intended pressure (for example, 0.015mbar) by adjusting the throttle valve 36 for 2° movement to a predetermined throttle position some distance from the fully closed position shown in Fig. 4 and 5. As shown in Fig. 1, separate diffusion pumps 38, similarly equipped with throttle valves (not shown), are preferably used to evacuate the preheat chambers 14, again for the reason that it is desirable to maintain a relatively high pressure to perform the coating of the present invention.
Механічні насоси 31 переважно включають з'єднання з детектором витоку 33 для виявлення витоку вакууму із сч об системи з використанням гелію або іншого газу, який можна безпечно вводити через витоки в камерах 12, 14, 16, 18 або через з'єднане з ними обладнання. (8)The mechanical pumps 31 preferably include a connection to a leak detector 33 to detect a vacuum leak from the system using helium or another gas that can be safely introduced through the leaks in the chambers 12, 14, 16, 18 or through equipment connected thereto. . (8)
Посилаючись знов на Фіг.1 та 2, завантажувальні камери 14 та 16 взагалі мають повздовжню форму та обладнані завантажувальними дверми 40, через які завантажують деталі на грабельний механізм 22. Крім того, завантажувальні камери 16 та 18 обладнують прохідними дверима 42 до приводів (схематично показані на Фіг.1 с зо позицією 46), які керують функціонуванням грабельного механізму 22. Точніше деталі 20, які підтримуються на граблях 22, переважно обертаються та/або качаються в покривній камері 12 для сприяння бажаному - розподіленню покриття по деталях 20. Прохідні двері 42 дозволяють оператору пристрою 10 швидко ю відрегулювати або перенастроїти приводи 46 без втручання в робочий процес завантаження та вивантаження деталей із завантажувальних камер 16 та 18. --Referring again to Figures 1 and 2, the loading chambers 14 and 16 are generally longitudinal in shape and are equipped with loading doors 40 through which the parts are loaded onto the rake mechanism 22. In addition, the loading chambers 16 and 18 are equipped with through doors 42 to the actuators (shown schematically in Fig. 1 c with the position 46), which control the operation of the rake mechanism 22. More precisely, the parts 20, which are supported on the rake 22, preferably rotate and/or swing in the coating chamber 12 to facilitate the desired - distribution of the coating on the parts 20. Through door 42 allow the operator of the device 10 to quickly adjust or reconfigure the drives 46 without interfering with the work process of loading and unloading parts from the loading chambers 16 and 18. --
Посилаючись знов на Фіг.б та 7, внутрішній простір покривної камери 12 слід описати більш детально. Для ї- того, щоб вирішити вищезгадані проблеми стосовно керування електронними променями 28 та захисту ЕП пушок 30 при більш високих значеннях тиску, застосованих в цьому винаході, в процесі покриття були виконані певні удосконалення ЕП пушок ЗО та покривної камери 12. Як видно на Фіг.б, гази -кисень та аргон вводять в покривну камеру через вхід 54, розташований біля тиглів 56, що підтримують злитки 26 в покривній камері 12 та « утримують в розплавленому стані керамічний матеріал, вироблений за допомогою електронних променів 28. З) с Швидкості потоків кисню та аргону індивідуально регулюють на основі наміченного робочого тиску та визначеного парціального тиску кисню. Для зниження випадків коливання тиску в покривній камері час ;» регулювання циклічної реакції цих газів знижується шляхом фізичного розташування розподільчого клапана 58 для газів, який безпосередньо з'єднується із входом 54 одразу на виході покривної камери 12, як показано наReferring again to Figures b and 7, the interior of the cover chamber 12 should be described in more detail. In order to solve the aforementioned problems related to the control of the electron beams 28 and the protection of the EP guns 30 at the higher pressure values used in this invention, certain improvements were made to the EP guns ZO and the coating chamber 12 during the coating process. As can be seen in Fig. b, oxygen and argon gases are introduced into the coating chamber through the entrance 54, located near the crucibles 56, which support the ingots 26 in the coating chamber 12 and keep the ceramic material produced with the help of electron beams 28 in a molten state. and argon are individually regulated based on the intended operating pressure and the determined oxygen partial pressure. To reduce cases of pressure fluctuations in the covering chamber, time;" cycling response control of these gases is reduced by physically locating a gas distribution valve 58 that directly connects to an inlet 54 immediately at the exit of the coating chamber 12, as shown in FIG.
Фіг та 6. Розташування розподільчих клапанів 58 так близько до покривної камери забезпечує несподіване -І значне покращення регулювання тиску, знижуючи коливання тиску в покривній камері 12 та знижуючи дислокації фокуса та позиції електронних променів 28 на злитках 26. - Для подальшого покращення фокуса та форми електронного променя ЕП пушки З0 відносно ізолюють від с підвищеного тиску пару покриття в покривній камері 12 за допомогою конденсаційної бленди 52, яка уловлює більшість надлишкового керамічного пару, що не осадився на деталі 20. Бленді 52 надана форма згідно з - винаходом для визначення ділянки покриття деталей 20, в межах якої спеціально підтримується підвищений сю тиск, бажаний для виконання покриття. Для полегшення очищення пристрою між покривальними кампаніями бленда 52 переважно оснащена екранами 76 з можливістю її зняття та очищення за межами покривної камери 12. Переважно екрани 76 утримуються підпружиненими штифтами 78 замість нарізних кріплень для спрощення ов Вилучення екранів 76, якщо вони були вкриті шаром покривного матеріалу наприкінці кампанії. Хоча взагалі це ускладнює процес, конденсаційна бленда повністю виймається та замінюється іншою блендою 52. Оскільки6. Locating the distribution valves 58 so close to the coating chamber provides an unexpected and significant improvement in pressure regulation by reducing pressure fluctuations in the coating chamber 12 and reducing dislocations in the focus and position of the electron beams 28 on the ingots 26. To further improve the focus and shape of the electron beam the EP beam of the Z0 gun is relatively isolated from the increased pressure of the coating vapor in the coating chamber 12 with the help of a condensation hood 52, which captures most of the excess ceramic vapor that did not settle on the parts 20. The hood 52 is shaped according to the invention for determining the coating area of the parts 20 , within which the increased pressure desired for coating is specially maintained. To facilitate cleaning of the device between coating campaigns, the hood 52 is preferably equipped with screens 76 with the possibility of its removal and cleaning outside the coating chamber 12. Preferably, the screens 76 are held by spring-loaded pins 78 instead of threaded fasteners to simplify the removal of the screens 76 if they were covered with a layer of coating material at the end campaign Although this generally complicates the process, the condensing hood is completely removed and replaced by another hood 52. Since
Ф) бленда 52 оточує деталі 20, як видно на Фіг.б, потрібна апертура 62 для кожного електронного променя 28 крізь ка бленду 52. Для сприяння здатності утримувати більш високий тиск в межах конденсаційної бленди, ніж в решта ділянках покривної камери 12, включаючи ділянки навколо ЕП пушок 30, апертури 62 переважно мають розміри, во не більше необхідних для того, щоб пропустити електронні промені 28 крізь бленду 52. З цією метою апертури 62 переважно обрізають електронними променями в процесі настроювання пристрою 10 ЕПНПКПФ так, щоб кожна апертура 62 мала площину поперечного перерізу, приблизно рівну площині поперечному перерізу форми електронного променя при перетині бленди 52. Для подальшої ізоляції ЕП пушок 30 від підвищенного тиску в межах конденсаційної бленди 52 промені 28 проходять із відповідних пушок ЗО крізь камери 64, утворені між 65 внутрішніми стінками покривної камери 12 та конденсаційною блендою 52. Переважно дифузійний насос 34 має вхід поблизу та пневматично з'єднаний із кожною камерою 64. Через мінімальний розмір апертур 62 підвищений тиск в межах конденсаційної бленди 52 (досягнутий введенням кисню та аргону через вхід 54) поступає в камери 64 на значно зниженій швидкості для активізації дифузійного насосу 34 підтримувати тиск камер 64 нижче, ніж в межах конденсаційної бленди 52. Фіг.б, 8 та 9У ілюструють додатковий захист ЕП пушок ЗО згідно з цим винаходом. Як звичайно, ЕП пушки ЗО оснащені вакуумним насосом 66, який підтримує значення тиску в межах пушок 30 на рівнях приблизно від вх10 до 8х10"мбар, які значно нижчі, ніж за межами пушок 30, тобто в межах покривної камери 12 ЕПНІПКПФ згідно з цим винаходом , а також в межах покривних камер ЕПНІПКПФ прототипу. Для підтримання таких низьких тисків електронні промені 28 треба пропустити крізь циліндричні отвори 68 до виходу із пушок 30, як показано на Фіг.б. На Фіг.8 зображено звичайну конфігурацію таких отворів 70 168. Для можливості настройки умов фокусування променів, наданих позиціями фокусів А, В та С променів 28, показаних на Фіг.8, отвір 168 має відносно великий діаметр та довжину, наприклад, приблизно ЗОмм та приблизно 120мм відповідно. Недоліком прототипу є зниження захисту тому, що такий великий отвір 168 змушуєF) hood 52 surrounds parts 20, as seen in FIG. around the EP bundles 30, the apertures 62 preferably have dimensions no larger than necessary to allow the electron beams 28 to pass through the aperture 52. For this purpose, the apertures 62 are preferably cut by electron beams in the process of setting up the EPNPKPF device 10 so that each aperture 62 has a plane cross-section, approximately equal to the plane of the cross-section of the shape of the electron beam at the intersection of the shutter 52. To further isolate the EP bundles 30 from the increased pressure within the condensation hood 52, the beams 28 pass from the corresponding bundles ZO through the chambers 64, formed between the 65 inner walls of the covering chamber 12 and condensing hood 52. Preferably, the diffusion pump 34 has an inlet close to and is pneumatically connected to by each chamber 64. Due to the minimum size of the apertures 62, the increased pressure within the condensing hood 52 (achieved by the introduction of oxygen and argon through the inlet 54) enters the chambers 64 at a significantly reduced rate to activate the diffusion pump 34 to maintain the pressure of the chambers 64 lower than within the condensing hood 52. Fig.b, 8 and 9U illustrate the additional protection of the EP of ZO bundles according to the present invention. As usual, EP guns ZO are equipped with a vacuum pump 66, which maintains the pressure value within the guns 30 at levels of approximately вх10 to 8х10" mbar, which are significantly lower than outside the guns 30, that is, within the coating chamber 12 of the EPNIPCPF according to the present invention , as well as within the EPNIPCPF covering chambers of the prototype. To maintain such low pressures, the electron beams 28 must be passed through the cylindrical holes 68 before exiting the guns 30, as shown in Fig. b. A typical configuration of such holes 70 168 is shown in Fig. 8. the ability to adjust the beam focusing conditions provided by the beam focus positions A, B, and C 28 shown in Fig. 8, the hole 168 has a relatively large diameter and length, for example, about 3 mm and about 120 mm, respectively. large hole 168 compels
ЕП пушки 30 працювати в середовищі підвищеного тиску пристрою 10 згідно із цим винаходом. Протягом досліджень, що ведуть до цього винаходу, перевірка показала, що удосконалене керування умовами процесу 75 створює можливість ідентифікувати оптимальну позицію фокусу променя (точка О на Фіг.9). Потім була розроблена більш ефективна форма отвору 168 згідно з цим винаходом, показаного на Фіг.б та 9, яка, як показано на Фіг.9, має менший діаметр та довжину, ніж у прототипі отвір 168 на Фіг.8. Переважний діаметр та довжина отвору 168 припускається приблизно 15 та 5Омм, відповідно, хоча оптимальні значення цих розмірів можуть змінюватись в залежності від значень тиску та фокусу, струму відхилень соленоїда та загальної 2о геометрії.EP gun 30 to operate in the high pressure environment of the device 10 according to the present invention. In the course of research leading to the present invention, verification has shown that improved control of process conditions 75 creates an opportunity to identify the optimal position of the focus of the beam (point O in Fig.9). A more efficient form of hole 168 was then developed in accordance with the present invention, shown in Fig.b and 9, which, as shown in Fig.9, has a smaller diameter and length than the prototype hole 168 in Fig.8. A preferred diameter and length of orifice 168 is assumed to be approximately 15 and 5 Ω, respectively, although the optimum values for these dimensions may vary depending on pressure and focus values, solenoid deflection current, and overall 2o geometry.
Як зазначено вище, конденсаційна бленда 52 розташована навколо деталей 20 для мінімізації осадження керамічного матеріалу на внутрішні стінки покривної камери 12. Крім того, згідно із цим винаходом конденсаційна бленда 52 має визначену конфігурацію для регулювання нагрівання деталей 20, що необхідно для підтримки відповідної температури деталі протягом покривальної кампанії. Точніше бленда 52 оснащена Га пересувною відбивальною пластиною 72, яка випромінює тепло, емітоване расплавленими поверхнями злитків 26, зворотньо на деталі 20. На початку першої кампанії, протягом якої температура покривної камери 12 і9) відносно низька, відбивальна пластина 72 розташовується поряд з деталями 20 із активатором 74 для максимізації нагрівання деталей 20. По мірі підвищення температури в межах покривної камери 12 протягом наступного циклу відбивальна пластина 72 відсувається від деталей 20 (як показано в напіврозтині на Фіг.б) со для зниження кількості випромінюваного тепла, відбиваючи його зворотньо на деталі 20. Таким же способом деталі 20 можна більш легко піддавати відповідній температурі для нанесення покриття (наприклад приблизно - 925232) на початку кампанії, в той час як досягнення максимально допустимої температури покриття (наприклад, ю приблизно 11407) затримується для розтягнення до максимуму тривалості кампанії. Крім того, бленда 52 та відбивальна пластина 72 сприяють створенню більш рівномірної та стійкої температури покриття, і, таким чином, - бажаної стовбурної гранульованої структури керамічного покриття на деталях 20. Для підтримання бажаного їч- відносно високого тиску в межах конденсаційної бленди 52 в той час, коли відбивальна пластина 72 знаходиться в піднятій позиції, показано, що водоохолоджувальний бандаж 75, оточуючий відбивальну пластину 72, послаблює потік газу між конденсаційною блендою 52 та пластиною 72 та цим знижує втрати тиску між блендою « 52 та пластиною 72.As noted above, the condensation hood 52 is positioned around the parts 20 to minimize the deposition of ceramic material on the inner walls of the coating chamber 12. In addition, according to the present invention, the condensation hood 52 is configured to regulate the heating of the parts 20, which is necessary to maintain the appropriate temperature of the part during cover campaign. More precisely, the hood 52 is equipped with a movable reflective plate 72, which radiates the heat emitted by the molten surfaces of the ingots 26 back to the parts 20. At the beginning of the first campaign, during which the temperature of the coating chamber 12 and 9) is relatively low, the reflective plate 72 is located next to the parts 20 with by the activator 74 to maximize the heating of the parts 20. As the temperature rises within the coating chamber 12 during the next cycle, the reflective plate 72 moves away from the parts 20 (as shown in half-section in Fig.b) so as to reduce the amount of radiated heat, reflecting it back to the parts 20 In the same manner, parts 20 can be more easily brought to the appropriate coating temperature (e.g., about 925232) at the beginning of the campaign, while reaching the maximum allowable coating temperature (e.g., about 11407) is delayed to stretch to the maximum duration of the campaign. In addition, baffle 52 and reflector plate 72 contribute to a more uniform and consistent coating temperature, and thus the desired barrel-shaped granular structure of the ceramic coating on parts 20. To maintain the desired relatively high pressure within the condensing baffle 52 at that time , when the baffle plate 72 is in the raised position, it is shown that the water cooling band 75 surrounding the baffle plate 72 attenuates the gas flow between the condensing baffle 52 and the baffle plate 72 and thereby reduces the pressure loss between the baffle plate 52 and the baffle plate 72.
Показані на Фіг.7 маніпулятори 77 простягаються в покривну камеру 12 крізь пропускний отвір у стіні - с камери, через кулькове шарнірне з'єднання. ц Маніпулятори 77 використовують для допоміжного регулювання нагріванням деталей 20, пересуваючи ,» керамічні або вкриті керамічним матеріалом рефлектори 80 (показані як гранульований матеріал на Фіг.10) в напрямку тиглів 56 або від них протягом покривальної кампанії. Точніше, завдяки їх близькому розташуванню до тиглів рефлектори 80 знаходяться в умовах дуже високої температури протягом процесу покриття і тому - І випромінюють тепло наверх в напрямку деталей 20. Кількість тепла, випромінена рефлекторами 80, взагалі -з максимальна при найбільш близькому розташуванні їх до тиглів 56 і може бути знижена відсуванням рефлекторів 80 від тиглів 56. Рефлектори 80 переважно підтримуються на рідинно-охолоджувальній пластині 81, с яка не випромінює помітного тепла на деталі 20. В результаті рефлектори 80 можна використовувати в з'єднанні -І 50 із відбивальною пластиною 72 для регулювання температури деталей 20, які покриваються в покривній камері протягом наступної кампанії. На початку циклу рефлектори 80 початково розташовуються біля тиглів 56 дляThe manipulators 77 shown in Fig. 7 extend into the covering chamber 12 through a passage hole in the wall - c of the chamber, through a ball-and-socket joint. The manipulators 77 are used to help control the heating of the parts 20 by moving the ceramic or ceramic-coated reflectors 80 (shown as granular material in Fig. 10) toward or away from the crucibles 56 during the coating campaign. More precisely, due to their close location to the crucibles, the reflectors 80 are in conditions of very high temperature during the coating process and therefore radiate heat upwards in the direction of the parts 20. The amount of heat radiated by the reflectors 80 is generally maximum when they are located closest to the crucibles 56 and can be reduced by moving the reflectors 80 away from the crucibles 56. The reflectors 80 are preferably supported on a liquid cooling plate 81, which does not radiate appreciable heat to the part 20. As a result, the reflectors 80 can be used in conjunction 50 with the reflector plate 72 for adjusting the temperature of parts 20 that are covered in the coating chamber during the next campaign. At the beginning of the cycle, the reflectors 80 are initially located near the crucibles 56 for
Фе максимізації нагрівання деталей 20, а пізніше відсуваються маніпуляторами від тиглів 56 для зниження кількості випроміненого тепла.Fe maximizes the heating of the parts 20, and later are pushed away by manipulators from the crucibles 56 to reduce the amount of radiated heat.
Для витримки умов середовища покривної камери частини маніпуляторів 77 в межах покривної камери 12 переважно виконуються із жароміцного сплаву, наприклад, сплаву с нікелевою основою, наприклад, Х-15.To withstand the conditions of the coating chamber environment, parts of the manipulators 77 within the coating chamber 12 are preferably made of a heat-resistant alloy, for example, an alloy with a nickel base, for example, X-15.
Замість гранульованого матеріала, рефлектори 80 можуть бути практично будь-якої форми та будь-якоїInstead of granular material, the reflectors 80 can be of almost any shape and form
ІФ) конфігурації. Наприклад, можна використати одну або більше пластин, вкритих відбивальним матеріалом. Для ко зручності рефлектори 80 можуть бути відносно великими деталями, відрізаними від злитків із матеріалу, подібного до того, що наносять, хоча очевидно, що можна застосовувати і інші керамічні матеріали. 60 Як вказано вище, злитки 26 керамічного матеріалу підтримуються в межах покривної камери тиглями 56, що утримують керамічний матеріал в розплавленому стані, який створено електронними променями 28. Один із тиглів 56 показано більш детально на фігурі 10, де він має форму із трьох частин. Верхній елемент 82 із скошеною верхньою поверхнею 84 збирається із нижнім елементом 86, утворюючи між собою охолоджувальний канал 88, крізь який проходить вода або інший принадний охолоджувач для підтримки температури тигля 56 65 нижче температури плавлення матеріалу, з якого він виготовлений. Крім того, показана на Фіг.10 обмежувальна пластина 90, товщина якої вибирається для зміни, наприклад, зниження площини поперечного перерізу пропускного каналу 88 між входом 92 охолоджувача та виходом 94. Із міркувань теплопровідності переважним матеріалом тигля може бути мідь або мідний сплав, що створює необхідність того, щоб швидкість проходження охолоджувача крізь пропускний канал 88 була достатньою для підтримання температури стінки тигля 96, найближчої до розплавленої частини злитку 26, значно нижчою, ніж температура розплавленого керамічного матеріалу. Як очевидно з Фіг.10 та з наступного опису, а також з Фіг.11 та 12, електронний промінь 28 переважно проектується на скошену поверхню 84, а також на злиток 26. Отже, для адекватного охолодження зовнішньої поверхні верхньої деталі 82 товщина стінки 96 повинна бути мінімальною для сприяння проходження тепла, не впливаючи негативно на механічну міцність тиглю 56. Багатоелементна конфігурація тиглю згідно з 7/0 Чим винаходом спрощує виготовлення його оптимальної форми для створення охолоджувального пропускного каналу 88, а також для можливості виготовлення стінки 96 з допустимою непроникністю (щільністю). В той час як оптимальна форма залежить від багатьох факторів, переважна швидкість охолоджувального потоку коливається в межах приблизно від п'яти до пятидесяти галонів в хвилину (приблизно від двадцяти двох до двохсот літрів за хвилину), при використанні потоку води при тиску приблизно від двох до шести атмосфер крізь пропускний канал 75 88, площина поперечного перерізу якого становить приблизно 400мм 2 та максимальна товщина стінки, що примикає до поверхні 84, приблизно дорівнює 1Омм, а стінки, що примикає до злитків 26,-7мм.IF) configuration. For example, one or more plates covered with reflective material can be used. For convenience, the reflectors 80 may be relatively large pieces cut from ingots of a material similar to that being applied, although obviously other ceramic materials may be used. 60 As indicated above, ingots 26 of ceramic material are supported within the coating chamber by crucibles 56 which hold the ceramic material in a molten state created by electron beams 28. One of the crucibles 56 is shown in greater detail in Figure 10, where it is three-part in shape. The upper member 82 with the beveled upper surface 84 is assembled with the lower member 86, forming a cooling channel 88 between them, through which water or other coolant passes to maintain the temperature of the crucible 56 65 below the melting temperature of the material from which it is made. In addition, Fig. 10 shows a limiting plate 90, the thickness of which is selected to change, for example, reduce the cross-sectional plane of the passage 88 between the inlet 92 of the cooler and the outlet 94. For reasons of thermal conductivity, the preferred material of the crucible can be copper or a copper alloy, which creates the need for the coolant flow rate through passage 88 to be sufficient to maintain the temperature of the crucible wall 96 closest to the molten portion of the ingot 26 well below the temperature of the molten ceramic material. As is evident from Fig. 10 and from the following description, as well as from Figs. 11 and 12, the electron beam 28 is preferably projected onto the chamfered surface 84, as well as onto the ingot 26. Therefore, for adequate cooling of the outer surface of the upper part 82, the thickness of the wall 96 must be minimal to promote heat transfer without adversely affecting the mechanical strength of the crucible 56. The multi-element configuration of the crucible according to 7/0 What the invention facilitates in making it optimally shaped to create the cooling passageway 88 and also to be able to make the wall 96 with an acceptable impermeability (density ). While the optimum shape depends on many factors, the preferred cooling flow rate ranges from about five to fifty gallons per minute (about twenty-two to two hundred liters per minute), using water flow at pressures of about two to six atmospheres through the passage channel 75 88, the cross-sectional area of which is approximately 400 mm 2 and the maximum thickness of the wall adjacent to the surface 84 is approximately equal to 1 Ohm, and the wall adjacent to the ingots is 26.7 mm.
На Фіг.11 та 12 показано переважну форму електронних променів 28, спрямованих на злитки 26 для утворення розплавленого керамічного матеріалу. Як видно із Фіг.10 та 11, промінь 28 додатково проектується на ту частину поверхні 84 тиглю, що одразу оточує весь злиток 26 периметром променя на поверхню 84 тиглю. НаFigures 11 and 12 show the preferred form of electron beams 28 directed at ingots 26 to form molten ceramic material. As can be seen from Fig. 10 and 11, the beam 28 is additionally projected onto that part of the surface 84 of the crucible that immediately surrounds the entire ingot 26 with the perimeter of the beam onto the surface 84 of the crucible. On
Фіг.12 показано переважне розподілення інтенсивності 98 електронного променя 28, яке має піки поблизу місць з'єднання злитка із тиглем та спади або відсутність потужності променю, спрямованого в центр злитка 26.Fig. 12 shows the predominant intensity distribution 98 of the electron beam 28, which has peaks near the places of connection of the ingot with the crucible and dips or no power of the beam directed to the center of the ingot 26.
Згідно із цим винаходом, перевага відведення такої високої інтенсивності променю від центру утворення розплавленого керамічного матеріалу полягає в зниженні тенденції розпліскування, яке взагалі наступає, коли краплі розплавленої кераміки виштовхуються із даного утворення протягом нагрівання. Таке розпліскування Га пов'язане із неправильним виконанням процесу покриття деталей 20, якого слід уникати. Проектування променя 28 на тигель 56 служить для зниження шару керамічного матеріалу, що міг би в разі такого виконання зібратись і9) на тиглі 56 через розпліскування, і для забезпечення більш рівномірного розподілення температури по площині розплавленого керамічного матеріалу, як визначено інфрачервоним відображенням. При використанні 57 як матеріалу для злитків принадні піки інтенсивності променя, показані на Фіг.12, мають значення порядку со приблизно 0,1кКВт/мм2 у порівнянні із максимальним рівнем приблизно 0,01кВт/мм 2 в центрі утворення розплавленого керамічного матеріалу. Крім того, на Фіг.10 показано, що електронний промінь 28 падає на - поверхню злитку 26 під непрямим кутом так, щоб встановити відносно його ЕП пушки 30 проксимальну точку ІС о) перехрестя 100 та розташовану протилежно периферичну точку перехрестя 101 із тиглем 56 по периметру форми променя. Як показано на Фіг.11, переважна інтенсивність форми променя на злиток 26 та тигель 56 -- з5 злегка зменшується, переважно від 3095 до 7095 відносно решти периметру форми променя, в місцях на тиглі 56, - відповідних проксимальній та периферичній точкам 100 та 101 перехрестя. Метою зниження інтенсивності форми променя в проксимальній точці перехрестя 100 є зниження ерозії тиглів 56 від променя 28, тоді як показано, що зниження інтенсивності променя в дистальній точці перехрестя 101 знижує висоту хвиль від « променів 26, спрямованих на утворення з розплавленим керамічним матеріалом для уникнення перетікання розплавленого керамічного матеріалу через край тиглю 56. Іншою переважною відзнакою керування - с електронним променем 28 згідно з цим винаходом є здатність тимчасового переривання форми променя на а поверхні тиглів 56 окремою формою високоіїнтенсивного променя 97, призначеного для досягнення більш "» високої швидкості випаровування з невеликої ділянки, щоб випарити будь-яку кількість керамічного матеріалу, що може осаджуватися на тигель 56 в результаті розпліскування. Ця відзнака даного винаходу може бути реалізована при виконанні покриття з мінімальним або без негативного впливу на процес його нанесення. В -і переважному виконанні, коли оператор починає виконувати відхилення окремої форми 97 для випаровування - накопиченого шару кераміки на тиглі 56, форма 97 спочатку автоматично переміщується у нову позицію, із якої що форму 97 можна механічно пересувати під наглядом оператора в напрямку накопичення. При автоматичному 1 повертанні форми 97 у нову позицію вірогідність помилок, що можуть призвести до пошкодження тиглю, - 50 знижується. Альтернативно позицію форми 97 можна перепрограмувати таким чином, щоб оператор міг увійти в місце на тиглі 56, на яке треба спроектувати промінь 97. Накопичення керамічного матеріалу на тиглі 56, яке сю важко вилучається формою 97 , можна вилучити маніпулятором 77, як показано на Фіг.7.According to the present invention, the advantage of directing such a high intensity beam away from the center of the molten ceramic material formation is to reduce the tendency for splashing, which generally occurs when droplets of molten ceramic are pushed out of the formation during heating. Such spattering of Ha is associated with incorrect execution of the coating process of parts 20, which should be avoided. The projection of the beam 28 onto the crucible 56 serves to reduce the layer of ceramic material that could, in such a case, collect i9) on the crucible 56 due to splashing, and to ensure a more uniform temperature distribution over the plane of the molten ceramic material, as determined by infrared reflection. When using 57 as an ingot material, the peak beam intensity shown in Fig. 12 has a value of the order of about 0.1 kW/mm 2 compared to a maximum level of about 0.01 kW/mm 2 at the center of the formation of the molten ceramic material. In addition, Fig. 10 shows that the electron beam 28 falls on the - surface of the ingot 26 at an indirect angle so as to establish relative to it EP gun 30 the proximal point IC o) of the intersection 100 and the oppositely located peripheral point of the intersection 101 with the crucible 56 along the perimeter beam shape. As shown in Fig. 11, the predominant intensity of the beam shape on the ingot 26 and the crucible 56 - from 5 slightly decreases, preferably from 3095 to 7095 relative to the rest of the perimeter of the beam shape, in the places on the crucible 56 - corresponding to the proximal and peripheral points 100 and 101 of the intersection . The purpose of reducing the intensity of the beam shape at the proximal point of the intersection 100 is to reduce the erosion of the crucibles 56 from the beam 28, while the reduction of the intensity of the beam at the distal point of the intersection 101 is shown to reduce the height of the waves from the "beams 26 directed to form with the molten ceramic material to avoid overflow of the molten ceramic material through the edge of the crucible 56. Another advantageous feature of the electron beam control 28 according to the present invention is the ability to temporarily interrupt the beam pattern on the surface of the crucibles 56 with a separate high-intensity beam 97 designed to achieve a more "high" rate of evaporation from a small area , to evaporate any amount of ceramic material that may be deposited on the crucible 56 as a result of splashing. This feature of the present invention can be realized in performing the coating with minimal or no adverse effect on the coating process. In a preferred embodiment, when the operator begins perform deflection of the individual mold 97 for evaporation - the accumulated layer of ceramics on the crucible 56, the mold 97 is first automatically moved to a new position, from which the mold 97 can be mechanically moved under the supervision of the operator in the direction of accumulation. With the automatic 1 return of the form 97 to a new position, the probability of errors that can lead to damage to the crucible - 50 decreases. Alternatively, the position of the mold 97 can be reprogrammed so that the operator can enter the location on the crucible 56 on which the beam 97 is to be projected. The accumulation of ceramic material on the crucible 56, which is difficult to remove by the mold 97, can be removed by the manipulator 77, as shown in Fig. 7.
Магазини 102, що вміщують в собі та подають злитки 26 через основу покривної камери 12 та в тиглі 56, можна побачити на Фіг.1-7. Як чітко показано на Фіг.2, б та 7, кожний магазин 102 має ряд циліндричних каналів 104, в яких утримуються злитки 26. Магазини 102 обертаються до відмічених позицій злитків 26, що співпадають з позиціями тиглів 56. Крім того, магазини 102 можуть пересуватись в прямолінійно-зворотньому о напрямку один до/від одного (тобто убік відносно стінок покривної камери 12) для виконання регулювань іме) відокремлення тиглів та оптимізації цим зони покриття, над якою відхилення товщини покриття знаходяться в допустимих межах. Механізми подачі, які використовують для захвату та подачі злитків 26 у тиглі 56, взагалі 60 включають рукоятки захвату 60, кожна з яких розташована під кутом до горизонталі та прилаштована для утримання випарювального злитка 26 у визначеному місці при наміченому обертанні магазину 102 . Верхній кінець кожної рукоятки 60 зачіпляє випарювальний злиток 26 у верхньому напрямку підйомним пристроєм 61, не дозволяючи рукоятці захвату 60 ковзати вниз в напрямку горизонтальної позиції, що, як визначено, спричиняє заклинювання механізму подачі. Згідно з даним винаходом кожний магазин 102 послідовно вирівнює наступний 65 злиток 26 з нижнім кінцем злитку 26, що випаровувається, в межах тиглю 56, а підйомний пристрій 61 подає наступний злиток 26 в покривну камеру 12 ззаду злитка 26, що випаровувається, без або з мінімальним перериванням осадження керамічного матеріалу на деталі 20. Поле індикації 48, яке було згадано при посиланні на Фіг.3-5, показано більш детально на Фіг.13. Поле індикації має таку конфігурацію, яка дозволяє оператору пристрою 10 слідкувати за процесом покриття, включаючи деталі для покриття, за утвореннями з розплавленим керамічним матеріалом, рефлекторами 80 навколо тиглів 56 та маніпуляторами 77 для пересування рефлекторів 80. Як показано, поле індикації 48 взагалі є огорожею, що включає пластину 106 з рідинно-охолоджувальною апертурою та, при необхідності, з вікном 108 із сапфіру для витримування високих температур (грубо 8007"С та більше) поблизу процесу покриття. Показано, що захисний газ спрямовано на апертурну пластину 106 крізь прохідний канал 110 для мінімізації осадження покриття на вікно 108 або 7/0 обладнання за апертурною пластиною 106. В межах поля індикації 48, обертовий стробоскопічний барабан 112 служить для мінімізації дії випромінювального тепла, світла та іншого опромінення із покривної камери 12 на оглядове вікно 114. Згідно із відомою практикою стінка барабану 112 має отвори 116 і барабан обертається із високою швидкістю для уникнення мелькання перед очима оператора. Вікно 114 переважно зроблено із багатогранного кварцового скла, свинцевого скла та/або кольорового скла. Кварцове скло забезпечує фізичну /5 Міцність, свинцеве скло - захист від рентгенівських променів та кольорове скло використовують для зниження інтенсивності світла. Крім того, поле індикації 48 включає ущільнення магнітними частками, яке забезпечує високотемпературне вакуумне ущільнення для стробоскопічного барабану. Іншою переважною відзнакою є те, що поле індикації забезпечує стереоскопічний огляд внутрішнього простору покривної камери 12, який можуть виконувати один або більше операторів одночасно, зберігаючи глибину сприйняття.Magazines 102, which contain and feed ingots 26 through the base of coating chamber 12 and into crucible 56, can be seen in Figs. 1-7. As clearly shown in Figures 2, b and 7, each magazine 102 has a series of cylindrical channels 104 in which the ingots 26 are held. in the rectilinear-reverse direction to/from each other (i.e. to the side relative to the walls of the coating chamber 12) to perform adjustments i.e.) separation of the crucibles and thereby optimize the coating zone over which the coating thickness deviations are within acceptable limits. The feed mechanisms used to grip and feed the ingots 26 into the crucible 56 generally 60 include gripper arms 60, each of which is angled to the horizontal and adapted to hold the evaporation ingot 26 in a designated location upon intended rotation of the magazine 102 . The upper end of each handle 60 engages the evaporation ingot 26 in the upward direction with the lifting device 61, preventing the gripper handle 60 from sliding down in the direction of the horizontal position, which is determined to cause jamming of the feed mechanism. In accordance with the present invention, each magazine 102 sequentially aligns the next 65 ingot 26 with the lower end of the evaporating ingot 26 within the crucible 56, and the lifting device 61 feeds the next ingot 26 into the coating chamber 12 behind the evaporating ingot 26 with little or no interrupting the deposition of the ceramic material on the part 20. The indication field 48, which was mentioned in reference to Fig. 3-5, is shown in more detail in Fig. 13. The display field is configured to allow the operator of the device 10 to monitor the coating process, including the parts to be coated, the formations of molten ceramic material, the reflectors 80 around the crucibles 56, and the manipulators 77 for moving the reflectors 80. As shown, the display field 48 is generally a fence. , which includes a liquid-cooled aperture plate 106 and, if necessary, a sapphire window 108 to withstand high temperatures (roughly 8007°C and above) near the coating process. The shielding gas is shown to be directed to the aperture plate 106 through a passageway 110 to minimize deposition of the coating on the window 108 or 7/0 equipment behind the aperture plate 106. Within the indication field 48, the rotating stroboscopic drum 112 serves to minimize the effect of radiant heat, light and other radiation from the coating chamber 12 on the inspection window 114. According to the known in practice, the wall of the drum 112 has holes 116 and the drum rotates at a high speed to avoid flickering in front of the operator's eyes. Window 114 is preferably made of faceted quartz glass, leaded glass, and/or colored glass. Quartz glass provides physical /5 Strength, lead glass - protection against X-rays and colored glass is used to reduce light intensity. In addition, the indication field 48 includes a magnetic particle seal that provides a high temperature vacuum seal for the stroboscopic drum. Another advantage is that the display field provides a stereoscopic view of the interior of the cover chamber 12, which can be performed by one or more operators simultaneously while maintaining depth perception.
На Фіг.14 показано переважний пульт 118 керування для керування та моніторінгу пристрою ЕПНПКПФ згідно з цим винаходом. Показано, що пульт 118 керування відображає схематику пристрою 10 та його деталей, включаючи вказівники 120 для окремих деталей ( наприклад, покривна камера 12). Крім того, показані визуальні індикатори 122, розташовані суміжно із індикатором 120 для індикації робочого стану компонентів, та вимикачі 124 для зміни дії відповідних компонентів. Навколо пульта розташовані контрольно - вимірювальні прилади для сч Підрахування параметрів процесу, наприклад, тиску. Використовуючи пульт 118 керування, інформація про робочий стан пристрою ЕПНІКПФ може бути негайно та точно занотована і дозволить оператору внести і) необхідні поправки в пристрій 10 та в процес покриття.Fig. 14 shows a preferred control panel 118 for controlling and monitoring the EPNPKPF device according to the present invention. It is shown that the control panel 118 displays a schematic of the device 10 and its parts, including pointers 120 for individual parts (for example, the cover chamber 12). In addition, visual indicators 122 are shown adjacent to indicator 120 for indicating the operational status of components, and switches 124 for changing the action of the corresponding components. Control and measuring devices for measuring process parameters, for example, pressure, are located around the console. Using the control panel 118, information about the operational status of the EPNICPF device can be immediately and accurately noted and will allow the operator to make i) necessary corrections to the device 10 and the coating process.
В робочому режимі пристрій 10 згідно з цим винаходом може мати початковий вигляд, як показано на Фіг.1 та 2. Як обговорювалось вище, деталі 20, що призначені для покриття, завантажують на грабельний механізм 22 в с зо завантажувальних камерах 16 та 18. Деталі 20 можуть бути виготовлені із будь-якого принадного матеріалу, наприклад, із жароміцних сплавів на основі нікелю або кобальту, якщо деталі 20 - це лопаті газотурбінних - двигунів. У випадку лопатей газотурбінних двигунів перед покриттям за допомогою пристрою 10 на поверхні ю деталей звичайно наносять зв'язувальне покриття типу грунтовки відомого складу , як було описано раніше. Крім того, для нанесення керамічного покриття ТІП поверхню зв'язувального покриття переважно шліфують -- з5 Піскоструминним апаратом для її очищення та виробляють оптимальну поверхню , необхідну для нанесення ча стовбурних керамічних покриттів ЕПНІКПФ. Крім того, до нанесення керамічного покриття на зв'язувальне покриття слід утворити окалину глинозему при підвищеній температурі для сприяння адгезії покриття. Окалина глинозему, яку часто відносять до термально зростаючих окисів або ТО, утворюють шляхом окислення зв'язувального покриття з вмістом алюмінію, піддаючи або підвищеним температурам до або протягом « нанесення керамічного матеріалу, або тепловій обробці за спеціальною методикою. Згідно з цим винаходом з с деталі 20 переважно попередньо нагрівають до температури 11002 в атмосфері аргону. У разі невиконання й попереднього нагрівання деталей 20 камера попереднього нагрівання 14 переважно тримає температуру 6007С «» для мінімізації температурного діапазону, якому камера 14 піддається під час покривальної кампанії.In operation, the device 10 of the present invention may have an initial appearance as shown in Figs. 1 and 2. As discussed above, the parts 20 intended for coating are loaded onto the rake mechanism 22 through the loading chambers 16 and 18. 20 can be made of any attractive material, for example, from heat-resistant alloys based on nickel or cobalt, if the parts 20 are blades of gas turbine engines. In the case of blades of gas turbine engines, before coating with the help of device 10, a binding coating of the type of primer of known composition is usually applied to the surface of the parts, as described earlier. In addition, for the application of the TIP ceramic coating, the surface of the bonding coating is preferably polished - with a sandblasting device for its cleaning and the optimal surface required for the application of EPNIKPF ceramic coatings is produced. In addition, before applying the ceramic coating to the binder coating, an alumina scale should be formed at an elevated temperature to promote adhesion of the coating. Alumina slag, which is often classified as thermally growing oxides or TO, is formed by oxidizing the binding coating with aluminum content, subjecting either to elevated temperatures before or during the application of the ceramic material, or to heat treatment using a special technique. According to this invention, the parts 20 from c are preferably preheated to a temperature of 11002 in an argon atmosphere. In the event of failure to preheat the parts 20, the preheating chamber 14 preferably maintains a temperature of 6007C "" to minimize the temperature range to which the chamber 14 is exposed during the coating campaign.
Після попереднього нагрівання в камері попереднього нагрівання 14 грабельний механізм 22 входять далі в покривну камеру 12. Як було сказано вище, пристрій 10 згідно з цим винаходом має особливу конфігурацію для -і нанесення керамічного покриття в умовах підвищеного тиску за визначенням Кідпеу еї а). До початку процесу а покриття переважно виконують швидку перевірку вакууму для обстеження рівня відкачування та тиску, створеного в середині кожної з камер: покривної 12, завантажувальних 14 та 16 та попереднього покриття 18 с протягом встановленого періоду часу. Виконання такої перевірки служить для визначення вакуумної цілісності 5р пристрою, яку виконували в процесі ЕПНІПКПФ шляхом проведення тесту окислення на дослідній установці, якAfter preheating in the preheating chamber 14, the raking mechanism 22 enters further into the coating chamber 12. As mentioned above, the device 10 according to the present invention has a special configuration for the application of a ceramic coating under conditions of increased pressure according to Kidpeu's definition of a). Prior to the start of the coating process, a quick vacuum check is usually performed to examine the level of pumping and the pressure created in the middle of each of the chambers: coating chamber 12, loading chambers 14 and 16, and pre-coating chamber 18 for a set period of time. The performance of such a check serves to determine the vacuum integrity of the 5p device, which was performed in the EPNIPCPF process by conducting an oxidation test at the experimental plant, as
Ше зазначено в прототипі. Камери 12, 14, 16 та 18 вакуумували механічними насосами 31 під атмосферним тиском се» та потім включали повітродувку при падінні тиску приблизно до 20мбар. Криогенний насос 32 переважно включають, коли тиск досягає приблизно 5х107 мбар. Після цього включають дифузійні насоси 32 та 34 для камер покриття 12 та попереднього нагрівання 14, коли тиск досягає приблизно 5х10 "мбар. Значення робочого го тиску в завантажувальних камерах 14 та 16 та камері попереднього нагрівання 18 приблизно досягають (ФІ 1033-10 мбар, причому принадні значення робочого тиску складають приблизно від 102 до 5х10 "мбар в ділянці покриття , визначеній блендою 52. Двохелементний іонізаційний манометр 55, забезпечений механічним о відсічним клапаном 57, переважно використовують для вимірювання вакуумного тиску в покривній камері 12.What is indicated in the prototype. Chambers 12, 14, 16 and 18 were evacuated by mechanical pumps 31 under atmospheric pressure se" and then the blower was turned on when the pressure dropped to approximately 20 mbar. The cryogenic pump 32 is preferably turned on when the pressure reaches approximately 5x107 mbar. After that, the diffusion pumps 32 and 34 for the coating chambers 12 and preheating 14 are turned on when the pressure reaches approximately 5x10 "mbar. The value of the operating pressure in the loading chambers 14 and 16 and the preheating chamber 18 approximately reaches the typical working pressure values are approximately from 102 to 5x10 "mbar in the coverage area defined by the hood 52. The two-element ionization pressure gauge 55, equipped with a mechanical shut-off valve 57, is preferably used to measure the vacuum pressure in the coverage chamber 12.
Користуючись манометром 55 із незалежно діючими елементами, можна застосовувати будь-який елемент, не 60 перериваючи процес покриття.Using a pressure gauge 55 with independently operating elements, any element can be applied without 60 interrupting the coating process.
Альтернативно можна підключити два іонізаційні манометри, розділені клапаном, з можливістю включення будь-якого з них, не перериваючи процесу покриття. В переважному виконанні цього винаходу кріогенний насос 32 переважно включають до дифузійного насосу 34, в протилежність відомій практиці, де обидва насоси 32 та 34 звичайно одночасно включають для зменшення шару льоду на кріогенному насосі 32. Включаючи кріогенний бо насос 32 перед дифузійним насосом 34, було виявлено , що при цьому значно зменшується час, необхідний для досягнення значень тиску в покривній камері, бажаних для виконання цього винаходу. При тому, що включення кріогенного насосу 32 до дифузійного насосу 34 спричиняє нашарування льоду на кріогенному насосі 32, цей лід можна зняти в кінці покривної кампанії або в будь-який зручний час.Alternatively, you can connect two ionization manometers, separated by a valve, with the possibility of turning on any of them without interrupting the coating process. In a preferred embodiment of the present invention, the cryogenic pump 32 is preferably included with the diffusion pump 34, in contrast to the known practice, where both pumps 32 and 34 are usually included simultaneously to reduce the ice layer on the cryogenic pump 32. Including the cryogenic pump 32 before the diffusion pump 34, it was found , which at the same time significantly reduces the time required to reach the pressure values in the coating chamber desired for the implementation of the present invention. While the inclusion of the cryogenic pump 32 to the diffusion pump 34 causes ice to build up on the cryogenic pump 32, this ice can be removed at the end of the coating campaign or at any convenient time.
Під час процесу покриття електронні промені 28 фокусуються на злитках 26, утворюючи цим розплавлений керамічний матеріал та пари, що осаджуються на деталі 20. При можливості використання різних покривних матеріалів переважними керамічними матеріалами для електронно-променевого покриття (а саме, злитки 26) можуть бути окис цирконію (7гСо), частково або повністю стабілізований окисом ітрію (наприклад, 3-20965, переважно 4-8956 М2О3), хоча можна застосовувати і ітрій, стабілізований окисами магнію, церію, кальцію, 7/0 скандію або іншими окисами. Процес покриття продовжується до утворення бажаної товщини покриття деталей 20, після чого деталі 20 переміщуються через камеру 14 попереднього нагрівання у завантажувальну камеру 16, після чого відкриваються вентиляційні отвори для піддання її природній вентиляції. Вентиляційні отвори мають діаметр принаймні ЗОмм для збільшення швидкості вентиляції, але взагалі не більше, ніж бомм в діаметрі для запобігання проникнення пилу та іншого забруднення в камери 12, 14, 16 та 18. Для цього бажано спочатку /5 провентилювати крізь отвори, застосовуючи клапан маленького діаметру, а потім більшого діаметру.During the coating process, the electron beams 28 are focused on the ingots 26, thereby forming a molten ceramic material and vapor deposited on the part 20. When different coating materials can be used, the preferred ceramic materials for electron beam coating (namely, the ingots 26) may be oxide zirconium (7gCo), partially or completely stabilized by yttrium oxide (for example, 3-20965, preferably 4-8956 M2O3), although yttrium stabilized by magnesium, cerium, calcium, 7/0 scandium or other oxides can also be used. The coating process continues until the desired coating thickness of the parts 20 is formed, after which the parts 20 are moved through the preheating chamber 14 into the loading chamber 16, after which the vents are opened to expose it to natural ventilation. The vent holes are at least 3 mm in diameter to increase the rate of ventilation, but generally no larger than 3 mm in diameter to prevent dust and other contamination from entering chambers 12, 14, 16, and 18. For this purpose, it is desirable to first ventilate through the holes using a small valve diameter, and then a larger diameter.
Не дивлячись на те, що цей винахід було описано на базі переважних варіантів виконання, очевидно, що спеціаліст у цій галузі може застосовувати інші варіанти. Відповідно обсяг винаходу слід обмежувати тільки наступною формулою винаходу. с т І ЩО!Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it will be apparent that other embodiments may be practiced by those skilled in the art. Accordingly, the scope of the invention should be limited only by the following claims. s t AND WHAT!
ПІ | | | з Й. ЗмPI | | | with J. Zm
Й що ри Ще; х З.And what else; x Z.
Ів. усе юю г" У з). п «(5 гі лві з Пе ; ра І-ї сія КІIv. all yuyu g" U z). p "(5 gi lvi z Pe; ra I-i sia KI
Де ців ТБ вне»Where is TV out"
ЗЕ ЕТ І КИ ее сін ее с дев 5 Уго реа ее " тео пов о й 3-4ZE ET I KI ee sin ee s dev 5 Ugo rea ee " theo pov o y 3-4
Фіг. ме) в м о, й 12. 17Fig. me) in m o, and 12. 17
ЧИ віче "дя ю ее «1 ЗК те Пд м - 44. -44 Кк, І Ця в 44. 45ЧИ viche "dya yu ee "1 ZK te Pd m - 44. -44 Kk, And Cya in 44. 45
ДЯ. НИ в. 102DYA WE in 102
Фіг 2. 12 / « воль пищани вилила ! й . То | 7Fig. 2. 12 / "The ox squealed!" and That | 7
Ін / В І с Й Пе ч ГУ Ху ЯеН, ЩЕIn / V I s Y Pe ch GU Hu YaeN, MORE
ГІ » тю» ета за о -і -GI » tyu» eta for o -i -
Фіс 3. 1 "т С ї -І 4 ел чов яFis 3. 1 "t S i -I 4 el chov i
У | 5.1 сю» УНК --56 и З. 50 5 е ст І-иЗЗ-- 5252 -5 З ББ3ЗБ-ИИКВБВКИЗБ-ЗБ-БВБЗКУЗУуУЗЗУИУуУШУуЧУЧтьії 34 -і02In | 5.1 syu» UNK --56 i Z. 50 5 e st I-iZZ-- 5252 -5 Z BB3ZB-IIIKVBVKIZB-ZB-BBBZKUZUuUZZUIUuUSHUuCHUCHtiii 34 -i02
Фіг 4. о я Шини , во з. ; в з й ЯFig. 4. o i Tires, in z. ; in with and I
АД 77 8-02 65 Фіг 5.AD 77 8-02 65 Fig. 5.
за. || 31-70 пеня ва Г ре Зв вв 73 - " 2 рі. і Теby. || 31-70 penya va G re Sv vv 73 - " 2 ry. and Te
А с Тов і той Тв 95 й Те з/б ж ї 765- р, З явA s Tov and that Tv 95 and Te z/b same 765- r, Z yav
Те -76752 6: в. З я ши тTe -76752 6: in. With I shi t
М я во . Ві- вв /M i in . Вівв /
БО: б з тон той, 1027 7BO: b with that tone, 1027 7
Оле щ і в . ме й 000-102 Ит Ве 102Ole sh and in . me and 000-102 It Ve 102
КІ й 104. Х-56 вві. и ши шшише їKI and 104. Kh-56 in the and shi shshishe i
ЧЕ ов ша й п х "п- сCHE ov sha and p x "p- p
Ж Кк 79 і | Т 79 (зе) ях | о -Zh Kk 79 and | T 79 (ze) yah | oh -
ІС о)IC o)
Фіг. 7 «-- зе ШИНИ т у ву..--7 26Fig. 7 "-- ze SHYNY t u vu..--7 26
МАЛАMALA
168 отут ху ІЄ Є168 here hu IE E
І д І пі ! й ч пAnd d And pi ! and h p
С Ї і З с п п ШИ 7 ЩЕ ! Де ' я - ГП | М - Фіг. 8 прототни йS Y i Z s p p SHY 7 MORE! Where I - GP | M - Fig. 8 protons and
І / - ПН и г соAnd / - Mon and g so
ІА щу, їїIa shchu, her
А о гAnd about Mr
ГФ) Це й й ! і 60 ПИ / | Ї сік. 9 65 шк | ра на ра ев в кю ве рееннетт 4 Твз во. в. хо» і. | Я а во рееес су М Шк Ци се а щі ек уGF) This and and! and 60 PI / | Eat juice. 9 65 shk | ra na raev v kyu ve reennette 4 Tvz vo. in. ho" and | I a vo reees su M Shk Tsi se a shchi ek u
Ос | дл БВ О 70 і В гOs | dl BV O 70 and V g
Фіг 10. п нн ИН зе еШИ рима зв - м 87, 5в Ге пт сою с ва о фіг. 11Fig. 10. p nn IN ze eSHY rima zv - m 87, 5v Hept soyu s va o fig. 11
В соIn the village
І "- й ВІДСТАНЬAnd "- and DISTANCE
ІС в) -- -IC c) -- -
Фіг. 12 ! : ї-Fig. 12! : i-
Ус ксвквженидЙ / ше . Ім 7 14 у / К З - й дн: НИ, їм ш із кад УРЕ ІІІ ТІ шко 5 - Фіг 13. - о - 50 с»Us ksvkvzhenidY / ше . Im 7 14 y / K Z - y dn: NI, im w from cade URE III TI school 5 - Fig 13. - o - 50 s»
Ф) ко бо б5F) ko bo b5
АД дю 1 вер пррестртєтннннAD du 1 ver prrestrtyetnnnn
Й кір. ОНИ ІМ ІІ) -- званні с вел зрив є 1 в ек ЧА сь ндAnd measles. THEY IM ІІ) -- ranks s vel disruption is 1 in ek CHA s nd
ЕОМ торти лаяти .Scolding computer cakes.
Питання ко сла.What is the question?
Ер-А--г іже ші Генні тEr-A--g izhe shi Henny t
І 41 В Дисик ен и Ї «к-Нте ши Мт - 120,I 41 V Disik en i Y "k-Nte shi Mt - 120,
ПО) 7 Гаю щої Ко т Ви рад «САРИ а ДОВ ПлатиPO) 7 Grove of what Ko t You rad "SARA a DOV Pay
І др НТАРБА Салвеі заюнти о ДЕ Не не ее тю евБЕСсгіВа в втхт шЕня сен гуни г нах ллнлилвані я 5 ленняI dr NTARBA Salvei zayunti o DE Ne ne ee tyu evBESSgiVa in tuht shEnya sen guny g nah llnlilvani i 5 lenya
СОН ід; ЗПП ІВ ШАФИ А ЗУ НОГИDREAM id; ZPP IV CABINETS A ZU NOGI
ТЕ х ро -5тй- ЇTE x ro -5ty- Y
ЕЕ насе нини дет Шо «ів Вк ГО Я ---А--АЯEE our present det Sho «iv Vk GO I ---А--АЯ
Хе І І не й Па пеЕдік есери ероярня мг лі Чит ! вро | РА ї : су І ЩІHeh I I ne y Pa peEdik esery eroyarnya mg li Chit ! vro | RA i: su I SHHI
ЕегЕегрро ЕЕ ЕЕЕННТЬEegEegrro EE EEENNT
ЕІ і й || їEI and and || eat
Чишки їх шлшлишя шити сі б757473797 70596857 55555463 52 61 50 59 58 57 56It's better to sew them b757473797 70596857 55555463 52 61 50 59 58 57 56
Фів. 14Thebes 14
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14723399P | 1999-08-04 | 1999-08-04 | |
| US62175700A | 2000-07-24 | 2000-07-24 | |
| PCT/US2000/021175 WO2001057288A1 (en) | 1999-08-04 | 2000-08-03 | Electron beam physical vapor deposition apparatus and viewport therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA71573C2 true UA71573C2 (en) | 2004-12-15 |
Family
ID=26844718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001042221A UA71573C2 (en) | 1999-08-04 | 2000-03-08 | An electron beam physical vapor deposition apparatus for application of coating on articles |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1198608A1 (en) |
| JP (1) | JP5132023B2 (en) |
| UA (1) | UA71573C2 (en) |
| WO (1) | WO2001057288A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8709160B2 (en) | 2008-08-22 | 2014-04-29 | United Technologies Corporation | Deposition apparatus having thermal hood |
| US20100104773A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Neal James W | Method for use in a coating process |
| US8343591B2 (en) * | 2008-10-24 | 2013-01-01 | United Technologies Corporation | Method for use with a coating process |
| JP2011003464A (en) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device and cooling device for plasma processing device |
| US9581042B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-02-28 | United Technologies Corporation | Composite article having metal-containing layer with phase-specific seed particles and method therefor |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797684B2 (en) | 1987-07-08 | 1995-10-18 | 理化学研究所 | Room temperature multiple reflection cell |
| US4866239A (en) * | 1988-05-31 | 1989-09-12 | The Boc Group, Inc. | Vapor source assembly with crucible |
| JPH02294479A (en) * | 1989-05-10 | 1990-12-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Vacuum device for continuously treating wire |
| JP3056222B2 (en) * | 1989-10-26 | 2000-06-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Sputtering apparatus and sputtering method |
| DE4137414C2 (en) * | 1991-11-14 | 1995-06-14 | Leybold Ag | Device for observing process sequences |
| JPH0830261B2 (en) * | 1993-07-05 | 1996-03-27 | 日本電気株式会社 | Rotational power transmission mechanism of vacuum device |
| JPH0762527A (en) * | 1993-08-23 | 1995-03-07 | Toyota Motor Corp | Laser pvd device |
| JPH0797684A (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-11 | Kao Corp | Thin film forming device |
| US5534314A (en) * | 1994-08-31 | 1996-07-09 | University Of Virginia Patent Foundation | Directed vapor deposition of electron beam evaporant |
| JPH08134643A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-28 | Laser Noshuku Gijutsu Kenkyu Kumiai | Apparatus for preventing adhesion of vapor on observation window |
| US5698273A (en) * | 1995-11-24 | 1997-12-16 | General Electric Company | Electron beam physical vapor deposition method |
| DE59702062D1 (en) * | 1996-05-30 | 2000-08-24 | Siemens Ag | COATING DEVICE AND METHOD FOR COATING A COMPONENT WITH A THERMAL INSULATION LAYER |
| JPH10280134A (en) * | 1997-04-10 | 1998-10-20 | Toshiba Corp | Device for producing ceramics-coated member and its production |
-
2000
- 2000-03-08 UA UA2001042221A patent/UA71573C2/en unknown
- 2000-08-03 EP EP00952447A patent/EP1198608A1/en not_active Withdrawn
- 2000-08-03 JP JP2001555910A patent/JP5132023B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-03 WO PCT/US2000/021175 patent/WO2001057288A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001057288A1 (en) | 2001-08-09 |
| JP5132023B2 (en) | 2013-01-30 |
| EP1198608A1 (en) | 2002-04-24 |
| JP2003521584A (en) | 2003-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA71572C2 (en) | An electron beam physical vapor deposition apparatus for application of coating on articles | |
| EP1123422B1 (en) | Electron beam physical vapor deposition apparatus and method | |
| US6365013B1 (en) | Coating method and device | |
| US6946034B1 (en) | Electron beam physical vapor deposition apparatus | |
| EP1177327B1 (en) | Electron beam physical vapor deposition method | |
| EP2261387B1 (en) | Electron beam vapor deposition apparatus for depositing multi-layer coating | |
| Willey | Practical production of optical thin films | |
| KR20130113302A (en) | Vapor deposition method and the apparatus thereof | |
| UA71573C2 (en) | An electron beam physical vapor deposition apparatus for application of coating on articles | |
| UA71922C2 (en) | An electron beam physical vapor deposition apparatus to produce a coating by condensation of vapor phase containing magazine with ingots of coating material | |
| UA72742C2 (en) | An electron beam coating deposition apparatus by vapor phase condensation (variants) | |
| UA71924C2 (en) | An electron beam physical vapor deposition apparatus for deposition of coating by condensation of vapor phase | |
| EP1131474B1 (en) | Electron beam physical vapor deposition apparatus with ingot magazine | |
| JP4662323B2 (en) | Electron beam physical vapor deposition coating apparatus and crucible for the apparatus | |
| JP4982004B2 (en) | Protection plate device | |
| EP2182087B1 (en) | A vacuum vapor coating device for coating a substrate | |
| JPH08134643A (en) | Apparatus for preventing adhesion of vapor on observation window | |
| EP1144710A2 (en) | Electron beam physical vapor deposition apparatus and control panel therefor | |
| UA73290C2 (en) | An electron beam apparatus for producing a coating by condensation of vapour phase (variants) |