UA77299C2 - Vacuum electroarc device with curved plasma channels - Google Patents
Vacuum electroarc device with curved plasma channels Download PDFInfo
- Publication number
- UA77299C2 UA77299C2 UA20041109764A UA20041109764A UA77299C2 UA 77299 C2 UA77299 C2 UA 77299C2 UA 20041109764 A UA20041109764 A UA 20041109764A UA 20041109764 A UA20041109764 A UA 20041109764A UA 77299 C2 UA77299 C2 UA 77299C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- plasma
- coils
- sources
- outlet
- deflecting
- Prior art date
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- -1 AIi 2Oz Chemical class 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 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
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до вакуумної плазмової техніці і, насамперед, призначений для нанесення на вироби 2 композитних покриттів. Він може бути використаний в машинобудівництві, інструментальної, електронної та інших галузях промисловості для модифікації поверхонь матеріалів опромінюваних електронами, іонами металів і газів, а також для осадження покриттів на елементи приладів і машин.The invention relates to vacuum plasma technology and is primarily intended for applying 2 composite coatings to products. It can be used in machine building, tool, electronic and other industries to modify the surfaces of materials irradiated by electrons, ions of metals and gases, as well as to deposit coatings on the elements of devices and machines.
Плазмові вакуумні установки, які використовують електродуговий розряд для випаровування матеріалів, знайшли широке застосування в технологічних процесах нанесення покриттів різноманітного призначення. 710 Головна перевага цих процесів обумовлена можливостями синтезу багатьох поверхневих шарів із різноманітних матеріалів, у тому числі таких, які мають унікальні властивості і не можуть бути отримані іншими способами.Plasma vacuum installations, which use an electric arc discharge to vaporize materials, are widely used in the technological processes of applying coatings for various purposes. 710 The main advantage of these processes is due to the possibility of synthesis of many surface layers from various materials, including those that have unique properties and cannot be obtained by other methods.
Нові розробки вакуумно-плазмових установок спрямовані на формування потоків відфільтрованої плазми без макрочастинок і крапель метала. Актуальною задачею є отримання композитних покриттів, наприклад, таких якNew developments of vacuum-plasma installations are aimed at forming streams of filtered plasma without macroparticles and metal drops. An urgent task is to obtain composite coatings, for example, such as
ТІАІМ, ТіСимМ, ТіАІатМ, ТіАаїМоОМ і інших з певним компонентним співвідношенням. Композитними матеріалами 72 вважають такі, котрі утворюються при одночасному осадженні різних елементів.TIAIM, TiSimM, TiAIatM, TiAaiMoOM and others with a certain component ratio. Composite materials 72 are those that are formed by the simultaneous deposition of various elements.
Відомо про вакуумний електродуговий пристрій із скривленим плазмовим каналом |), який вміщує джерело плазми з фокусуючою електромагнітною котушкою, з'єднаною з плазмоводом. Цей плазмовід зроблено у вигляді чверті тора і охоплено відхиляючими кільцевими електромагнітними котушками, які утворюють всередині його скривлене магнітне поле. Вихідний отвір плазмовода охоплено вихідною електромагнітною котушкою. Він 20 знаходиться поза зоною прямого бачення з поверхні катода джерела плазми.A vacuum electric arc device with a curved plasma channel |) is known, which contains a plasma source with a focusing electromagnetic coil connected to a plasma conductor. This plasma conductor is made in the form of a quarter of a torus and is surrounded by deflecting ring electromagnetic coils, which form a curved magnetic field inside it. The output hole of the plasma conductor is covered by the output electromagnetic coil. It 20 is outside the zone of direct vision from the cathode surface of the plasma source.
Потік плазми, який генерується при випарюванні катода в електродуговому розряді потрапляє в тороїдальне магнітне поле плазмовода. Рухаючись в цьому полі, плазмовий потік здійснює поворот на 902 і через вихідний отвір спрямовується на вироби, які розташовані в вакуумній камері, приєднаної до плазмовода.The plasma flow, which is generated during the evaporation of the cathode in the electric arc discharge, enters the toroidal magnetic field of the plasma conductor. Moving in this field, the plasma flow makes a 902 turn and through the outlet is directed to the products that are located in the vacuum chamber connected to the plasma conductor.
Заряджені компоненти плазми електрони та іони в такому пристрої транспортуються до вихідного отвору с 25 плазмовода, а важкі і слабо заряджені макрочастинки на магнітне і електричне поля майже не реагують і не Ге) проходять через скривлений канал без зіткнення з його стінками. Але далеко не всі макрочастинки повністю втрачають кінетичну енергію навіть при кількох послідовних зіткненнях із стінками плазмовода. Багато з них потрапляє на вихід системи. Кількість частинок, що рикошетували, значно зменшується на виході, якщо на внутрішніх поверхнях плазмовода розташовані "перехоплюючі" екрани у вигляді поперечних ребер. Система б 30 таких ребер є своєрідною пасткою для макрочастинок |21. Ге)The charged components of the plasma, electrons and ions in such a device are transported to the exit opening c 25 of the plasma conductor, and heavy and weakly charged macroparticles almost do not react to magnetic and electric fields and do not pass through the curved channel without colliding with its walls. But not all macroparticles completely lose their kinetic energy even with several consecutive collisions with the walls of the plasma conduit. Many of them end up at the system output. The number of ricocheted particles is significantly reduced at the exit, if "intercepting" screens in the form of transverse ribs are located on the inner surfaces of the plasma conductor. The system of 30 such edges is a kind of trap for macroparticles |21. Gee)
Ефективність очищення плазми від макрочастинок в такому скривленому фільтрі тим вища, чим довший плазмовий канал, чим він вужчий і чим більший кут його сумарного вигину. Але при цьому обов'язково зростають сч втрати іонної компоненти плазми, зменшується її потік на виході системи. Продуктивність системи падає, а - складність її виготовлення і кошторис зростають. Наразі можливість використання таких систем у виробничійThe efficiency of cleaning plasma from macroparticles in such a curved filter is higher, the longer the plasma channel, the narrower it is and the greater the angle of its total bend. But at the same time, the losses of the ionic component of the plasma necessarily increase, and its flow at the output of the system decreases. The productivity of the system decreases, and the complexity of its production and cost increases. Currently, it is possible to use such systems in production
Зо практиці дуже обмежена. Для отримання композитних покриттів, наприклад, таких, як ТіІАІМ в такому пристрої т необхідно використовувати для електродугового джерела катоди із сплаву відповідних металів. Такі катоди дорого коштують і дефіцитні. Крім того при їх використанні немає можливості регулювати відносний вклад окремих компонент у композитних покриттях в процесі їх створення. «In practice, it is very limited. To obtain composite coatings, for example, such as TiIAIM in such a device, it is necessary to use a cathode made of an alloy of the appropriate metals for the electric arc source. Such cathodes are expensive and scarce. In addition, when using them, it is not possible to regulate the relative contribution of individual components in composite coatings in the process of their creation. "
Відомо про інший вакуумний електродуговий пристрій із скеривленими плазмовими каналами для нанесення З покриттів, який прийнято за прототип |З). Він вміщує два зустрічних джерела плазми з фокусуючими с електромагнітними котушками, які з'єднані з плазмоводом, і може бути охоплений одною або кількома "з відхиляючими електромагнітними котушками. Він також має вихідну електромагнітну котушку, яка охоплює його вихідний отвір. Плазмовід має форму паралелепіпеда на гранях якого установлені джерела плазми. В одному із варіантів цього пристрою скривлені плазмові канали створюються тільки за допомогою фокусуючих котушок джерел плазми і котушки, що охоплює вихідний отвір. Такий варіант дозволяє при використанні в різних ї джерелах плазми катодів із різних чистих металів отримувати композитні покриття без застосування сплавних -І катодів. Але коефіцієнт транспортування плазмового потоку в магнітному полі такого пристрою дуже низький, бо скривлене магнітне поле має значну гофрованість і ділянки з великими градієнтами у поперечному і о повздовжньому напрямках. На вихід пристрою потрапляє дуже мала частина генерованої плазми що зумовлює (Се) 20 його нерентабельність.It is known about another vacuum electric arc device with directed plasma channels for applying Z coatings, which is taken as a prototype (Z). It houses two opposing plasma sources with focusing electromagnetic coils that are connected to the plasma guide, and may be spanned by one or more deflecting electromagnetic coils. It also has an output electromagnetic coil that spans its exit opening. The plasma guide is parallelepiped-shaped at on the edges of which plasma sources are installed. In one version of this device, curved plasma channels are created only with the help of focusing coils of plasma sources and a coil covering the exit hole. This option allows, when using cathodes from different pure metals in different plasma sources, to obtain composite coatings without use of alloy -I cathodes. But the plasma flow transport coefficient in the magnetic field of such a device is very low, because the curved magnetic field has significant corrugation and areas with large gradients in the transverse and longitudinal directions. A very small part of the generated plasma reaches the output of the device, which causes ( se) 20 its unprofitability.
В іншому варіанті в цьому пристрої (ЗІ можуть бути встановлені відхиляючі електромагнітні котушки у с вигляді рамок у формі прямокутників, які охоплюють плазмовід вздовж діагоналей бічних граней між джерелами плазми і вихідним отвором. Магнітне поле, створене за допомогою такої відхиляючої котушки, формує скривлений плазмовий канал, в якому значно покращується транспортування плазми до вихідного отвору. Але 59 джерела плазми в такому пристрої не можуть працювати одночасно, а тільки по черзі, відповідно з почерговимIn another variant, in this device (ZI) deflecting electromagnetic coils can be installed in the form of frames in the form of rectangles, which cover the plasma conduit along the diagonals of the side faces between the plasma sources and the exit hole. The magnetic field created by such a deflecting coil forms a curved plasma channel , in which the transport of plasma to the outlet is greatly improved. But the 59 plasma sources in such a device cannot work simultaneously, but only alternately, according to the alternate
ГФ) включенням діагональних відхиляючих котушок. Це не дозволяє отримувати композитні покриття при т використанні монометалічних катодів.GF) by including diagonal deflection coils. This does not allow to obtain composite coatings when using monometallic cathodes.
В основу винаходу поставлена задача удосконалити вакуумний електродуговий пристрій із скривленими плазмовими каналами шляхом зміни конструкції відхиляючих електромагнітних котушок з метою більш 60 ефективного транспортування плазми до вихідного отвору пристрою одночасно від різних джерел плазми.The invention is based on the task of improving a vacuum electric arc device with curved plasma channels by changing the design of deflecting electromagnetic coils in order to more effectively transport plasma to the outlet of the device simultaneously from different plasma sources.
Коефіцієнт транспортування плазмових потоків не повинен бути гіршим ніж той, який є у випадку використання відхиляючої котушки у вигляді рамки у формі прямокутника.The coefficient of transport of plasma flows should not be worse than that in the case of using a deflection coil in the form of a frame in the shape of a rectangle.
Поставлена задача вирішується у патентуемому вакуумному електродуговому пристрої із скривленими плазмовими каналами, який, також як і пристрій, прийнятий за прототип, включає два зустрічних джерела плазми 65 з фокусуючими електромагнітними котушками, які з'єднані з плазмоводом, охопленим одною або кількома відхиляючими електромагнітними котушками і який має вихідну електромагнітну котушку, яка охоплює його вихідний отвір.The problem is solved in a patented vacuum electric arc device with curved plasma channels, which, like the device taken as a prototype, includes two counter plasma sources 65 with focusing electromagnetic coils, which are connected to a plasma conductor covered by one or more deflecting electromagnetic coils and which has an output solenoid coil that spans its output port.
Відрізняється від прототипу патентуємий пристрій тим, що витки відхиляючих котушок зігнуті так, що одна половина кожного витка охоплює плазмовід між одним із зустрічних джерел плазми, і вихідним отвором плазмовода, а друга половина витка охоплює плазмовід між другим із зустрічних джерел плазми і вихідним отвором плазмовода.The patented device differs from the prototype in that the turns of the deflecting coils are bent so that one half of each turn covers the plasma conductor between one of the oncoming plasma sources and the outlet of the plasma conductor, and the second half of the turn covers the plasma conductor between the second of the oncoming plasma sources and the outlet of the plasma conductor.
В одному із варіантів витки відхиляючих котушок мають в профіль форму рівнобічного трикутника без основи, причому вершина трикутника звернута в бік протилежний вихідному отвору плазмовода. 70 В іншому варіанті витки відхиляючих котушок мають в профіль форму рівнобічної трапеції без більшої основи, причому менша основа трапеції звернена в бік протилежний вихідному отвору плазмовода.In one of the options, the turns of the deflecting coils have the shape of an equilateral triangle without a base in profile, and the top of the triangle faces the side opposite to the outlet opening of the plasma conductor. 70 In another version, the turns of the deflecting coils have in profile the shape of an equilateral trapezoid without a larger base, and the smaller base of the trapezoid faces the side opposite to the outlet of the plasma conductor.
Може бути і такий варіант, коли пристрій обладнаний двома групами відхиляючих котушок, одна з яких має згадані витки трикутної, а друга згадані витки трапецеїдальної форми, причому котушки з витками трикутної форми розташовані ближче до вихідного отвору пристрою ніж котушки з витками трапецеїдальної форми. 15 У кожному із варіантів пристрій може бути обладнаний третім джерелом плазми з фокусуючою котушкою, яке приєднано до плазмовода з боку протилежного його вихідному отвору співвісно з ним.There may also be such a variant, when the device is equipped with two groups of deflecting coils, one of which has the mentioned triangular turns, and the second has the mentioned trapezoidal turns, and the coils with triangular turns are located closer to the outlet of the device than the coils with trapezoidal turns. 15 In each of the options, the device can be equipped with a third plasma source with a focusing coil, which is connected to the plasma conductor on the opposite side of its outlet coaxially with it.
Розглянемо, яким чином особливості патентуемого пристрою дозволяють створювати одночасно два скривлених канали для транспортування плазми, які з'єднуються в один біля вихідного отвору.Let's consider how the features of the patented device make it possible to simultaneously create two curved channels for transporting plasma, which connect into one near the outlet.
Завдяки тому, що витки відхиляючої електромагнітної котушки у патентуемому пристрої зігнуті так, що одна 20 половина витка охоплює плазмовід між одним із зустрічних джерел плазми і вихідним отвором, а друга половина між другим із зустрічних джерел і вихідним отвором, при включенні такої котушки електричний струм, який протікає по першій половині витка створює магнітний потік, який разом із магнітними потоками першої фокусуючої і вихідної котушок створюють скривлений канал для транспортування плазми від першого джерела.Due to the fact that the coils of the deflecting electromagnetic coil in the patented device are bent so that one half of the coil covers the plasma conductor between one of the opposing plasma sources and the outlet, and the other half between the second of the opposing sources and the outlet, when such a coil is turned on, the electric current, which flows along the first half of the coil creates a magnetic flux, which, together with the magnetic fluxes of the first focusing and output coils, creates a curved channel for transporting plasma from the first source.
Цей же струм, протікаючи по другій половині витка, створює магнітний потік, який разом із магнітними потоками сч ов другої фокусуючої і вихідної котушок створює канал для транспортування плазми від другого джерела. Обидва канали симетричні і з'єднуються біля вихідного отвору на його осі. Оскільки обидва канали створюються при і) протіканні струму по одній відхиляючій котушці, вони можуть працювати одночасно, спрямовуючи потоки плазми від обох зустрічних джерел плазми до вихідного отвору. При цьому, можна розташувати на осі вихідного отвору навпроти нього третє джерело плазми з фокусуючою котушкою, потік плазми якого не буде скривлений б зо Відхиляючою котушкою, тобто прямолінійно вздовж осі буде поступати на вихід пристрою.The same current, flowing along the second half of the coil, creates a magnetic flux, which, together with the magnetic fluxes of the second focusing and output coils, creates a channel for transporting plasma from the second source. Both channels are symmetrical and connect near the outlet on its axis. Since both channels are created by i) current flowing through the same deflection coil, they can operate simultaneously, directing plasma flows from both opposing plasma sources to the outlet. At the same time, it is possible to place a third plasma source with a focusing coil on the axis of the output hole opposite it, the plasma flow of which will not be bent by the Deflecting coil, i.e. it will flow straight along the axis to the output of the device.
Витки відхиляючої котушки можуть бути у профілі як трикутної, так і трапецеїдальної форми. Обидві Ме половини витка повинні бути симетричними відносно осі вихідного отвору, якщо зустрічні джерела також с симетричні відносно цієї осі. Якщо використовуються котушки з обома формами витків, то котушки трикутної форми у профілі повинні бути ближчі до вихідного отвору, для ефективного скривлення магнітного поля поблизу ї- 35 осі вихідного отвору. ї-The turns of the deflecting coil can be either triangular or trapezoidal in profile. Both Me halves of the turn must be symmetrical about the axis of the output hole, if the opposite sources are also symmetrical about this axis. If coils with both forms of turns are used, the coils of triangular shape in the profile should be closer to the output hole, for effective bending of the magnetic field near the axis of the output hole. uh-
Збільшення кількості відхиляючих котушок сприяє створенню скривлених магнітних полів з меншими градієнтами у місцях вигину і покращає транспортування плазми.Increasing the number of deflecting coils helps to create curved magnetic fields with smaller gradients at bend locations and improves plasma transport.
Таким чином, запропонована форма витків відхиляючих котушок дозволяє одночасно створювати два симетричних скривлених плазмових канала, які не заважають транспортуванню плазми від третього джерела, « 40 розташованого напроти вихідного отвору, і використовувати потоки плазми для обробки поверхонь виробів в с одночасно від трьох плазмових джерел.Thus, the proposed shape of the turns of the deflecting coils makes it possible to simultaneously create two symmetrical curved plasma channels that do not interfere with the transportation of plasma from the third source, " 40 located opposite the outlet, and to use plasma streams for processing the surfaces of products from three plasma sources at the same time.
Сутність винаходу пояснюється графічними матеріалами. На Фіг.1 показано осьовий переріз патентуемого ;» електродугового пристрою з двома зустрічними джерелами плазми і з третім джерелом плазми співвісним вихідному отвору. Пунктирними лініями показані профілі відхиляючих котушок. На Фіг.2 показано вигляд 45 Відхиляючої котушки, у якої витки в профіль мають форму рівнобічного трикутника без основи. На Фіг.3 показано -І вигляд відхиляючої котушки, у якої витки в профіль мають форму рівнобічної трапеції без більшої основи.The essence of the invention is explained by graphic materials. Fig. 1 shows an axial section of the patented;" electric arc device with two opposite plasma sources and with a third plasma source coaxial with the output hole. The dotted lines show the profiles of the deflecting coils. Fig. 2 shows a view 45 of a deflection coil, in which the turns in the profile have the shape of an equilateral triangle without a base. Fig. 3 shows the -I view of the deflecting coil, in which the turns in the profile have the shape of an equilateral trapezoid without a larger base.
Можливість реалізації винаходу розглянемо на пристрої, який вміщує (див. Фіг.1) плазмовід 1 з двомаWe will consider the possibility of implementing the invention on a device that contains (see Fig. 1) a plasma conductor 1 with two
Ш- зустрічними джерелами плазми з випаровувачами 2 і З і з фокусуючими електромагнітними котушками 4 і 5. ко Випаровувачі 2 і З розташовані зустрічно один до одного на рівних відстанях від вихідного отвору 6, 5о охопленого вихідною електромагнітною котушкою 7. Третє джерело плазми охоплено фокусуючою ік електромагнітною котушкою 8 і має випаровувач 9, вісь якого співпадає з віссю отвору 6. Плазмовід 1 охопленийШ - opposite plasma sources with evaporators 2 and З and with focusing electromagnetic coils 4 and 5. ко Evaporators 2 and З are located opposite each other at equal distances from the output hole 6, 5o covered by the output electromagnetic coil 7. The third plasma source is covered by the focusing ik electromagnetic coil 8 and has an evaporator 9, the axis of which coincides with the axis of the hole 6. The plasma conductor 1 is covered
Ге) відхиляючими електромагнітними котушками, профілі яких 10 показані пунктирами. Витки відхиляючих котушок, зігнуті так, що одна половина кожного витка охоплює плазмовід 1 між першим зустрічним джерелом плазми з випаровувачем 2 і отвором 6, а друга половина витка охоплює плазмовід 1 між другим зустрічним джерелом ов плазми з випаровувачем З і отвором 6. Профіль витків найближчої до отвору 6 відхиляючої котушки, заіїальний вигляд якої показано на Фіг.2, має форму рівнобічного трикутника без основи. Вершина його звернена в бік (Ф) протилежний отвору 6. Інші дві відхиляючі котушки, загальний вигляд яких показано на Фіг.3, розташовані далі ка від отвору 6 і їх витки мають в профіль форму рівнобічної трапеції без більшої основи. Усі відхиляючі котушки (див. Фіг.1) встановлені симетрично відносно площини, що містить в собі вісь вихідної котушки 7. Ця бо площина є площиною дзеркальної симетрії для випаровувачів 2 і 3. Така конструкція забезпечує формування двох скривлених магнітних потоків, які проходять через випаровувачі 2 і З і створюють відповідні плазмові канали, і одного прямолінійного магнітного потоку, який проходить через випаровував 9 і створює, відповідно, прямолінійний плазмовий канал. Усі три канали сходяться в отворі 6, охопленому вихідною котушкою 7. Отвір 6 плазмоводу 1 приєднано до вакуумної камери 11. в якій розташовуються вироби (на Фіг.1 не показані), на 65 поверхню яких спрямовуються плазмові потоки від усіх трьох джерел плазми. Напрямки руху віт, зустрічних джерел плазми показано скривленими траєкторіями 12, а напрямок руху від джерела з випаровувачем 9 прямолінійною траєкторію 13, яка співпадає з віссю вихідного отвору 6.Ge) deflecting electromagnetic coils, the profiles of which are shown in dotted lines. The turns of the deflection coils, bent so that one half of each turn covers the plasma conductor 1 between the first counter plasma source with the evaporator 2 and hole 6, and the second half of the turn covers the plasma conductor 1 between the second counter plasma source with the evaporator C and the hole 6. The profile of the turns of the nearest to the opening 6 of the deflecting coil, the external view of which is shown in Fig. 2, has the shape of an equilateral triangle without a base. Its top faces the side (Ф) opposite to hole 6. The other two deflecting coils, the general view of which is shown in Fig. 3, are located farther from hole 6 and their turns have the profile shape of an equilateral trapezoid without a larger base. All deflecting coils (see Fig. 1) are installed symmetrically relative to the plane containing the axis of the output coil 7. This plane is the plane of mirror symmetry for evaporators 2 and 3. This design ensures the formation of two curved magnetic fluxes that pass through the evaporators 2 and C and create the corresponding plasma channels, and one rectilinear magnetic flux, which passes through the evaporator 9 and creates, respectively, a rectilinear plasma channel. All three channels converge in the hole 6, covered by the output coil 7. The hole 6 of the plasma conductor 1 is connected to the vacuum chamber 11. in which the products (not shown in Fig. 1) are located, on the 65 surface of which plasma flows from all three plasma sources are directed. The directions of movement of the oncoming plasma sources are shown by curved trajectories 12, and the direction of movement from the source with the evaporator 9 is shown by the straight trajectory 13, which coincides with the axis of the exit hole 6.
Розглянемо роботу пристрою.Consider the operation of the device.
Спочатку внутрішні об'єми плазмоводу 1 і камери 11 (див. Фіг.1) відкачують на вакуум до 10Па. Далі вмикається струм у електромагнітних котушках 4. 5, 8, і 10. Після цього збуджують електродугові розряди на випаровувачах 2 і З зустрічних джерел плазми і на випаровувачі 9 джерела співвісного з отвором 6. Плазма, яка генерується в електродугових розрядах, розповсюджується вздовж силових ліній трьох магнітних потоків, які зливаються в один потік в отворі 6 на вході в камеру 11, де встановлені вироби, поверхні яких обробляються (на Фіг.1 не показані). Потоки плазми, які генеруються зустрічними джерелами з випаровувачами 2 і 3, 70 проходять по скривленим плазмовим каналам вздовж траєкторій 12. При цьому макрочастинки і краплі металів які виникають при електродугових розрядах прямують по прямолінійним траєкторіям і не можуть потрапити в отвір 6 без багатократних зіткнень із стінками плазмовіду 17 при яких вони втрачають свою енергію. Тому їх кількість, яка після цього може пройти в камеру 11, незначна. Макрочастинки і краплі, що летять з випаровувача 9 можуть потрапляти в отвір 6, бо значна їх кількість прямує вздовж траєкторії 13. Щоб заподіяти 75 цьому застосовують спеціальні екрани (на Фіг.1 не показані) і використовують у випаровувачі 9 катод з тугоплавкого металу.First, the internal volumes of the plasma pipe 1 and the chamber 11 (see Fig. 1) are pumped to a vacuum of up to 10 Pa. Next, the current is turned on in electromagnetic coils 4, 5, 8, and 10. After that, electric arc discharges are excited on evaporators 2 and Z from opposite plasma sources and on evaporator 9 a source coaxial with hole 6. The plasma generated in electric arc discharges spreads along the power lines three magnetic flows, which merge into one flow in the opening 6 at the entrance to the chamber 11, where the products whose surfaces are processed (not shown in Fig. 1) are installed. The plasma flows generated by counter sources with vaporizers 2 and 3, 70 pass along the curved plasma channels along the trajectories 12. At the same time, macroparticles and metal drops that arise during electric arc discharges go along straight paths and cannot enter the opening 6 without multiple collisions with the walls plasma type 17 in which they lose their energy. Therefore, their number, which can then pass into chamber 11, is insignificant. Macroparticles and droplets flying from the evaporator 9 can fall into the hole 6, because a significant number of them go along the trajectory 13. To prevent this, special screens (not shown in Fig. 1) are used and a refractory metal cathode is used in the evaporator 9.
Змінюючи струми вакуумних дуг випаровувачів 2, З і 9, а також напруженості магнітних полів, створюваних котушками 4, 5 і 8, можна змінювати інтенсивності потоків плазми від кожного із випаровувачів і отримувати композитні покриття із різним вмістом його складових. При струмі дуги Т00А кожного із випаровувачів 2 і З 2о зустрічних джерел плазми швидкість росту покриттів складає 6-12мкм/год. в залежності від матеріалу катоду.By changing the currents of the vacuum arcs of evaporators 2, C and 9, as well as the strengths of the magnetic fields created by coils 4, 5 and 8, it is possible to change the intensities of the plasma flows from each of the evaporators and obtain composite coatings with different contents of its components. At the T00A arc current of each of the vaporizers 2 and Z 2 of the opposite plasma sources, the coating growth rate is 6-12 μm/h. depending on the material of the cathode.
Від третього джерела швидкість росту покриття може бути 10-1бмкм/год.From the third source, the growth rate of the coating can be 10-1bm/h.
Приклади: 1 Синтез оптично прозорих з'єднань таких, як АЇї 2Оз, АІМ, ТіОо і інших здійснюється із застосуванням сепарованих потоків плазми, які генеруються від зустрічних джерел з випаровувачами 2 і 3. Тиск реактивного Га газу Оо або Мо складає 0,533-0,566Па. Швидкість осадження АІ2О3 складає 25мкм/год., АІМ - 20мкм/год., ТіО» - 20мкм/год. о 2. Синтез алмазоподібних покриттів може здійснюватися також із сепарованих потоків, які генеруються зустрічними джерелами з випаровувачами 2 і З з графітовими катодами.Examples: 1. The synthesis of optically transparent compounds such as AIi 2Oz, AIM, TiOo and others is carried out using separated plasma streams, which are generated from opposite sources with vaporizers 2 and 3. The pressure of the reactive Ga gas Oo or Mo is 0.533-0.566Pa . The deposition rate of AI2O3 is 25 μm/h, AIM - 20 μm/h, TiO" - 20 μm/h. o 2. The synthesis of diamond-like coatings can also be carried out from separated streams, which are generated by counter sources with evaporators 2 and 3 with graphite cathodes.
З. Синтез ТІАЇМ, ТіСиМ може виконуватись двома шляхами: а) тільки із сепарованих потоків, створюваних од) першим із зустрічних джерел із титановим катодом і другим із зустрічних джерел із алюмінієвим (мідним) катодом; б) із сепарованих потоків алюмінієвої (мідної) плазми, яка створюється зустрічними джерелами, і о титановою плазмою від джерела з випаровувачем 9 з титановим катодом. с 4. Нанесення композитів ТіАІйтМ, ТіІАІЇМОоМ, ТіСтАІМ може проводитись при одночасному осадженні сепарованих потоків титанової і алюмінієвої плазми від зустрічних джерел і потоку цирконієвої, хромової або - молібденової плазми від третього джерела. Швидкість осадження 30-З35мкм/год. -C. The synthesis of TIAIM, TiSyM can be performed in two ways: a) only from separated flows created by) the first from opposite sources with a titanium cathode and the second from opposite sources with an aluminum (copper) cathode; b) from the separated streams of aluminum (copper) plasma, which is created by counter sources, and about titanium plasma from a source with an evaporator 9 with a titanium cathode. c 4. Application of composites TiAIitM, TiIAIIMOoM, TiStAIM can be carried out with the simultaneous deposition of separated streams of titanium and aluminum plasma from opposite sources and flow of zirconium, chromium or - molybdenum plasma from a third source. The deposition rate is 30-35 µm/h. -
Джерела інформації: 1. Аксенов И.И. и др. Транспортировка плазменньїх потоков в криволинейной плазмооптической системе.Sources of information: 1. Aksenov I.I. etc. Transportation of plasma flows in a curvilinear plasma-optical system.
Физика плазмьї, 1978, т.4, вьіп.б, с.756-763. « 2. Заявка РСТ УМО 96/26531 від 29.08.96 С23С14/32.Physics of plasma, 1978, vol. 4, issue b, p. 756-763. « 2. Application PCT UMO 96/26531 dated 08/29/96 С23С14/32.
З. Патент США Мо5 435 900 від 25.07.95 С23С14/22 (прототип). - с "зZ. US Patent Mo5 435 900 dated 07/25/95 С23С14/22 (prototype). - with "z
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA20041109764A UA77299C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Vacuum electroarc device with curved plasma channels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA20041109764A UA77299C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Vacuum electroarc device with curved plasma channels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA77299C2 true UA77299C2 (en) | 2006-11-15 |
Family
ID=37506378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA20041109764A UA77299C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Vacuum electroarc device with curved plasma channels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA77299C2 (en) |
-
2004
- 2004-11-29 UA UA20041109764A patent/UA77299C2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7381311B2 (en) | Filtered cathodic-arc plasma source | |
KR101575145B1 (en) | Method and device for transporting vacuum arc plasma | |
Anders | Approaches to rid cathodic arc plasmas of macro-and nanoparticles: a review | |
US5468363A (en) | Magnetic-cusp, cathodic-arc source | |
US20020070647A1 (en) | Nanostructure plasma source | |
MX2007005041A (en) | Bi-directional filtered arc plasma source. | |
RU2016117814A (en) | PROCESSES USING REMOTE ARC PLASMA | |
JP5554451B2 (en) | Filter for removing macro particles from plasma beam | |
US20220044911A1 (en) | Plasma transport channel device and coating equipment | |
UA77299C2 (en) | Vacuum electroarc device with curved plasma channels | |
US9624570B2 (en) | Compact, filtered ion source | |
RU2306366C1 (en) | Electric-arc vacuum device | |
WO2019239613A1 (en) | Specific type ion source and plasma deposition device | |
RU2097868C1 (en) | Device for cleaning arc evaporator plasma from microparticles (options) | |
KR20170001053U (en) | Filter apparatus for arc ion evaporator used in cathodic arc plasma deposition system | |
CN216838157U (en) | Magnetic field oriented vacuum arc magnetic filtering device | |
Aksenov et al. | Two-cathode filtered vacuum-arc plasma source | |
RU2507305C2 (en) | Method of transportation with filtration from macroparticles of vacuum arc cathode plasma, and device for its implementation | |
CN216891173U (en) | Vacuum arc magnetic filtering device for guiding deposition coating by rotating magnetic field | |
CN114318247A (en) | Vacuum deposition coating equipment and coating method for magnetic field guiding filtration | |
RU2657273C1 (en) | Method of filtration of drop phase during deposition from vacuum-arc discharge plasma | |
RU2039849C1 (en) | Vacuum arc unit | |
Schultrich et al. | Vacuum arc with particle filtering | |
UA87880C2 (en) | Vacuum-arc source of plasma | |
RU2037562C1 (en) | Device for application of coatings in vacuum |