Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий

Полезная модель относиться к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначена для нанесения покрытий на режущий инструмент. Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий содержит вакуумную камеру 1 (которая является анодом), системы откачки воздуха(на чертеже не указана), подачи газа(на чертеже не указана) и охлаждения 2, цилиндрический катод 3 с рабочей 4 и охлаждаемой 5 поверхностями, а также герметичную крышку 6 с отверстием для подачи охлаждающего средства и распорным средством 7. При помощи системы (на чертеже не указано) откачки воздуха, в рабочей вакуумной камере 1, создаем вакуум не ниже 10^-3 Па. При помощи системы (на чертеже не указано) подвода газофазной среды напустить в камеру рабочий газ. Охлаждение цилиндрического катода 3, осуществляется при помощи подачи воды через систему охлаждения 2, в полость между охлаждаемой поверхностью 5 цилиндрического катода 3 и герметичной крышкой 6 подается вода под давлением 3 Па Инициация вакуумного дугового разряда между рабочей камерой (анодом) 1 и рабочей поверхностью 4 цилиндрического катода 3 осуществляется с помощью поджигающего электрода системы поджига разряда. На электрод подается напряжение, необходимое для пробоя межэлектродного промежутка, от источника высокого напряжения. После зажигания основного разряда подача высокого напряжения на электрод прекращается. В результате инициации вакуумной дуги вблизи поджигающего электрода на боковой поверхности катода 3 образуется катодное пятно, которое перемещается по рабочей поверхности 4, в следствие чего цилиндрический катод 3 нагревается и требует непосредственного охлаждения. Таким образом, предложенная полезная модель, позволяет стабильно проводить процесс нанесения покрытия, обеспечивает необходимое охлаждение катода и исключает возможность в процессе работы, попадания воды в рабочую вакуумную камеру. При реализации полезной модели обеспечивается достижение усматриваемого заявителем технического результата, который позволяет при использовании вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий обработку широкой номенклатуры изделий.

Полезная модель относиться к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначена для нанесения покрытий на режущий инструмент.

В технике известны различные установки для нанесения износостойких покрытий, которые применяются в зависимости от размеров изделий и объема работ. В установках для нанесения износостойких покрытий используют рабочую вакуумную камеру, анод, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и системой охлаждения (Andre Anders «Cathodic Arcs», Springer, стр.154).

Указанные типы устройств обеспечивают нанесение покрытий на подложку, однако недостатком таких установок является система охлаждения катода, в известных конструкциях в системе охлаждения между катодом и основанием за счет подачи воды создается избыточное давление, которое действует на разжатие в области уплотнения, соответственно если происходит разгерметизация, то вода попадает в рабочую вакуумную камеру, что приводит к неисправности установки и влечет за собой длительные ремонтные работы и брак партии деталей.

Наиболее близким решением из уровня техники является вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий, содержащая корпус вакуумной камеры, титановый катод, источник питания разряда, систему охлаждения, ввод реакционноспособного газа, источник опорного напряжения (А.А.Андреев, Л.П.Саблев, С.Н.Григорьев «ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ ПОКРЫТИЯ», Харьков, 2010 г., стр.97.). В данной установке обеспечивается охлаждение катода, однако возможно разгерметизация системы охлаждения, и попадание воды в рабочую вакуумную камеру.

Технической задачей заявленного решения является создание такой конструкции установки для нанесения покрытий в которой обеспечивалось бы постоянное охлаждение катода, которое исключило бы возможность попадания воды в рабочую камеру, в момент нанесения покрытия на подложку.

Поставленный технический результат решается посредством того, что в вакуумно-плазменной установке для нанесения покрытий, содержащей вакуумную камеру, анод, системы откачки воздуха, подачи газа и охлаждения, цилиндрический катод с рабочей и охлаждаемой поверхностями, а также герметичную крышку с отверстием для подачи охлаждающего средства, согласно полезной модели катод в зоне охлаждаемой поверхности выполнен с радиальным выступом и герметично установлен в вакуумной камере в виде плоского фланца, таким образом, что его охлаждаемая поверхность с внутренней поверхностью крышки образуют полость для охлаждения катода. Актуально использовать вакуумно-плазменную установку, отличающуюся тем что в охлаждаемой поверхности катода и внутренней поверхности крышки установлено распорное средство.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 представлен вакуумно-дуговой испаритель вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий.

Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий содержит вакуумную камеру 1 (которая является анодом), системы откачки воздуха (на чертеже не указана), подачи газа (на чертеже не указана) и охлаждения 2, цилиндрический катод 3 с рабочей 4 и охлаждаемой 5 поверхностями, а также герметичную крышку 6 с отверстием для подачи охлаждающего средства и распорным средством 7.

Принцип работы заявленного устройства заключается в следующем.

Установить на поворотный стол (на чертеже не указано) заготовки (подложки), закрыть рабочую вакуумную камеру 1. При помощи системы (на чертеже не указано) откачки воздуха, в рабочей вакуумной камере 1, создаем вакуум не ниже 10^-3 Па. При помощи системы (на чертеже не указано) подвода газофазной среды напустить в камеру рабочий газ. Охлаждение цилиндрического катода 3, осуществляется при помощи подачи воды через систему охлаждения 2, в полость между охлаждаемой поверхностью 5 цилиндрического катода 3 и герметичной крышкой 6 подается вода под давлением 3 Па Инициация вакуумного дугового разряда между рабочей камерой (анодом) 1 и рабочей поверхностью 4 цилиндрического катода 3 осуществляется с помощью поджигающего электрода системы поджига разряда. На электрод подается напряжение, необходимое для пробоя межэлектродного промежутка, от источника высокого напряжения. После зажигания основного разряда подача высокого напряжения на электрод прекращается. В результате инициации вакуумной дуги вблизи поджигающего электрода на боковой поверхности катода 3 образуется катодное пятно, которое перемещается по рабочей поверхности 4, в следствие чего цилиндрический катод 3 нагревается и требует непосредственного охлаждения.

Таким образом, предложенная полезная модель, позволяет стабильно проводить процесс нанесения покрытия, обеспечивает необходимое охлаждение катода и исключает возможность в процессе работы, попадания воды в рабочую вакуумную камеру.

Анализ заявленного технического решения на соответствие требованиям условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для нанесения многофункциональных покрытий;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, который позволяет при использовании вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий обработку широкой номенклатуры изделий.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий, содержащая вакуумную камеру, являющуюся анодом, системы откачки воздуха, подачи газа и охлаждения, цилиндрический катод с рабочей и охлаждаемой поверхностями и герметичную крышку с отверстием для подачи охлаждающего средства, отличающаяся тем, что цилиндрический катод выполнен в виде плоского фланца и герметично установлен в вакуумной камере с образованием между его охлаждаемой поверхностью и внутренней поверхностью крышки полости для охлаждения катода.

2. Вакуумно-плазменная установка по п.1, отличающаяся тем, что в охлаждающей полости между охлаждаемой поверхностью катода и внутренней поверхностью крышки установлено распорное средство.