Устройство для нанесения покрытий в вакууме

 

Изобретение относится к ионноплазменной технике и может быть использовано при нанесении износостойких, коррозионностойких, антифрикционных и других покрытий из металлических и диэлектрических материалов на детали цилиндрической формы для различных отраслей машиностроения и приборостроения. Цель изобретения - повышение качеств покрытия и расширение технологических возможностей. При бомбардировке поверхности изделий трубчатым пучком ионов распределение потока частиц распыленного из мишени материала с осевой симметрией дает возможность получить равномерное по толщине покрытие. Применение турели с конусными мишенями из разных материалов позволяет получить многослойные покрытия. Устройство содержит корпус 1 с торцевыми частями 2, кольцевым анодом 5 и магнитопроводом 4. Корпус 1, торцы 2 и магнитопровод 4 выполнены из магнитомягкого материала. Снаружи анод 5 расположен соленоид 6. Анод 5 подключен к положительному полюсу источника питания 7, а корпус 1 - к отрицательному полюсу. По оси корпуса 1 выполнено отверстие 9 для перемещения цилиндрической детали 10. При работе устройства в кольцевой щели 3 источника ионов создаются скрещенные электрическое и магнитное поля. После напуска рабочего газа через отверстие 8 происходит ионизация и формирование трубчатого пучка (ионного), который, попадая на мишень 11 через кольцевую щель 3, вызывает распыление материала. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области нанесения покрытий в вакууме методом ионно-лучевого распыления исходной мишени с предварительной обработкой поверхности деталей ионным пучком и может быть использовано при нанесении износостойких, коррозионностойких, антифрикционных и других покрытий из металлических и диэлектрических материалов на детали цилиндрической формы, проволоку для различных отраслей машиностроения и приборостроения. Цель изобретения повышение качества покрытия и расширение технологических возможностей. Это достигается за счет улучшения равномерности покрытий, полученных на цилиндрических поверхностях при низкой температуре поверхности деталей. Устройство также позволяет получать равномерные многокомпонентные покрытия. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 узел мишеней для получения многослойных покрытий. Устройство содержит ионный источник, выполненный в виде корпуса 1 в виде цилиндра, закрытого с обеих сторон торцами 2. В одном из торцов 2, являющемся одновременно ускоряющим электродом и катодом, выполнена соосная с корпусом 1 кольцевая щель 3. Корпус 1, его торцы 2 и внутренний магнитопровод 4, соединяющий торцы 2, выполнены из магнитомягкого материала. Внутри корпуса 1 соосно с ним расположен кольцевой анод 5, с наружной стороны которого расположен соленоид 6, установленный соосно с корпусом 1. Анод 5 подключен к положительному полюсу источника питания 7, а корпус 1 к отрицательному полюсу. Отверстие 8, выполненное в корпусе 1, служит для напуска рабочего газа. По оси корпуса 1 выполнено отверстие 9 для перемещения цилиндрической обрабатываемой детали 10. Соосно корпусу 1 со стороны торца 2 кольцевой щелью 3 расположена мишень 11, выполненная в виде усеченного конуса. В случае необходимости нанесения многослойных покрытий вместо мишени 11 используется турель 12 с мишенями 13 из разных материалов. Устройство работает следующим образом. В кольцевой щели 3 торцевой части 2 корпуса 1 создаются скрещенные электрическое и магнитное поля. После напуска рабочего газа происходит ионизация его и формирование трубчатого ионного пучка, который, выходя из кольцевой щели 3, распространяется вдоль оси детали 10, попадает на мишень 11, вызывая распыление материала. При напряжении от 3 до 5 кВ на аноде 5 ток ионного пучка на конусной машине 11 составляет 200-400 мА при расстоянии до мишени 70-100 мм. Цилиндрическая деталь 10 перемещается в осевом отверстии 9 и мишени 11. При этом происходит осаждение потока частиц из распыляемой мишени 11 на поверхность детали 10 и образование пленочного покрытия. С помощью устройства проводилось осаждение аморфных магнитных пленок сплавов Co₇₉Fe₅ Mo₂B₁₄, Co₇₅Fe₅B₂O и др. на поверхность цилиндрических стержней из немагнитной стали 12Х18Н10Т 12 мм. Скорость осаждения составляла 200-400 /мин при скорости подачи стержня 1-3 мм/с. Температура стержня не превышала 50^оС. Неравномерность по толщине пленки не более 5% Полученные покрытия обладали аморфной структурой и магнитомягкими свойствами. Коэрцитивная сила 8-80 А/м. Анализ химического состава показал соответствие состава пленки составу исходной мишени. Устройство по сравнению с известным позволяет повысить качество покрытия, т. е. получить равномерное по толщине покрытие за счет распределения потока частиц из распыляемой мишени на поверхность детали с осевой симметрией. Эта конструкция также позволяет получить многокомпозиционные покрытия на деталях цилиндрической формы. Повышение качества покрытия деталей цилиндрической формы и получение многокомпозиционных покрытий может дать экономию в народном хозяйстве при нанесении износостойких, коррозионностойких, антифрикционных и других покрытий из металлических и диэлектрических материалов при нанесении покрытий в вакууме методом ионно-лучевого распыления.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ преимущественно на цилиндрические длинномерные детали, содержащее ионный источник, выполненный в виде цилиндрического корпуса с двумя закрытыми торцами, на одном из которых выполнена кольцевая щель для выхода ионного потока, магнитной системы, анода и распыляемой мишени, и держатель обрабатываемой детали, отличающееся тем, что, с целью повышения качества покрытия и расширения технологических возможностей, в ионном источнике по его оси выполнено отверстие для прохода цилиндрической детали, а мишень выполнена в виде усеченного конуса, установленного напротив щели. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено турелью для установки мишеней.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---