DD234175A3 - DEVICE FOR PLASMA-ASSISTED VACUUM COATING OF SHOE TRAYS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur plasmagestuetzten Vakuumbeschichtung (Ion Plating) von Schuettguetern, wobei die Schuettgueter innerhalb einer rotierenden Substrattrommel mit durchbrochenem Trommelmantel angeordnet sind. Die Erfindung hat das Ziel, Schuettgueter mit rationellen Mitteln gleichmaessig und haftfest zu beschichten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Schuettgutbeschichtung mittels plasmagestuetzter Vakuumbeschichtung anzugeben, wobei im Bereich des Trommelmantels und damit der Schuettgueter eine erhoehte Anregung der Ionen und atomaren Teilchen erfolgt. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass als Plasmaquelle eine Gluehkatode und eine Anode innerhalb des Verdampfungsbereiches des Beschichtungsmaterials angeordnet ist, dass die Siebtrommel gegenueber der an Masse liegenden Vakuumkammer mit negativem Potential beaufschlagt ist und dass innerhalb der Substrattrommel eine Elektrode angeordnet ist, die gegenueber der Substrattrommel auf positivem Potential liegt. FigurThe invention relates to a device for plasma-assisted vacuum deposition (ion plating) of Schuettguetern, wherein the Schuettgueter are disposed within a rotating substrate drum with a perforated drum shell. The invention has the goal to coat Schuettgueter with rational means evenly and firmly adhering. The invention has for its object to provide a device for Schuettgutbeschichtung by plasma-assisted vacuum coating, wherein in the area of the drum shell and thus the Schuettgueter an increased excitation of the ions and atomic particles. The object is achieved in that a glow cathode and an anode are arranged within the evaporation region of the coating material as a plasma source, that the screen drum is subjected to negative potential with respect to the grounded vacuum chamber and that within the substrate drum an electrode is arranged, which faces the substrate drum at a positive potential. figure

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur plasmagestützten Vakuumbeschichtung (lon Plating) von Schüttgütern, wobei die Schüttgüter innerhalb einer rotierenden Substrattrommel mit durchbrochenem Trommelmantel angeordnet sind, die Trommel gegenüber einer Verdampferquelle für das Beschichtungsmaterial bzw. eine Komponente davon, als Katode geschaltet ist und Mitteln zur Aufrechterhaltung eines Plasmas, mittels dessen das verdampfte Material, mindestens teilweise ionisiert wird. Angewandt werden derartige Einrichtungen zu vielfältigen Zwecken, bei denen Schüttgüter z.B. mit Schichten zum Korrosionsschutz, zur Verschleißminderung, zur Oberflächenhärtung oder zu dekorativen Zwecken überzogen werden sollen. Beispiele sind das Beschichten von Schrauben und Normteilen mit Aluminium als Korrosionsschutz oder das Beschichten von Kugeln mit Titannitrid zur Oberflächenhärtung.The invention relates to a device for plasma-assisted vacuum deposition (ion plating) of bulk solids, wherein the bulk materials are arranged within a rotating substrate drum with a perforated drum shell, the drum is connected to an evaporation source for the coating material or a component thereof, as a cathode and means for maintaining a plasma by means of which the vaporized material is at least partially ionized. Such devices are used for a variety of purposes in which bulk goods e.g. should be coated with layers for corrosion protection, to reduce wear, for surface hardening or for decorative purposes. Examples are the coating of screws and standard parts with aluminum as corrosion protection or the coating of spheres with titanium nitride for surface hardening.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Eine erste Lösung der Aufgabe, den lon-Plating-Prozeß in Schüttguteinrichtungen zu realisieren, wird im US-Patent 3,926,147 angegeben. Die Siebtrommel, in der die zu beschichtenden Substrate gelagert sind, ist drehbar und elektrisch isoliert über einer Verdampfungseinrichtung angeordnet. Sie ist als Katode einer Glimmentladung geschaltet und mit einer Spannung von -1 000 bis -5000V beaufschlagt. Damit wird die Möglichkeit gegeben, die an der aus einem Drahtnetz ausgebildeten Mantelfläche der Siebtrommel anliegenden metallisch leitfähigen Substrate nach dem Erzeugen einer normalen Glimmentladung zwischen Siebtrommel und Anode mit positiv geladenen Gasionen bzw. bei einer gleichzeitig stattfindenden Verdampfung mit Dampfionen zu beaufschlagen. Da die Substrate nur dann von Ionen und Dampfteilchen getroffen werden, wenn sie an der Trommelwand anliegen, ist nur eine geringe Füllmenge der Trommel möglich. Die Substrate liegen dann ausschließlich im unteren Bereich derTrommel. Weiterhin erfolgt die Erzeugung des Schichtmaterialdampfes unterhalb der Trommel. Der Dampfstrom breitet sich im wesentlichen geradlinig von der Dampfquelle nach oben aus, so daß auch nur die Substratflächen in einer bestimmten Zeiteinheit beschichtet werden, die in dieser Zeiteinheit nach unten zeigen. Alle für die Schichtausbildung wesentlichen Prozesse erfolgen im untersten Teil derTrommel und auf den nach unten zeigenden Substratflächen. Andererseits aber erfolgt der Einstrom positiver Ionen auf der gesamten Trommeloberfläche. Dadurch ist insgesamt ein hoher lonenstrom erforderlich, der zum großen Teil nur zur unnötigen Aufheizung der Siebtrommel und zum Abstäuben von Verunreinigungen, die eine Verminderung der Schichtqualität mit sich bringen, führt. Um die genannten Mängel zu verhindern, soll entsprechend dem US-Patent die Glimmentladung durch Abschirmbleche auf den für die Beschichtung wesentlichen Bereich beschränkt werden. In der OS 3227717 wird die ungenügende Wirkung dieser Lösung bereits nachgewiesen und eine Verbesserung dadurch vorgeschlagen, daß die Siebtrommel und die Vakuumkammer im wesentlichen auf gleiches Potential gelegt werden und das innerhalb der Trommel sowie zwischen Trommel und Verdampfungseinrichtung je eine als Anode geschaltete Elektrode angeordnet wird. Die Katode der normalen Glimmentladungsstrecke wird durch die Siebtrommel selbst sowie die Vakuumkammerwand gebildet.A first solution to the problem of realizing the ion plating process in bulk solids equipment is disclosed in U.S. Patent 3,926,147. The screen drum, in which the substrates to be coated are mounted, is rotatably and electrically insulated above an evaporation device. It is connected as a cathode of a glow discharge and subjected to a voltage of -1000 to -5000V. Thus, the possibility is given to apply to the formed on a wire mesh jacket surface of the screen drum metal conductive substrates after generating a normal glow discharge between the basket and anode with positively charged gas ions or at the same time taking place evaporation with vapor ions. Since the substrates are only hit by ions and vapor particles when they touch the drum wall, only a small amount of the drum is possible. The substrates then lie exclusively in the lower area of the drum. Furthermore, the generation of the layered material vapor takes place below the drum. The vapor stream propagates substantially rectilinearly from the vapor source, so that only the substrate surfaces are coated in a certain time unit, pointing downward in this time unit. All processes essential to film formation occur in the lowest part of the drum and on the downwardly facing substrate surfaces. On the other hand, the influx of positive ions takes place on the entire drum surface. As a result, a high ionic current is required on the whole, which leads to a large extent only to unnecessary heating of the screen drum and for dusting of impurities, which bring about a reduction of the layer quality. To prevent the above-mentioned defects, according to the US patent, the glow discharge is to be limited by shielding plates on the area essential for the coating. In OS 3227717 the insufficient effect of this solution is already demonstrated and an improvement proposed by the fact that the screen drum and the vacuum chamber are placed at substantially the same potential and which is arranged within the drum and between the drum and evaporation device each connected as an anode electrode. The cathode of the normal glow discharge path is formed by the sieve drum itself and the vacuum chamber wall.

Mit dieser Einrichtung werden zwar Entladungen zwischen Trommel und Vakuumkammer verhindert, andererseits aberwirkt die gesamte Kammerwand als lonenauffänger, da sie negativ gegenüber den Anoden geladen ist. Der lonenbeschuß erfolgt somit auf alle Trommel-und Kammerflächenelemente, die sich unterhalb der Anode 8 und oberhalb der Anode 12 befinden. Damit sind die in der Patentschrift dargelegten negativen Auswirkungen des lonenbeschusses ν Bauteilen weiterhin vorhanden. Insbesondere ergeben sich ein schlechter elektrischer Wirkungsgrad, Aufstäubungen, die die Schichtqualität vermindern und eine erhebliche Erwärmung von Bauteilen.Although this device prevents discharges between the drum and the vacuum chamber, on the other hand, the entire chamber wall acts as an ion collector because it is charged negatively with respect to the anodes. The ion bombardment thus takes place on all drum and chamber surface elements, which are located below the anode 8 and above the anode 12. Thus, the negative effects of ion bombardment ν components set forth in the patent are still present. In particular, results in a poor electrical efficiency, dusting, which reduce the quality of the layer and a significant heating of components.

Ein weiterer Nachteil beider Erfindungen besteht darin, daß die für den lonenbeschuß optimal notwendige Glimmentladung eine Potentialdifferenz von 500 bis 2500V zwischen den Elektroden erfordert. Diese hohe Spannung führt zu einer Reihe von Problemen, die einmal die Isolation der potential führenden Bauteile gegeneinander und zum anderen die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen betreffen.A further disadvantage of both inventions is that the glow discharge optimally necessary for the ion bombardment requires a potential difference of 500 to 2500V between the electrodes. This high voltage leads to a number of problems that relate once the isolation of the potential-leading components against each other and on the other the necessary safety precautions.

Nachteilig auf die Schichtqualität wirkt sich weiterhin der für die A^! ifrechterhaltung der Entladung erforderliche hohe Gasdruck sowie die Tatsache aus, daß die Substrate gleichzeitig selbst eine Elektrode der Entladungsstrecke darstellen.A disadvantage on the coating quality continues to affect the A ^! If the discharge is required, the gas pressure required is sufficient and the fact that the substrates themselves at the same time constitute an electrode of the discharge path.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, Schüttgüter mit rationellen Mitteln gleichmäßig und haftfest unter Vermeidung der genannten Nachteile zu beschichten.The invention aims to coat bulk materials with rational means uniformly and adherently while avoiding the disadvantages mentioned.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Schüttgutbeschichtung mittels plasmagestützter Vakuumbeschichtung anzugeben, bei dem die Schüttgüter in einer rotierenden Trommel mit durchbrochenem Trommelmantel gelagert sind, wobei im Bereich des Trommelmantels und damit der Schüttgüter eine erhöhte Anregung der Ionen und atomaren Teilchen erfolgt.The invention has for its object to provide a device for bulk material coating by means of plasma-assisted vacuum coating, in which the bulk materials are stored in a rotating drum with openwork drum shell, wherein in the area of the drum shell and thus the bulk material increased excitation of the ions and atomic particles occurs.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Plasmaquelle eine Glühkatode und eine Anode innerhalb des Verdampfungsbereiches des Beschichtungsmaterials angeordnet ist, daß die Siebtrommel gegenüber der an Masse liegenden Vakuumkammer mit negativem Potential beaufschlagt ist und daß innerhalb der Substrattrommel eine Elektrode angeordnet ist, die gegenüber der Substrattrommel auf positivem Potential liegt.The object is achieved in that a glow cathode and an anode is disposed within the evaporation region of the coating material as a plasma source that the screen drum is subjected to negative potential to the grounded vacuum chamber and that within the substrate drum, an electrode is disposed opposite to the substrate drum at a positive potential.

Bei industriellen Anlagen, mit größerem Ausmaß der Substrattrommel, hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß mehrere Glühkatoden in Höhe der Verdampfungseinrichtung axial zur Substrattrommel im Abstand von einigen Zentimetern angeordnet sind und die Anode sich in unmittelbarer Nähe zur Substrattrommel in Form eines oder mehrerer paralleler Rohre in der gesamten Länge der Substrattrommel befindet. Die Ausbildung der Anode als parallele Rohre hat den Vorteil, daß die Anode leicht „unmittelbar" an die Substrattrommel angepaßt werden kann und eine gute Durchlässigkeit für den Metalldampfstrom von den Verdampfern ermöglicht.In industrial plants, with a larger extent of the substrate drum, has proved to be advantageous in that several Glühkatoden the amount of evaporator axially to the substrate drum at a distance of a few centimeters are arranged and the anode in close proximity to the substrate drum in the form of one or more parallel tubes in the entire length of the substrate drum is located. The formation of the anode as parallel tubes has the advantage that the anode can be easily "directly" adapted to the substrate drum and allows a good permeability to the metal vapor stream from the evaporators.

Die zusätzliche Elektrode im Inneren der Substrattrommel besteht aus einem oder mehreren Drähten, die gegenüber der Substrattrommel isoliert angeordnet ist.The additional electrode inside the substrate drum consists of one or more wires insulated from the substrate drum.

Die Verdampfungseinrichtung besteht vorzugsweise aus mehreren axial zur Substrattrommel angeordneten Widerstandsverdampfern.The evaporation device preferably consists of a plurality of resistance evaporators arranged axially relative to the substrate drum.

In Funktion bildet sich zwischen den durch direkten Stromdurchgang geheizten Glühkatoden und den Anoden ein intensives Plasma aus. Die konstruktive Anordnung ist dabei so gewählt, daß das intensive Plasma, welches um die Glühkatoden eine im wesentlichen kugelförmige Emissionscharakteristik aufweist und damit zwangsläufig inhomogen ist, den Bereich der Substrattrommel umschließt, in dem sich die Substrate befinden. Dadurch erfolgt vorzugsweise in diesem Bereich ein intensiver lonenbeschuß auf die Substrate.In function, an intense plasma is formed between the glow cathodes heated by direct current passage and the anodes. The constructive arrangement is chosen so that the intense plasma, which has a substantially spherical emission characteristic around the Glühkatoden and thus inevitably inhomogeneous surrounds the region of the substrate drum in which the substrates are located. As a result, intensive ion bombardment is preferably carried out on the substrates in this area.

Elektrophysikalisch enden die elektrischen Feldlinien auf der Oberfläche von Hohlkörpern, wenn diese aus leitfähigen Materialien bestehen („Faraday-Käfig"). Um dennoch den lonenbeschuß der an der durchbrochenen, weitgehend transparenten Substrattrommel-Oberfläche anliegenden Substrate zu gewährleisten, ist ein minimales Maß der lichten Weite der Durchbrüche einzuhalten. Dieses Maß beträgt bei einem Arbeitsdruck von 10¹ bis 1CT¹ Pa etwa 4mm. Die abschirmende Wirkung der Substrattrommel-Mantelfläche für elektrische Felder wird in der Erfindung durch die zusätzliche Elektrode im Inneren der Substrattrommel wesentlich verringert.Electrophysically, the electric field lines on the surface of hollow bodies end when they are made of conductive materials ("Faraday cage"). Nevertheless, to ensure the ion bombardment of the substrates abutting the perforated, substantially transparent substrate drum surface, a minimal amount of light is required This measure is about 4mm at a working pressure of 10 ¹ to 1CT ¹ Pa. The shielding effect of the substrate drum shell surface for electric fields is substantially reduced in the invention by the additional electrode inside the substrate drum.

Diese Elektroden besitzen gegenüber der Substrattrommel ein positives Potential, wobei im Sonderfall dieses Potential auch dem Massepotential entsprechen kann. Die Potentialdifferenz zwischen der inneren Elektrode und der Substrattrommel beeinflußt insbesondere die Ionen innerhalb des Mantelbereichs der Substrattrommel. Es kommt zu einem Pendeln der Ionen um den durchbrochenen Substrattrommel-Mantel und die Substrate und damit zu einer wesentlichen Erhöhung des lonenbeschusses der Substrate.These electrodes have a positive potential relative to the substrate drum, wherein in the special case, this potential can also correspond to the ground potential. The potential difference between the inner electrode and the substrate drum in particular affects the ions within the cladding region of the substrate drum. It comes to a commuting of the ions around the perforated substrate drum shell and the substrates and thus to a significant increase in the ion bombardment of the substrates.

Der Gasdruck und die Potentiale werden so gewählt, daß es zu keiner selbständigen Entladung zwischen Substrattrommel und Vakuumkammer sowie zwischen Anode und Katode kommt.The gas pressure and the potentials are chosen so that there is no independent discharge between substrate drum and vacuum chamber and between the anode and cathode.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich, bei relativ geringem technischen und energetischen Aufwand, eine plasmagestützte Beschichtung von Schüttgütern in Substrattrommeln zu realisieren, die die gleichen Qualitätsparamter wie die im freien Raum der Beschichtungskammer angeordneten und beschichteten Substrate.With the solution according to the invention, it is possible, with relatively little technical and energy expense, to realize a plasma-assisted coating of bulk materials in substrate drums having the same quality parameters as the substrates arranged and coated in the free space of the coating chamber.

Damit wird es möglich, Massengüter, wie Normteile, in rationeller Weise mit dem Verfahren der plasmagestützten Vakuumbeschichtung zu beschichten. Ein praktiziertes Beispiel ist die Korrosionsschutzbeschichtung von Schrauben mit Aluminium. Diese Al-Beschichtung substituiert vollwertig die an vielen Stellen ungeeignete Cadmium-Beschichtung. Die Dicke der Al-Beschichtung beträgt nur etwa 10/j.m und ist damit auch für Gewinde kaum störend.This makes it possible to coat bulk goods, such as standard parts, in a rational manner with the method of plasma-assisted vacuum coating. A practiced example is the corrosion protection coating of screws with aluminum. This Al coating fully substitutes the inadequate cadmium coating in many places. The thickness of the Al coating is only about 10 / j.m and is therefore hardly disturbing even for threads.

Ein wesentlicher energetischer Vorteil besteht darin, daß gegenüber dem Stand der Technik der lonenbeschuß der Vakuumkammer-Wand vermieden wird.A significant energy advantage is that the ion bombardment of the vacuum chamber wall is avoided compared to the prior art.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine horizontale Vakuum-Beschichtungskammer mit Schüttgut-Substrattrommel.The accompanying drawing shows a section through a horizontal vacuum coating chamber with bulk material substrate drum.

Die Vakuumkammer 1 weist die üblichen Bauteile, wie Anschluß 2 der Vakuumerzeugereinheit und Gaseinlaß 3 für Inertgas und erforderlichenfalls Reaktionsgas auf. 'The vacuum chamber 1 has the usual components, such as port 2 of the vacuum generator unit and gas inlet 3 for inert gas and, if necessary, reaction gas. '

Die Vakuumkammer 1 ist zylindrisch mit horizontaler Achse ausgebildet, !m oberen Teil der Vakuumkammer 1 ist eine Trageinrichtung 4 angeordnet, in die im Beispiel eine Schüttguteinheit mit zwei Substrattrommeln 5 eingefahren werden kann. Im unteren Bereich sind bekannte Verdampfer 6 mit den erforderlichen Nachfütterungseinrichtungen 7 für das Beschichtungsmaterial über die gesamte Länge der Substrattrommeln 5 angeordnet. Ihre Zahl richtet sich nach den geometrischen Verhältnissen derart, daß im Bereich der Substrate 8, die innerhalb der Substrattrommeln 5 abrollen, die Dampfkonzentrationen, der sich entsprechend der Verdampfungscharakteristik von Punktverdampfern keulenartig ausbreitenden Dampfwolke, im wesentlichen gleichmäßig ist.The vacuum chamber 1 is formed cylindrically with a horizontal axis, in the upper part of the vacuum chamber 1 is arranged a carrying device 4 into which, in the example, a bulk material unit with two substrate drums 5 can be retracted. In the lower region known evaporator 6 with the required Nachfütterungseinrichtungen 7 for the coating material over the entire length of the substrate drums 5 are arranged. Their number depends on the geometric conditions such that in the region of the substrates 8, which roll within the substrate drums 5, the vapor concentrations, which is substantially uniform according to the vaporization characteristics of point evaporators club-like spreading cloud of vapor.

Im Beispiel handelt es sich um einfache Widerstandsverdampfer für Aluminium. Erfindungsgemäß sind in gleicher Höhe der Verdampfer 6, ebenfalls über die Länge der Substrattrommel 5 im Abstand von einigen Zentimetern verteilt, Glühkatoden 9 angeordnet (aus Darstellungsgründen unter den Verdampfern 6 gezeichnet) und in unmittelbarer Nähe der Substrattrommeln 5 die zugehörige Anode 10, im Beispiel als ein gestrecktes Rohr ausgebildet.The example is a simple resistance evaporator for aluminum. According to the invention at the same height of the evaporator 6, also distributed over the length of the substrate drum 5 at a distance of a few centimeters, Glühkatoden 9 arranged (for illustrative purposes drawn under the evaporators 6) and in the immediate vicinity of the substrate drums 5, the associated anode 10, in the example formed an elongated tube.

Im Inneren der Substrattrommeln 5 sind axial je vier drahtförmige Elektroden 11 isoliert angeordnet. Die elektrische Kontaktierung der Elektroden 11 und der Substrattrommeln 5 ist nur prinzipiell dargestellt. Als konstruktive Lösungen können Schleifkontakte o.a. Lösungen eingesetzt werden.In the interior of the substrate drums 5, four wire-shaped electrodes 11 each are arranged in an insulated manner. The electrical contacting of the electrodes 11 and the substrate drums 5 is shown only in principle. As constructive solutions sliding contacts o.a. Solutions are used.

Beispielhaft sollen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung als Substrate 8 metallische Schrauben mit einer Korrosionsschutzschicht aus Aluminium beschichtet werden.By way of example, with the device according to the invention as substrates, 8 metallic screws are to be coated with a corrosion protection layer made of aluminum.

Die Funktion der Einrichtung wird nachfolgend beschrieben. Die zwei Substrattrommeln 5 werden in einer gemeinsamen Halterung in die Trageinrichtung 4 eingefahren. Die Aufhängung ist elektrisch isoliert ausgeführt, so daß in der Endstellung eine elektrische Kupplung die Kontaktierung der Siebtrommeln 5 übernimmt. Gleichzeitig erfolgt über Zentrierhilfen eine Kontaktierung der Elektroden 11. Nach dem Verschließen der Vakuumkammer 1 wird diese evakuiert. In der verfahrenstypischen Weise der plasmagestützten Vakuumbeschichtung wird zunächst eine lonenbeschußreinigung durchgeführt und erst in einem zweiten Schritt die eigentliche Beschichtung realisiert. Dazu drehen sich die Siebtrommeln 5 in entgegengesetzter Richtung und die Substrate 8 rollen innerhalb dieser am Trommelmantel, welcher aus einem Stahlgewebe mit 5mm Maschenweite besteht, ab. Zwischen den Glühkatoden 9 und der Anode 10 wird ein Plasma gezündet. Bei einem Arbeitsdruck von 10~¹ Pa werden die Glühkatoden 9 mit einem Stromfluß von 400 A bei 12 V Spannung geheizt und zur Anode 10 bei einem Potentialunterschied bis 120V ein Strom von ca. 100 A eingestellt. Das sich ausbildende Plasma umschließt durch die Lage der Anode 10 insbesondere den Bereich der Substrattrommel 5, in dem die Substrate 8 durch die gegenläufige Bewegung der Substrattrommeln 5 zwangsläufig abrollen.The function of the device will be described below. The two substrate drums 5 are retracted in a common holder in the support means 4. The suspension is electrically insulated, so that in the final position, an electrical coupling takes over the contacting of the sieve drums 5. At the same time, contacting of the electrodes 11 takes place via centering aids. After closing the vacuum chamber 1, it is evacuated. In the process-typical manner of the plasma-assisted vacuum coating, first an ion bombardment cleaning is carried out and only in a second step does the actual coating be realized. For this purpose, the screening drums 5 rotate in the opposite direction and the substrates 8 roll within them on the drum shell, which consists of a steel mesh with 5 mm mesh size. Between the Glühkatoden 9 and the anode 10, a plasma is ignited. At a working pressure of 10 ~ ¹ Pa, the Glühkatoden 9 are heated with a current of 400 A at 12 V voltage and the anode 10 at a potential difference up to 120V, a current of about 100 A set. The forming plasma encloses by the position of the anode 10, in particular the region of the substrate drum 5, in which the substrates 8 roll unavoidably by the opposite movement of the substrate drums 5.

Das Potential der Substrattrommeln 5 beträgt gegenüber dem Massepotential der Vakuumkammer 1 bis minus 800 V. In der durch die Glühkatoden 9 und der Anode 10 gebildeten Entladungsstrecke erfolgt eine Ionisierung des Arbeitsgases. Aufgrund der geringen mittleren freien Weglänge der ionisierenden Elektronen fällt die Konzentration der Ionen mit zunehmendem Abstand von dem Anoden-Katodenbereich stark ab, so daß nur der untere Teil der Substrattrommel 5 mit den darin enthaltenden Substraten 8 einen wesentlichen lonenstrom extrahieren kann. Der obere Teil der Substrattrommel 5, sowie deren Stirnflächen werden nur von einem sehr geringen lonenstrom getroffen, der zu keiner nennenswerten Aufheizung und Abstäubung von Bauteilen führt. Hingegen bewirkt der starke lonenstrom im unteren Bereich der Substrattrommel 5 einen intensiven Beschüß der Oberfläche der anliegenden Substrate 8 und somit zur Schaffung der für die Abscheidung qualitativ hochwertiger Schichten notwendigen Voraussetzungen. Durch die gegenüber der Substrattrommel 5 positiven Elektroden 11 bildet sich im Inneren ein elektrisches Feld aus, das gemeinsam mit den durch die Öffnungen der Substrattrommelwand hindurchtretenden Ladungsträgern den Beschüß der Substrate 8 noch verstärkt.The potential of the substrate drums 5 is 1 to minus 800 V relative to the ground potential of the vacuum chamber. Ionization of the working gas takes place in the discharge path formed by the glow cathodes 9 and the anode 10. Due to the small mean free path of the ionizing electrons, the concentration of ions decreases sharply with increasing distance from the anode-cathode region, so that only the lower part of the substrate drum 5 with the substrates 8 contained therein can extract a substantial ion current. The upper part of the substrate drum 5, as well as their end faces are hit only by a very small ion current, which leads to no significant heating and dusting of components. By contrast, the strong ion current in the lower region of the substrate drum 5 causes intensive bombardment of the surface of the adjacent substrates 8 and thus to create the conditions necessary for the deposition of high-quality layers. By the relative to the substrate drum 5 positive electrode 11 is formed in the interior of an electric field, which amplifies the bombardment of the substrates 8 together with the passing through the openings of the substrate drum wall charge carriers.

Der von der Verdampfungseinrichtung 6 erzeugte Metalldampf tritt gleichfalls durch den von Glühkatoden 9 und der Anode 10 gebildeten Plasmaraum hindurch und wird auf diesem Wege teilweise ionisiert. Dadurch wird die für die Verfahrensführung notwendige hohe lonenbeschußkonzentration auf den die Substrate 8 enthaltenden Substrattrommelbereich noch weiter verstärkt.The metal vapor generated by the evaporation device 6 also passes through the plasma space formed by the hot cathode 9 and the anode 10 and is partially ionized in this way. As a result, the high ion bombardment concentration necessary for the process control on the substrate drum area containing the substrates 8 is further enhanced.

Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Ein richtung dieAbscheidung qualitativ hochwertiger, haftfester Schichten auf den Substraten 8 im Beispiel Aluminiumschichten mit hoher Korrosionsschutz-Wirkung.Overall, the device according to the invention enables the deposition of high-quality, adherent layers on the substrates 8 in the example aluminum layers with high corrosion protection effect.

Claims (5)

Patentansprüche:claims: 1. Einrichtung zur plasmagestützten Vakuumbeschichtung von Schüttgütern mit einer gegenüber der Verdampfungseinrichtung angeordneten Substrattrommel mit durchbrochenem Trommelmantel, einer Plasmaquelle und Mitteln zum gezielten Gaseinlaß in die Vakuumkammer, gekennzeichnet dadurch, daß als Plasmaquelle eine Glühkatode (9) und eine Anode (10) innerhalb des Verdampfungsbereichs des Beschichtungsmaterials angeordnet ist, daß die Substrattrommel (5) gegenüber der an Masse liegenden Vakuumkammer (1) mit negativem Potential beaufschlagt ist und, daß innerhalb der Substrattrommel (5) eine Elektrode (11) angeordnet ist, die gegenüber der Substrattrommel (5) auf positivem Potential liegt.1. A device for plasma-assisted vacuum coating of bulk materials with a relative to the evaporation device arranged substrate drum with a perforated drum shell, a plasma source and means for targeted gas inlet into the vacuum chamber, characterized in that a hot cathode (9) and an anode (10) within the evaporation region as the plasma source the coating material is arranged such that the substrate drum (5) is subjected to a negative potential with respect to the grounded vacuum chamber (1) and that an electrode (11) is arranged within the substrate drum (5), which lies opposite the substrate drum (5) positive potential. 2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaquelle linear mehrere Glühkatoden (9) aufweist und eine Anode (10) zugehörig ist, die die gesamte axiale Ausdehnung der Substrattrommel (5) umfaßt..2. Device according to item 1, characterized in that the plasma source linearly a plurality of Glühkatoden (9) and an anode (10) is associated, which comprises the entire axial extent of the substrate drum (5). 3. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Elektrode (11) innerhalb der Substrattrommel (5) auf Masse potential liegt.3. Device according to item 1, characterized in that the additional electrode (11) within the substrate drum (5) is ground potential. 4. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb der Substrattrommel (5) mehrere Elektroden (11) angeordnet sind.4. Device according to item 1, characterized in that within the substrate drum (5) a plurality of electrodes (11) are arranged. 5. Einrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet durch mehrere Substrattrommeln (5), vorzugsweise zwei, die gleichmäßig über der Verdampferquelle und Plasmaquelle angeordnet sind.5. Device according to item!, Characterized by a plurality of substrate drums (5), preferably two, which are arranged uniformly over the evaporator source and plasma source. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing