RU2595187C1 - Apparatus for applying coatings on surfaces of parts - Google Patents

Apparatus for applying coatings on surfaces of parts Download PDF

Info

Publication number
RU2595187C1
RU2595187C1 RU2015122238/02A RU2015122238A RU2595187C1 RU 2595187 C1 RU2595187 C1 RU 2595187C1 RU 2015122238/02 A RU2015122238/02 A RU 2015122238/02A RU 2015122238 A RU2015122238 A RU 2015122238A RU 2595187 C1 RU2595187 C1 RU 2595187C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protective capsule
shaft
carousel
parts
vacuum chamber
Prior art date
Application number
RU2015122238/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Вячеславович Рыженков
Геннадий Викторович Качалин
Алексей Феликсович Медников
Михаил Антонович Парфененок
Игорь Викторович Юранов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2015122238/02A priority Critical patent/RU2595187C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595187C1 publication Critical patent/RU2595187C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: metal processing.
SUBSTANCE: invention relates to an apparatus for applying coatings on surfaces of parts. Inside the housing of the vacuum chamber there is at least one source of sprayed material, made in the form of N magnetrons, where N is an integer number and N > 1, and an ion source. Inside the housing chamber there is a protective capsule, and in the center of the chamber there is a high-voltage source of bias voltage and low-voltage source of bias voltage. Carousel and part holder are located inside the upper part of the protective capsule. Parts are located inside the protective capsule bottom. Magnetrons and ion source are installed along the perimeter of the protective capsule. Upper part of the protective capsule is made with upper blind end and fixed on hollow shaft, which is installed in the upper part of the housing chamber and is rigidly connected to the carousel shaft in electrically insulated assembly of top part of protective capsule. Lower part of protective capsule has bottom blind end and fixed on shaft, which is installed in the lower part of the housing of the vacuum chamber and is connected with drive of reciprocal motion by coupling. Axis of rotation of the upper and lower parts of the protective capsule, shaft of top part of the protective capsule, shaft of lower part of the protective capsule, rod, electrically insulated assembly, electrically insulated fitting assembly coincide with the axis of rotation of the carousel. Outer side of the vacuum chamber housing, containing a system of gas supply, has a multi-position electric switch, configured to switch the high-voltage and low-voltage sources of bias voltage from the carousel shaft onto the shaft of the upper part of the protective capsule and shaft of the lower part of the protective capsule.
EFFECT: higher quality of coatings due to protection surface of parts from defects.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к вакуумной технике, в частности к вакуумным установкам для нанесения износостойких, жаропрочных, антифрикционных покрытий на дорогостоящие детали, такие как лопатки турбин, штоки, валы и инструменты для металлообработки.The invention relates to mechanical engineering, in particular to vacuum technology, in particular to vacuum installations for applying wear-resistant, heat-resistant, antifriction coatings to expensive parts such as turbine blades, rods, shafts and metalworking tools.

Известно устройство для нанесения многослойных токопроводящих покрытий на изделия из диэлектрических материалов и источник ионов для него (патент РФ на изобретение №2261289, МПК С23С 14/35, опубл. 27.09.2005), содержащее рабочую камеру с магнетронной распылительной системой (MPC), включающей источники распыляемого материала и ионные источники, систему питания MPC, вакуумную систему, систему напуска рабочего газа, кассету для обрабатываемых изделий и механизм ее перемещения, в котором источники распыляемого материала и ионные источники снабжены подвижными защитными экранами для защиты от осаждения на их поверхность нежелательных пленок от работы других источников распыляемого материала, которые при включении могут дать продукты загрязнения поверхности обрабатываемых изделий.A device for applying multilayer conductive coatings on products made of dielectric materials and an ion source for it (RF patent for the invention No. 2261289, IPC С23С 14/35, publ. 09/27/2005), containing a working chamber with a magnetron sputtering system (MPC), including sources of atomized material and ion sources, MPC power system, vacuum system, working gas inlet system, cassette for processed products and its movement mechanism, in which the sources of atomized material and ion sources are supplied with GOVERNMENTAL protective shields to protect them from deposition of undesirable films on the surface of other sources of sputtered material that, when enabled products can give the surface of workpieces contamination.

Недостатком настоящего устройства является низкое качество покрытий за счет того, что защитные экраны расположены слишком близко к источникам распыляемого материала, служат помехой их работе в закрытом состоянии и не могут быть использованы для предотвращения загрязнения поверхности изделий в начальный момент включения источников распыляемого материала за счет адсорбированных газов и окисных пленок на катодах и в тиглях этих источников.The disadvantage of this device is the low quality of coatings due to the fact that the protective screens are too close to the sources of the sprayed material, interfere with their operation in the closed state and cannot be used to prevent surface contamination of the products at the initial moment of switching on the sources of sprayed material due to adsorbed gases and oxide films at the cathodes and in the crucibles of these sources.

Известно другое шлюзовое устройство для загрузки и выгрузки изделий из вакуума (авторское свидетельство СССР №1688609, МПК С23С 14/56, опубл. 01.07.1991), содержащее камеру с затвором, кассету для изделий, размещенную на столе с приводом перемещения, натекатель плавного напуска газа в камеру и откачной патрубок в виде обводной магистрали с клапаном плавной откачки камеры, а также экран в виде стакана, размещенного на столе без зазора и охватывающего внешнюю поверхность кассеты, предназначенный для повышения качества покрытий за счет сохранения чистоты поверхности изделий при откачке камеры и напуске в нее газов. Экран может быть выполнен из перфорированных листов, причем отверстия в листах расположены оптически непрозрачно, или экран может быть выполнен из спеченных гранул, причем и экран и стол выполнены со сквозными порами.Another gateway device for loading and unloading products from vacuum is known (USSR author's certificate No. 1688609, IPC С23С 14/56, publ. 07/01/1991), containing a camera with a shutter, a product cassette placed on a table with a displacement drive, a soft-leakage leakage gas into the chamber and the discharge pipe in the form of a bypass line with a valve for smooth pumping of the camera, as well as a screen in the form of a glass placed on a table without a gap and covering the outer surface of the cartridge, designed to improve the quality of coatings by maintaining a clean You are the surface of the product when pumping the chamber and the inlet of gas into it. The screen can be made of perforated sheets, and the holes in the sheets are optically opaque, or the screen can be made of sintered granules, and the screen and the table are made with through pores.

Недостатком настоящего устройства является низкое качество покрытий за счет того, что экран расположен в отдельной шлюзовой камере, а не в зоне напыления и может служить только для защиты поверхности изделий при откачке камеры до рабочего вакуума и напуске газов. Устройство не защищает поверхность изделий от привносимой дефектности, связанной с выделением адсорбированных газов при прогреве в начале работы источников распыляемого материала, а также дефектности, связанной с примесями, попадающими в начальный момент времени на напыляемые детали при распылении или испарении загрязненного поверхностного слоя источника распыляемого материала, так как находится в шлюзовой камере.The disadvantage of this device is the low quality of coatings due to the fact that the screen is located in a separate lock chamber, and not in the spraying zone and can only serve to protect the surface of the products when pumping the chamber to a working vacuum and gas inlet. The device does not protect the surface of the products from the introduced defectiveness associated with the release of adsorbed gases during heating at the beginning of operation of the sources of the sprayed material, as well as the defectiveness associated with impurities that fall on the sprayed parts at the initial time during spraying or evaporation of the contaminated surface layer of the source of sprayed material, as it is in the lock chamber.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является установка для нанесения нанокомпозитных покрытий на плоские поверхности детали (патент РФ на полезную модель №100519, МПК С23С 14/56, опубл. 20.12.2010), содержащая установленный в вакуумной камере, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, ионный источник, карусель, на которой размещен, по меньшей мере, один держатель детали.Closest to the technical nature of the claimed invention is an installation for applying nanocomposite coatings on flat surfaces of a part (RF patent for utility model No. 100519, IPC С23С 14/56, publ. 12/20/2010), containing at least one source of sprayable material, an ion source, a carousel on which at least one part holder is located.

Недостатком настоящей установки является сниженное качество покрытий за счет осаждения пылевых взвесей, возникающих при откачке вакуумной камеры, на напыляемые поверхности деталей, от привносимой в состав покрытия дефектности, связанной с выделением адсорбированных газов при прогреве в начале работы источника распыляемого материала, а также дефектности, связанной с примесями, попадающими в начальный момент времени на напыляемые поверхности деталей при очистке поверхности мишеней источников распыляемого материала.The disadvantage of this installation is the reduced quality of the coatings due to the deposition of dust suspensions resulting from the evacuation of the vacuum chamber on the sprayed surfaces of the parts, from the defects introduced into the coating composition associated with the release of adsorbed gases during heating at the beginning of the work of the source of the sprayed material, as well as the defects associated with with impurities falling at the initial time on the sprayed surfaces of the parts when cleaning the surface of the targets of the sources of the sprayed material.

Технический результат заключается в повышении качества покрытий за счет защиты поверхности деталей от привносимых дефектов в виде пыли, отрываемой с поверхностей оборудования и оснастки вакуумной камеры в момент откачки вакуумной камеры, а также от осаждения нежелательных пленок при проведении процессов настройки режимов работы источников распыляемого материала, ионной очистки их мишеней и реактивного режима напыления.The technical result consists in improving the quality of coatings by protecting the surface of parts from introduced defects in the form of dust torn from the surfaces of equipment and snap-in of the vacuum chamber at the time of evacuation of the vacuum chamber, as well as from the deposition of unwanted films during the process of setting the operating modes of the sources of the sprayed material, ion cleaning their targets and reactive spraying.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для нанесения покрытий на поверхности деталей, содержащая вакуумную камеру, внутри корпуса которой, содержащего систему газонапуска, установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N≥1, ионный источник, карусель, установленная на валу с возможностью вращения, на которой размещен, по меньшей мере, один держатель детали, выполненный с возможностью вращения детали вокруг собственной оси держателя, параллельной оси вращения карусели, проходящей в центре вакуумной камеры, высоковольтный источник напряжения смещения, низковольтный источник напряжения смещения, снабжена расположенной внутри корпуса вакуумной камеры защитной капсулой, выполненной из металла в виде перекрытых с образованием технологического зазора верхней и нижней частей с боковыми стенками в форме поверхностей вращения, штангой, закрепленной на карусели, многопозиционным электрическим переключателем, расположенным с внешней стороны корпуса вакуумной камеры, вместе с тем верхняя часть защитной капсулы выполнена с верхним глухим торцом, с расположенным на нем электрически изолированным узлом, и валом, выполненным полым, нижняя часть защитной капсулы выполнена с нижним глухим торцом, с расположенным на нем электрически изолированным стыковочным узлом для зацепления со штангой, и валом, при этом карусель и держатель расположены внутри верхней части защитной капсулы, детали расположены внутри нижней части защитной капсулы, магнетроны и ионный источник установлены по периметру защитной капсулы, при этом вал верхней части защитной капсулы установлен в верхней части корпуса вакуумной камеры и жестко соединен с валом карусели в электрически изолированном узле, а вал нижней части защитной капсулы установлен в нижней части корпуса вакуумной камеры и соединен с приводом возвратно-поступательного движения, вместе с тем оси вращения верхней и нижней частей защитной капсулы, валов верхней и нижней частей защитной капсулы, штанги, электрически изолированного узла, электрически изолированного стыковочного узла совпадают с осью вращения карусели, в то же время многопозиционный электрический переключатель выполнен с возможностью переключения высоковольтного и низковольтного источников напряжения смещения с вала карусели на вал верхней части защитной капсулы и вал нижней части защитной капсулы.The specified technical result is achieved by the fact that the installation for coating on the surface of parts containing a vacuum chamber, inside the case of which containing a gas inlet system, is installed at least one source of atomized material made in the form of N magnetrons, where N is an integer and N≥1, an ion source, a carousel mounted rotatably on a shaft on which at least one part holder is arranged, capable of rotating the part around its own axis of the holder, parallel axis of rotation of the carousel, passing in the center of the vacuum chamber, the high-voltage bias voltage source, the low-voltage bias voltage source, is equipped with a protective capsule located inside the vacuum chamber housing made of metal in the form of overlapping upper and lower parts with the formation of technological clearance with side walls in the form of surfaces rotation, with a bar fixed on the carousel, with a multi-position electric switch located on the outside of the vacuum chamber housing, at the same time The upper part of the protective capsule is made with an upper blind end, with an electrically insulated node located on it, and a shaft made hollow, the lower part of the protective capsule is made with a lower blind end, with an electrically insulated docking unit located on it for engagement with the rod, and the shaft, while the carousel and the holder are located inside the upper part of the protective capsule, the details are located inside the lower part of the protective capsule, magnetrons and an ion source are installed around the perimeter of the protective capsule, while the shaft the upper part of the protective capsule is installed in the upper part of the vacuum chamber body and is rigidly connected to the carousel shaft in an electrically isolated unit, and the shaft of the lower part of the protective capsule is installed in the lower part of the vacuum chamber body and connected to the reciprocating drive, while the axis of rotation of the upper and the lower parts of the protective capsule, the shafts of the upper and lower parts of the protective capsule, rod, electrically isolated node, electrically isolated docking node coincide with the axis of rotation of the carousel, in at the same time, the multi-position electric switch is configured to switch the high-voltage and low-voltage bias voltage sources from the carousel shaft to the shaft of the upper part of the protective capsule and the shaft of the lower part of the protective capsule.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема установки для нанесения покрытий на поверхности деталей.The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the installation for coating on the surface of the parts.

Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей 1 содержит вакуумную камеру 2, внутри корпуса которой установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала 3, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N≥1, ионный источник 4, карусель 5, установленная на валу 6 с возможностью вращения, на которой размещен, по меньшей мере, один держатель 7 детали 1, выполненный с возможностью вращения детали 1 вокруг собственной оси держателя 7, параллельной оси вращения О карусели 5, проходящей в центре вакуумной камеры 2, высоковольтный источник напряжения смещения 8, низковольтный источник напряжения смещения 9. Внутри корпуса вакуумной камеры 2 расположена защитная капсула 10, выполненная из металла в виде перекрытых с образованием технологического зазора верхней 11 и нижней 12 частей с боковыми стенками, например, в форме цилиндра или усеченного конуса. При этом карусель 5 и держатель 7 расположены внутри верхней части 11 защитной капсулы 10, детали 1 расположены внутри нижней части 12 защитной капсулы 10, магнетроны 3 и ионный источник 4 установлены по периметру защитной капсулы 10. Верхняя часть 11 защитной капсулы 10 выполнена с верхним глухим торцом и закреплена на валу 13, выполненном полым, который установлен в верхней части корпуса вакуумной камеры 2 электрически изолированными вакуумными вводами 14 и жестко соединен с валом 6 карусели 5 в электрически изолированном узле 15 верхней части 11 защитной капсулы 10. Нижняя часть 12 защитной капсулы 10 выполнена с нижним глухим торцом и закреплена на валу 16, который установлен в нижней части корпуса вакуумной камеры 2 электрически изолированными вакуумными вводами 14 и соединен муфтой 17 с приводом возвратно-поступательного движения 18. На карусели 5 закреплена штанга 19, расположенная внутри защитной капсулы 10, которая зацеплена, например, шлицевым соединением или кулачковой муфтой с нижней частью 12 защитной капсулы 10 в электрически изолированном стыковочном узле 20. Оси вращения верхней 11 и нижней 12 частей защитной капсулы 10, вала 13 верхней части 11 защитной капсулы 10, вала 16 нижней части 12 защитной капсулы 10, штанги 19, электрически изолированного узла 15, электрически изолированного стыковочного узла 20 совпадают с осью вращения О карусели 5. С внешней стороны корпуса вакуумной камеры 2, содержащего систему газонапуска 21, расположен многопозиционный электрический переключатель 22, выполненный с возможностью переключения высоковольтного 8 и низковольтного 9 источников напряжения смещения с вала 6 карусели 5 на вал 13 верхней части 11 защитной капсулы 10 и вал 16 нижней части 12 защитной капсулы 10.Installation for coating on the surface of parts 1 contains a vacuum chamber 2, inside the housing of which is installed at least one source of atomized material 3, made in the form of N magnetrons, where N is an integer and N≥1, ion source 4, carousel 5 mounted on the shaft 6 rotatably, on which at least one holder 7 of the part 1 is placed, arranged to rotate the part 1 around the own axis of the holder 7, parallel to the axis of rotation O of the carousel 5, passing in the center of the vacuum chamber 2, high a bias voltage source 8, a low-voltage bias voltage source 9. Inside the housing of the vacuum chamber 2 there is a protective capsule 10 made of metal in the form of an overlap with the formation of a technological gap of the upper 11 and lower 12 parts with side walls, for example, in the form of a cylinder or a truncated cone . In this case, the carousel 5 and the holder 7 are located inside the upper part 11 of the protective capsule 10, the parts 1 are located inside the lower part 12 of the protective capsule 10, the magnetrons 3 and the ion source 4 are installed around the perimeter of the protective capsule 10. The upper part 11 of the protective capsule 10 is made with the upper blind end face and mounted on a hollow shaft 13, which is installed in the upper part of the housing of the vacuum chamber 2 by electrically isolated vacuum inlets 14 and is rigidly connected to the shaft 6 of the carousel 5 in the electrically isolated node 15 of the upper part 11 of the protection capsule 10. The lower part 12 of the protective capsule 10 is made with a lower blind end and is mounted on the shaft 16, which is installed in the lower part of the housing of the vacuum chamber 2 with electrically isolated vacuum inlets 14 and connected by a coupling 17 with a reciprocating drive 18. On the carousel 5 fixed rod 19, located inside the protective capsule 10, which is engaged, for example, by a spline connection or a cam clutch with the lower part 12 of the protective capsule 10 in an electrically insulated docking unit 20. The axis of rotation of the upper 11 and The lower 12 parts of the protective capsule 10, the shaft 13 of the upper part 11 of the protective capsule 10, the shaft 16 of the lower part 12 of the protective capsule 10, the rod 19, the electrically insulated assembly 15, the electrically insulated docking assembly 20 coincide with the axis of rotation O of the carousel 5. From the outside of the housing a vacuum chamber 2 containing a gas inlet system 21, is a multi-position electric switch 22, configured to switch high-voltage 8 and low-voltage 9 sources of bias voltage from the shaft 6 of the carousel 5 to the shaft 13 of the upper part 11 the protective capsule 10 and the shaft 16 of the lower part 12 of the protective capsule 10.

Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей работает следующим образом.Installation for coating on the surface of the parts is as follows.

При откачке вакуумной камеры 2 верхняя 11 и нижняя 12 части защитной капсулы 10 перекрыты и неподвижны. Карусель 5, держатель 7 и детали 1 находятся внутри защитной капсулы 10. За счет ограниченной проводимости технологического зазора между верхней 11 и нижней 12 частями защитной капсулы 10 создается перепад давлений между объемом вакуумной камеры 2 и объемом, создаваемым внутри защитной капсулы 10. Это исключает попадание на поверхности деталей 1 частиц, отрываемых от поверхности всех устройств, расположенных внутри объема вакуумной камеры 2.When pumping the vacuum chamber 2, the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10 are closed and motionless. The carousel 5, the holder 7 and the parts 1 are located inside the protective capsule 10. Due to the limited conductivity of the technological gap between the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10, a pressure differential is created between the volume of the vacuum chamber 2 and the volume created inside the protective capsule 10. This eliminates the ingress of on the surface of parts 1 of particles detached from the surface of all devices located inside the volume of the vacuum chamber 2.

Затем вал 6 карусели 5 начинает вращение, которое передается валу 13 верхней части 11 защитной капсулы 10. Зацепление штанги 19 с нижней частью 12 защитной капсулы 10 в электрически изолированном стыковочном узле 20 передает ей момент вращения карусели 5. Таким образом, верхняя 11 и нижняя 12 части защитной капсулы 10 вращаются совместно с каруселью 5. Высоковольтный источник напряжения смещения 8 многопозиционным электрическим переключателем 22 подключается к валам 13 и 16 верхней 11 и нижней 12 частей защитной капсулы 10 соответственно. Электрически изолированный узел 15 сохраняет карусель 5 электрически изолированной. В вакуумную камеру 2 через систему газонапуска 21 подается рабочий газ аргон до давления 3·10-1 Па, и при напряжении смещения 900÷1200 В зажигается тлеющий разряд между защитной капсулой 10 и корпусом вакуумной камеры 2. Защитная капсула 10 нагревается бомбардировкой ионами аргона и передает излучением тепловую энергию поверхностям деталей 1, вследствие чего осуществляется их радиационный нагрев. При необходимости интенсификации нагрева поверхностей деталей 1 в качестве источников дополнительной плазмы также можно включить магнетроны 3 (магнетронное распыление при малых разрядных токах).Then, the shaft 6 of the carousel 5 starts rotation, which is transmitted to the shaft 13 of the upper part 11 of the protective capsule 10. The engagement of the rod 19 with the lower part 12 of the protective capsule 10 in the electrically isolated docking unit 20 gives it the moment of rotation of the carousel 5. Thus, the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10 rotate together with the carousel 5. The high-voltage bias voltage source 8 by the multi-position electric switch 22 is connected to the shafts 13 and 16 of the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10, respectively. An electrically insulated assembly 15 keeps the carousel 5 electrically isolated. Argon working gas is supplied to the vacuum chamber 2 through the gas inlet system 21 to a pressure of 3 · 10 -1 Pa, and at a bias voltage of 900 ÷ 1200 V a glow discharge is ignited between the protective capsule 10 and the housing of the vacuum chamber 2. The protective capsule 10 is heated by bombardment by argon ions and transfers radiation thermal energy to the surfaces of parts 1, as a result of which their radiation is heated. If it is necessary to intensify the heating of the surfaces of parts 1, it is also possible to include magnetrons 3 (magnetron sputtering at low discharge currents) as sources of additional plasma.

Далее нижняя часть 12 защитной капсулы 10 с помощью привода возвратно-поступательного движения 18 вала 16 перемещается вниз, открывая детали 1, и остается электрически изолированной. Высоковольтный источник напряжения смещения 8 переключается на вращающийся вал 6 карусели 5. Тогда же в вакуумную камеру 2 через систему газонапуска 21 подается рабочий газ аргон до давления 3·10-1 Па, и при напряжении смещения 900÷1200 В зажигается тлеющий разряд между деталями 1 и корпусом вакуумной камеры 2, включается ионный источник 4. Вращающиеся вокруг собственной оси детали 1 очищаются бомбардировкой ионами аргона. При этом карусель 5 защищена от воздействия разряда плавающим потенциалом верхней части 11 защитной капсулы 10. При необходимости интенсифицировать очистку поверхности деталей 1 в качестве источников дополнительной плазмы также можно включить магнетроны 3.Next, the lower part 12 of the protective capsule 10 by means of a drive reciprocating movement 18 of the shaft 16 is moved downward, opening parts 1, and remains electrically isolated. The high-voltage source of bias voltage 8 is switched to the rotating shaft 6 of the carousel 5. Then, argon working gas is supplied to the vacuum chamber 2 through the gas injection system 21 to a pressure of 3 · 10 -1 Pa, and at a bias voltage of 900 ÷ 1200 V a glow discharge between parts 1 is ignited and the body of the vacuum chamber 2, the ion source 4 is turned on. The parts 1 rotating around its own axis are cleaned by bombardment by argon ions. In this case, the carousel 5 is protected from the effects of the discharge by the floating potential of the upper part 11 of the protective capsule 10. If necessary, intensify the cleaning of the surface of parts 1 as sources of additional plasma, you can also include magnetrons 3.

Затем прекращается вращение вала 6 карусели 5 и деталей 1. Высоковольтный источник напряжения смещения 8 отключается от вала 6 карусели 5. Нижняя часть 12 защитной капсулы 10 перемещается вверх и перекрывается с верхней частью 11 защитной капсулы 10. Приложением напряжения на магнетроны 3 и бомбардировкой поверхности их мишеней ионами аргона осуществляется очистка поверхности мишеней магнетронов 3 ее распылением. При этом исключается попадание на поверхности деталей 1 частиц, отрываемых от поверхности мишеней магнетронов 3.Then the rotation of the shaft 6 of the carousel 5 and parts 1 stops. The high-voltage source of bias voltage 8 is disconnected from the shaft 6 of the carousel 5. The lower part 12 of the protective capsule 10 moves up and overlaps with the upper part 11 of the protective capsule 10. By applying voltage to the magnetrons 3 and bombarding their surface of targets by argon ions, the surface of magnetron targets 3 is cleaned by its sputtering. This eliminates the ingress of particles on the surface of parts 1 detached from the surface of the magnetron 3 targets.

По истечении 5-10 минут после очистки поверхности мишеней магнетронов 3 и наступлении стабилизации процесса их распыления, нижняя часть 12 защитной капсулы 10 перемещается вниз, открывая детали 1. Вал 6 карусели 5 начинает вращение, к нему подключается низковольтный источник напряжения смещения 9 и производится нанесение покрытий на поверхности деталей 1.After 5-10 minutes after cleaning the surface of the magnetron 3 targets and the stabilization of the process of their sputtering occurs, the lower part 12 of the protective capsule 10 moves down, revealing parts 1. The shaft 6 of the carousel 5 starts rotation, a low-voltage bias voltage source 9 is connected to it, and application is made coatings on the surface of parts 1.

При необходимости получения соединений из окислов, нитридов, карбидов и карбонитридов используется смесь аргона с добавлением реакционных газов (азот, углерод, кислород и т.п.). По истечении 5-10 минут после очистки поверхности мишеней магнетронов 3 с использованием плазменного эмиссионного контроля производится настройка реактивного режима напыления. Вал 6 карусели 5, перекрытые верхняя 11 и нижняя 12 части защитной капсулы 10 остаются неподвижными. Низковольтный источник напряжения смещения 9 подключается к валам 13 и 16 верхней 11 и нижней 12 частей защитной капсулы 10, карусель 5 электрически изолирована. В вакуумную камеру 2 через систему газонапуска 21 подается рабочий газ аргон до давления 2·10-1 Па, и при напряжении смещения 50÷150 В включаются и выводятся на рабочий режим магнетроны 3. Производится нормировка оптического сигнала излучения основного металла мишеней магнетронов 3, и поддерживается необходимый уровень снижения этого сигнала в результате напуска реакционного газа, поступающего через систему газонапуска 21 и вступающего в реакцию с распыленным материалом мишеней магнетронов 3. После наступления стабилизации процесса распыления мишеней магнетронов 3, низковольтный источник напряжения смещения 9 отключается от валов 13 и 16 верхней 11 и нижней 12 частей защитной капсулы 10, нижняя часть 12 защитной капсулы 10 перемещается вниз, открывая детали 1. Вал 6 карусели 5 начинает вращение, к нему подключается низковольтный источник напряжения смещения 9, и производится нанесение покрытий на поверхности деталей 1.If it is necessary to obtain compounds from oxides, nitrides, carbides and carbonitrides, a mixture of argon with the addition of reaction gases (nitrogen, carbon, oxygen, etc.) is used. After 5-10 minutes after cleaning the surface of the magnetron 3 targets using plasma emission control, the reactive spraying mode is set. The shaft 6 of the carousel 5, the overlapped upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10 remain stationary. The low-voltage bias voltage source 9 is connected to the shafts 13 and 16 of the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10, the carousel 5 is electrically isolated. The argon working gas is supplied to the vacuum chamber 2 through the gas inlet system 21 to a pressure of 2 · 10 -1 Pa, and at a bias voltage of 50 ÷ 150 V the magnetrons 3 are turned on and put into operation mode 3. The optical signal of the radiation of the base metal of the magnetron 3 targets is normalized, and the necessary level of reduction of this signal is maintained as a result of the inlet of the reaction gas entering through the gas inlet system 21 and reacting with the sprayed material of the magnetron targets 3. After stabilization of the process, it is sprayed I have magnetron targets 3, a low-voltage source of bias voltage 9 is disconnected from the shafts 13 and 16 of the upper 11 and lower 12 parts of the protective capsule 10, the lower part 12 of the protective capsule 10 moves down, revealing parts 1. The shaft 6 of the carousel 5 starts rotation, the low-voltage is connected to it bias voltage source 9, and coating is applied to the surface of parts 1.

Использование изобретения позволяет повысить качество покрытий за счет защиты поверхностей деталей от привносимых дефектов в момент откачки вакуумной камеры, а также от осаждения нежелательных пленок при проведении процессов настройки режимов работы источников распыляемого материала, ионной очистки их мишеней и реактивного режима напыления.Using the invention allows to improve the quality of coatings due to the protection of surfaces of parts from introduced defects at the time of evacuation of the vacuum chamber, as well as from the deposition of unwanted films during the process of setting the operating modes of the sources of sprayed material, ion cleaning of their targets and reactive spraying mode.

Claims (1)

Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей, содержащая вакуумную камеру, внутри корпуса которой установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N≥1, ионный источник, карусель, установленная на валу с возможностью вращения, на которой размещен, по меньшей мере, один держатель детали, выполненный с возможностью вращения детали вокруг собственной оси держателя, параллельной оси вращения карусели, проходящей в центре вакуумной камеры, высоковольтный источник напряжения смещения, низковольтный источник напряжения смещения и система напуска газа, отличающаяся тем, что она снабжена расположенной внутри корпуса вакуумной камеры защитной капсулой, выполненной из металла в виде перекрытых с образованием технологического зазора верхней и нижней частей с боковыми стенками в форме поверхностей вращения, штангой, закрепленной на карусели, многопозиционным электрическим переключателем, расположенным с внешней стороны корпуса вакуумной камеры, при этом верхняя часть защитной капсулы выполнена с верхним глухим торцом и с расположенным на нем электрически изолированным узлом, и валом, выполненным полым, а нижняя часть защитной капсулы выполнена с нижним глухим торцом и с расположенным на нем электрически изолированным стыковочным узлом для зацепления со штангой и валом, при этом карусель и держатель расположены внутри верхней части защитной капсулы, а нижняя часть защитной капсулы предназначена для расположения в ней деталей, при этом магнетроны и ионный источник установлены по периметру защитной капсулы, причем вал верхней части защитной капсулы установлен в верхней части корпуса вакуумной камеры и жестко соединен с валом карусели, расположенным в электрически изолированном узле, а вал нижней части защитной капсулы установлен в нижней части корпуса вакуумной камеры и соединен с приводом возвратно-поступательного движения, при этом оси вращения верхней и нижней частей защитной капсулы, валов верхней и нижней частей защитной капсулы, штанги, электрически изолированного узла, электрически изолированного стыковочного узла совпадают с осью вращения карусели, а многопозиционный электрический переключатель выполнен с возможностью переключения высоковольтного и низковольтного источников напряжения смещения с вала карусели на вал верхней части защитной капсулы и вал нижней части защитной капсулы. Installation for coating on the surface of parts containing a vacuum chamber, inside the housing of which is installed at least one source of atomized material, made in the form of N magnetrons, where N is an integer and N≥1, an ion source, a carousel mounted on a shaft rotatable, on which at least one part holder is arranged, capable of rotating the part about its own axis of the holder parallel to the axis of rotation of the carousel, passing in the center of the vacuum chamber, a high-voltage source infrared bias voltage, low-voltage bias voltage source and gas inlet system, characterized in that it is equipped with a protective capsule located inside the vacuum chamber body made of metal in the form of overlapping upper and lower parts with a technological gap with side walls in the form of rotation surfaces, a rod mounted on the carousel with a multi-position electric switch located on the outside of the housing of the vacuum chamber, while the upper part of the protective capsule is made with an upper blind end and with an electrically isolated assembly located on it, and a hollow shaft, and the lower part of the protective capsule is made with a lower blind end and with an electrically isolated docking assembly located on it for engagement with the rod and shaft, while the carousel and holder located inside the upper part of the protective capsule, and the lower part of the protective capsule is intended for the location of parts in it, while the magnetrons and the ion source are installed around the perimeter of the protective capsule, and the shaft is upper parts of the protective capsule is installed in the upper part of the vacuum chamber housing and is rigidly connected to the carousel shaft located in the electrically isolated unit, and the shaft of the lower part of the protective capsule is installed in the lower part of the vacuum chamber housing and is connected to the reciprocating drive, while the axis of rotation of the upper and the lower parts of the protective capsule, the shafts of the upper and lower parts of the protective capsule, rod, electrically isolated node, electrically isolated docking node coincide with the axis of rotation of the carousel whether a multi electrical switch configured to switch high and low voltage source with the bias voltage of the carousel shaft on the shaft upper portion of the protective capsule and the lower shaft portion of the protective capsule.
RU2015122238/02A 2015-06-10 2015-06-10 Apparatus for applying coatings on surfaces of parts RU2595187C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122238/02A RU2595187C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Apparatus for applying coatings on surfaces of parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122238/02A RU2595187C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Apparatus for applying coatings on surfaces of parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595187C1 true RU2595187C1 (en) 2016-08-20

Family

ID=56697491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015122238/02A RU2595187C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Apparatus for applying coatings on surfaces of parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595187C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664350C1 (en) * 2017-06-14 2018-08-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for setting the magnetic spray of the composite target
RU2677032C1 (en) * 2017-12-26 2019-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for sputter deposition of the composite target
RU2705839C1 (en) * 2019-01-18 2019-11-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакуумные ионно-плазменные технологии" (ООО НПП "ВИП-технологии") Vacuum ion-plasma plant for applying coatings on surface of metal intravascular stents, mainly from titanium oxynitride

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073168A (en) * 1998-07-07 2000-03-07 Techno Coat Oberflaechentechnik Gmbh Multilayer pvd film forming apparatus for substrate and method therefor
RU2385967C2 (en) * 2005-10-07 2010-04-10 Тохоку Юниверсити Apparatus of magnetron sputtering
RU100519U1 (en) * 2010-06-09 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") INSTALLATION FOR APPLICATION OF NANOCOMPOSITE COATINGS ON PLANE SURFACES OF THE PARTS (OPTIONS)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073168A (en) * 1998-07-07 2000-03-07 Techno Coat Oberflaechentechnik Gmbh Multilayer pvd film forming apparatus for substrate and method therefor
RU2385967C2 (en) * 2005-10-07 2010-04-10 Тохоку Юниверсити Apparatus of magnetron sputtering
RU100519U1 (en) * 2010-06-09 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") INSTALLATION FOR APPLICATION OF NANOCOMPOSITE COATINGS ON PLANE SURFACES OF THE PARTS (OPTIONS)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664350C1 (en) * 2017-06-14 2018-08-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for setting the magnetic spray of the composite target
RU2677032C1 (en) * 2017-12-26 2019-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for sputter deposition of the composite target
RU2705839C1 (en) * 2019-01-18 2019-11-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакуумные ионно-плазменные технологии" (ООО НПП "ВИП-технологии") Vacuum ion-plasma plant for applying coatings on surface of metal intravascular stents, mainly from titanium oxynitride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9082595B2 (en) Sputtering apparatus
RU2595187C1 (en) Apparatus for applying coatings on surfaces of parts
Boxman et al. Vacuum arc deposition devices
US6113752A (en) Method and device for coating substrate
RU2425173C2 (en) Installation for combined ion-plasma treatment
US20100276283A1 (en) Vacuum coating unit for homogeneous PVD coating
KR20110088549A (en) Thermal spray coatings for semiconductor applications
JP2007224419A (en) Sputtering using cooled target
CA2846177A1 (en) Low pressure arc plasma immersion coating vapor deposition and ion treatment
US3524426A (en) Apparatus for coating by thermal evaporation
CN112159967B (en) Ion beam deposition equipment for infrared metal film and film deposition method
WO2017070488A1 (en) Deposition system with integrated cooling on a rotating drum
JP2005048260A (en) Reactive sputtering method
JP2009531545A (en) Coating equipment
US6756596B2 (en) Filtered ion source
RU2693229C1 (en) Apparatus for applying ion-plasma coatings on blisk blades
JP2002371351A (en) Film forming apparatus
RU2691166C1 (en) Method of applying protective coatings and device for its implementation
CN102296274B (en) Shielding device for cathode arc metal ion source
JP5619028B2 (en) Vacuum deposition apparatus and maintenance method thereof
JP7108347B2 (en) Deposition equipment
RU2584196C2 (en) Vacuum unit for sputtering films with ablation chamber
EP2597174B1 (en) Vapor deposition of ceramic coatings
RU2653399C2 (en) Method of amorphous oxide of aluminum coating by reactive evaporation of aluminum in low pressure discharge
TW202031918A (en) Sputtering film forming apparatus, sputtering film forming method therefor, and compound thin film

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20161109