початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2214477
ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ НАПИЛЕННЯ покриттів

Ім'я заявника: Дочірнє державне підприємство "Інститут ядерної фізики" Національного ядерного центру Республіки Казахстан (KZ)
Ім'я винахідника: Тулеушев Аділ Жіаншаховіч (KZ); Лісіцин Володимир Миколайович (KZ); Тулеушев Юрій Жіаншаховіч (KZ); Володін Валерій Миколайович (KZ); Кім Світлана Миколаївна (KZ)
Ім'я патентовласника: Дочірнє державне підприємство "Інститут ядерної фізики" Національного ядерного центру Республіки Казахстан (KZ)
Адреса для листування: 480082, Республіка Казахстан, м.Алмати, вул. Ібрагімова, 1, ІЯФ НЯЦ РК, директору К.К.Кадиржанову
Дата початку дії патенту: 2002.01.17

Винахід відноситься до виготовлення покриттів з металів на виробах різного призначення і може бути використано в електротехнічної, радіотехнічної, ювелірної та інших галузях промисловості. Установка включає вакуумну камеру, розпилювачі мішеней-катодів, не менше двох, з анодними блоками, пристрої для евакуації та регулювання подачі газу, пристосування, на якому кріплять власники, і пристрій для обертання пристосування. Тримачі для підкладок обертаються в одному напрямку, а пристосування обертається в іншому напрямку. Розпилювачі мішеней-катодів розташовані таким чином, що їх осьові лінії утворюють кут не більше 90 ^o і зміщені по висоті один щодо одного. Внутрішня поверхня камери забезпечена помилковими стінками. Тримачі підкладок виконані у вигляді призм. Кожна грань призм прозора не менше ніж на 75%. Підкладки і анодні блоки розпилювачів гальванічно пов'язані між собою і з позитивним електродом. Мішені-катоди і помилкові стінки гальванічно пов'язані з негативним електродом. Між пристосуванням для кріплення тримачів і пристроєм для його обертання встановлений екран, гальванічно ізольований від камери. Пристрій формує зміцнені покриття у всій поверхні підкладок, включаючи і тильну сторону.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області виготовлення покриттів з металів на виробах різного призначення і може бути використано в електротехнічної, радіотехнічної, ювелірної та інших галузях промисловості.

Відома установка для осаджування напиленням прозорого електропровідного покриття (патент Японії 6099803, кл. З 23 З 14/34, 1998), що містить двостінні циліндричну камеру, на бічних внутрішньої і зовнішньої стінках якої розташовані попарно протилежні мішені магнетронних розпилювачів. По центру камери розташований обертається держатель підкладок. На траєкторії переміщення підкладок між мішенями розташована рухома заслінка, на якій з боку, протилежного мішені, розташований нагрівач. Камера з'єднана з вакуумируют пристроєм і пристроєм для подачі в камеру неактивного газу. Недоліком установки є неможливість виготовлення зміцнених покриттів як таких, а й неповнота покриттів на тильних сторонах підкладок, що не звернених до мішенях.

Відомо і пристрій для напилення (покриттів) (заявка Японії 63-65069, кл. З 23 З 14 / 34,1989), в якому для отримання плівки магнітного матеріалу, що має однорідну товщину, підкладки на тримачі поміщають у вакуумну камеру, заповнену аргоном при низькому тиску, і організовують магнетронний розряд між ними і мішенню, в результаті якого частинки мішені осідають на поверхні підкладки. Для забезпечення рівномірності покриття перед робочою поверхнею мішені утворюють магнітне поле. Паралельні поверхні магнітного поля утворюють і перед підкладками за допомогою постійних магнітів. Тримач мішеней обертається навколо своєї осі разом з підкладками, які додатково обертаються навколо власних осей. Пристрою і властиві труднощі з отриманням покриттів по всій поверхні підкладок внаслідок екранування поверхні одних підкладок іншими при проходженні потоку розпорошених частинок, особливо, при збільшенні кількості підкладок.

Найбільш близькою по технічній сутності до заявляється є установка для напилення (заявка Японії 63-65071, кл. З 23 З 14/34, Н 01 L 21/285, 1989), що включає вакуумну камеру, магнетронні розпилювачі мішеней, пристрої для евакуації та регулювання подачі газу, в якій для отримання однорідних по товщині плівок на поверхні підкладки, зверненої до мішені, тримачі для підкладок обертаються навколо осей в напрямку проти годинникової стрілки, при цьому пристосування, на якому кріплять зазначені власники, обертається за допомогою пристрою навколо осі в напрямку по годинниковою стрілкою. У цьому пристрої і неможливо отримання покриття з обох сторін підкладок через екранування поверхні одних підкладок іншими. Крім того, установка не дозволяє зміцнити отримані покриття, що буває важливим при роботі з металами малої твердості, такими як дорогоцінні.

Технічний результат винаходу полягає в формуванні зміцнених покриттів по всій поверхні підкладок, включаючи тильну сторону.

Зазначений результат досягається в установці для напилення покриттів, що включає вакуумну камеру, розпилювачі мішеней-катодів з анодними блоками, пристрої для евакуації та регулювання подачі газу, тримачі для підкладок, що обертаються в одному напрямку, пристосування, на якому кріплять зазначені власники, що обертається в іншому напрямку , і пристрій для обертання пристосування, в якому розпилювачі мішеней, не менше двох, розташовані таким чином, що їх осьові лінії утворюють кут не більше 90 ^o і зміщені по висоті один щодо одного, внутрішня поверхня камери забезпечена помилковими стінками, власники підкладок виконані у вигляді призм, кожна грань яких прозора не менше, ніж на 75%, при цьому підкладки і анодні блоки розпилювачів гальванічно пов'язані між собою і з позитивним електродом, мішені-катоди і помилкові стінки - з негативним електродом, а між пристосуванням для кріплення тримачів і пристроєм для його обертання встановлений екран, гальванічно ізольований від камери.

Суть винаходу полягає в наступному

Гальванічна зв'язок підкладок і анодних блоків розпилювачів між собою і з позитивним електродом, мішеней-катодів і помилкових стінок - з негативним електродом забезпечує співіснування магнетронного розряду і тліючого розряду, в результаті якого відбувається одночасне розпилення мішеней-катодів і помилкових стінок і співосадження розпорошеного матеріалу на підкладках . У зв'язку з тим, що швидкість розпилення неправдивих стінок у 10 ³ -10 ⁴ разів менше швидкості розпилення мішені-катода, досягається ефект мікролегування покриття елементами, що входять до складу матеріалу помилкових стінок. Мікролегування покриття (наприклад з дорогоцінних металів та їх сплавів) малими кількостями (до 5 · 10 ^-3 мас.%) Елементів (наприклад, хрому та заліза при виконанні помилкових стінок з легованої сталі) викликає дисперсійне твердіння покриття, при якому легуючі добавки витісняються на межзеренное кордону, чим досягається зміцнення покриття.

Розміщення розпилювачів мішеней, не менше двох, осьові лінії яких утворюють кут не більше 90 ^o і зміщені по висоті один щодо одного, забезпечує перекриття частини поверхні неправдивих стінок магнітними полями розпилювачів мішеней-катодів і переважне їх розпорошення в тліючому розряді. Кут, більший ніж 90 ^o, між осьовими лініями двох розпилювачів не призводить до накладенню силових ліній магнітних полів, що зменшує ступінь розпилення неправдивих стінок і погіршує ефект мікролегування і тим самим знижує ступінь зміцнення покриття. Зсув осьових ліній розпилювачів по висоті направлено на підвищення рівномірності підведення розпорошеного матеріалу мішеней до поверхні підкладок з усіх боків, особливо при великій кількості їх і екранування ними один одного.

На досягнення більшої доступності поверхні підкладок, включаючи їх тильну сторону, направлено виготовлення власників у вигляді призм, межі яких прозорі більш, ніж на 75%. Менша величина прозорості конструкції власників підкладок знижує доступність поверхні підкладок для проходження і осадження потоку розпорошеного матеріалу мішеней-катодів і помилкових стінок внаслідок екранування поверхні одних підкладок іншими і самими власниками підкладок.

Наявність гальванічно ізольованого від камери екрану між пристосуванням для кріплення тримачів і пристроєм для його обертання грає роль електростатичного дзеркала, що запобігає потраплянню плазми і розпорошеного матеріалу в систему евакуації та відведення останнього із зони формування покриття.

Викладене забезпечує досягнення технічного результату - формування зміцнених покриттів по всій поверхні підкладок, включаючи тильну сторону.

Схема установки приведена на фіг.1 і фіг.2 (в плані). Установка являє собою вакуумну камеру 1, всередині якої розміщені розпилювачі мішеней-катодів 2 з анодними блоками 3, пристрої для евакуації 4 і регулювання подачі газу 5, власники 6 для підкладок 7, що обертаються в одному напрямку, пристосування 8, на якому кріплять зазначені власники 6 , що обертається в іншому напрямку, і пристрій для обертання пристосування 9. у вакуумній камері 1 виконані неправдиві стінки 10. Осьові лінії 11 розпилювачів мішеней-катодів 2 зміщені по висоті і утворюють (в плані) кут не більше 90 ^o. Підкладки 7 пов'язані гальванічно між собою, анодними блоками 3 і позитивним електродом, мішені-катоди 2 розпилювачів - між собою, помилковими стінками 10 і негативним електродом. Між пристосуванням 8 і пристроєм 9 розташований екран 12.

Установка працює в такий спосіб. Попередньо підкладки 7 розміщують на власниках 6 у вакуумній камері 1. Потім з камери 1 через систему евакуації газів 4 відкачують повітря до робочого тиску. Через систему регулювання витрати газу 5 подають плазмообразующий газ - аргон. За допомогою пристрою 9 пристосуванню 8 надають обертання, при цьому пристосування 8 обертається в одну сторону, власники 6 з підкладками 7 обертаються в іншу сторону. Подачею електричної потужності на електроди організують магнетронний розряд розпилювачів мішеней-катодів 2. Через гальванічного зв'язку анодних блоків 3 і підкладок 7 на останніх підтримується напруга зсуву, рівне анодному. При цьому частина розпорошеного матеріалу мішеней-катодів 2, досягаючи поверхні підкладок 7, осідає на них, частина - внаслідок великої прозорості граней власників 6 проходить далі і осідає на сторонах далі розташованих підкладок 7, в тому числі і тильних. Внаслідок обертання власників 6 і закріплених на них підкладок 7 всі сторони останніх в процесі напилення будуть звернені до потоку розпорошеного матеріалу, тобто формування покриття буде здійснено з усіх боків. При цьому через гальванічного зв'язку мішеней-катодів 2 з помилковими стінками 10 одночасно з магнетронним розрядом буде співіснувати тліючий розряд, розпилюючи неправдиві стінки 10 з малою швидкістю. Одночасне співосадження матеріалу стінок 10 з матеріалом мішеней-катодів 2 обумовлює микролегирование покриття і зміцнення його внаслідок твердіння. При цьому розміщення осей 11 розпилювачів під кутом один до одного і зміщеними по висоті сприяє поліпшенню підведення розпорошених матеріалів до поверхні підкладок 7 і отримання покриття з усіх боків. Присутність екрану 12, гальванічно не пов'язаного з камерою 1, запобігає виведення частини розпорошених матеріалів з камери 1, де відбувається формування покриття.

Установка використана для формування покриттів з дорогоцінних металів та їх сплавів. Кілька прикладів наведені нижче.

Приклад 1. Напилювання золота з вмістом 99,99 мас.% Основного елемента здійснювали на підкладки у вигляді латунних дисків діаметром 36 мм. Підкладки були закріплені на власниках, виконаних у вигляді тригранних призм з прозорістю кожній грані 78%. Помилкові стінки вакуумної камери виконані з легованої хромом стали 12Х18Н10Т. При цьому дві мішені-катода були з'єднані з помилковими стінками і заземлені. Диски, закріплені на тримачі, були гальванічно пов'язані з анодними блоками розпилювачів і позитивним електродом. Напруга, що подається на анодні блоки, становило 500-550 В при потужності, що підводиться до кожного магнетрону 0,3-0,4 кВт. Кут осей розпилювачів становив 45 ^o, зсув по висоті 36 мм. При веденні процесу спостерігалося співіснування магнетронного розряду на мішені і тліючого розряду між підкладками і помилковими стінками, виконаними з легованої сталі. В результаті напилення отримані зміцнені покриття товщиною 1-1,5 мкм з вмістом 6 · 10 ^-4 мас.% Хрому і 2 · 10 ^-3 мас.% Заліза, при цьому товщина покриття на тильній стороні становила 60-70% від товщини покриття на лицьовій стороні підкладки. При випробуванні покриття на зносостійкість остання знайдена в 1,5-2 рази більшою у порівнянні з такою без мікролегування.

Приклад 2. Напилювання срібла з вмістом 99,99 мас.% Основного елемента здійснювали на мідні підкладки у вигляді прямокутників 15 · 30 мм. Підкладки були закріплені на власниках, виконаних у вигляді тригранних призм з прозорістю кожній грані 75%. Помилкові стінки вакуумної камери виконані з легованої хромом стали 12Х18Н10Т. При цьому дві мішені-катода були з'єднані з помилковими стінками і заземлені. Положки, закріплені на тримачі, були гальванічно пов'язані з анодними блоками розпилювачів і позитивним електродом. Напруга, що подається на анодні блоки, становило 400-500 В при потужності, що підводиться до кожного магнетрону 0,4 кВт. Кут осей розпилювачів становив 90 ^o, зсув по висоті 50 мм. При веденні процесу спостерігалося співіснування магнетронного розряду на мішені і тліючого розряду між підкладками і помилковими стінками, виконаними з легованої сталі. Отримано покриття товщиною 1,5-3,0 мкм з вмістом 2 · 10 ^-4 мас.% Хрому і 1 · 10 ^-3 мас. % Заліза, при цьому товщина покриття на тильній стороні становила 50-60% від товщини покриття на лицьовій стороні підкладки. При випробуванні покриття на зносостійкість остання знайдена в 1,7-2,3 рази більшою у порівнянні з такою без мікролегування.

Приклад 3. Напилювання покриття на вироби неправильної форми, габарити яких не перевищували 10х12х30 мм, виробляли розпиленням сплаву, що містить золота - 75 мас.%, Срібла - 8 мас.%, Решта мідь. Підкладки були закріплені на власниках, виконаних у вигляді тригранних призм з прозорістю кожній грані 82%. Помилкові стінки вакуумної камери виконані з легованої хромом стали 12Х18Н10Т. При цьому дві мішені-катода були з'єднані з помилковими стінками і заземлені. Диски, закріплені на тримачі, були гальванічно пов'язані з анодними блоками розпилювачів і позитивним електродом. Напруга, що подається на анодні блоки, становило 500-550 В при потужності, що підводиться до кожного магнетрону 0,3-0,4 кВт. Кут осей розпилювачів становив 60 ^o, зсув по висоті 60 мм. При веденні процесу спостерігалося співіснування магнетронного розряду на мішені і тліючого розряду між підкладками і помилковими стінками, виконаними з легованої сталі. При аналізі складу покриттів зазначено присутність до 5 · 10 ^-4 мас.% Хрому і (2-4) · 10 ^-3 мас.% Заліза. Товщина покриття на тильній стороні підкладок склала 80-85% від товщини покриття на лицьовій стороні. Випробування зносостійкості покриття показало збільшення її в 1,2-1,4 рази в порівнянні з такою без мікролегування.

У всіх випадках формування покриттів кількість розпорошеного матеріалу нижче екрана, що відокремлює пристосування для кріплення підкладок і пристрій для обертання, було незначним.

Таким чином, приклади використання установки і результати, викладені в них, свідчать про можливість виготовлення зміцнених покриттів з усіх боків підкладок довільної форми.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Установка для напилення покриттів, що включає вакуумну камеру, розпилювачі мішеней-катодів з анодними блоками, пристрої для евакуації та регулювання подачі газу, тримачі для підкладок, що обертаються в одному напрямку, пристосування, на якому кріплять зазначені власники, що обертається в іншому напрямку, і пристрій для обертання пристосування, яке відрізняється тим, що розпилювачі мішеней-катодів, не менше двох, розташовані таким чином, що їх осьові лінії утворюють кут не більше 90 ^o і зміщені по висоті один щодо одного, внутрішня поверхня камери забезпечена помилковими стінками, власники підкладок виконані у вигляді призм, кожна грань яких прозора не менше ніж на 75%, при цьому підкладки і анодні блоки розпилювачів гальванічно пов'язані між собою і з позитивним електродом, мішені-катоди і помилкові стінки - з негативним електродом, а між пристосуванням для кріплення тримачів і пристроєм для його обертання встановлений екран, гальванічно ізольований від камери.

Версія для друку
Дата публікації 02.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів