ES2349448T3 - Disposición de blanco. - Google Patents
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Abstract
Disposición de blanco con un elemento de soporte (10) en forma de tubo y un blanco cilíndrico hueco (20) que presenta un material del blanco, que comprende al menos un segmento de tubo (21) configurado en una sola pieza y que rodea, al menos por secciones, el elemento de soporte (10), en la que el elemento de soporte (10) y el segmento de tubo (21) están conectados entre sí parcialmente por unión del material por medio de al menos dos medios de compensación deformables plásticamente, caracterizada porque zonas (22) distanciadas entre sí de un espacio intermedio, previsto entre el blanco (20) y el elemento de soporte (10), están rellenas con soldadura (24), especialmente soldadura blanda.
Description
La invención se refiere a una disposición de blanco con un elemento de soporte en forma de tubo y un blanco cilíndrico hueco que presenta un material del blanco, que comprende al menos un segmento de tubo configurado en una sola pieza y que rodea, al menos por secciones, al elemento de soporte.
Se conocen, en principio, tales disposiciones de blanco, que se designan también como blanco de atomización o blanco de pulverización catódica. Se emplean como fuente de material, por ejemplo en el recubrimiento de capa fina de sustratos de superficies grandes por medio de atomización catódica o pulverización catódica. El recubrimiento de capa fina por medio de tales disposiciones de blanco se aplica, por ejemplo, para la fabricación de capas de aislamiento térmico o capas de protección solar sobre vidrio plano o láminas de plástico.
En las disposiciones de blanco del tipo mencionado al principio se configura problemática la fijación del blanco en el elemento de soporte. Esto se aplica especialmente para aquellas disposiciones de blanco, en las que el soporte no se aplica directamente a través de un proceso de fundición o a través de un procedimiento de inyección térmica sobre el elemento de soporte, por ejemplo porque el material del blanco se sublimaría durante la fundición o inyección térmica.
Así, por ejemplo, se conocen dispositivos de blanco, en las que el blanco está fijado con la ayuda de elementos de sujeción elásticos por aplicación de fuerza en el elemento de soporte. Sin embargo, por medio de una unión por aplicación de fuerza de este tipo solamente se consigue una disipación moderada de calor entre el blanco y el elemento de soporte.
Se podría conseguir una disipación mejorada del calor a través de una conexión por unión del material de toda la superficie entre el blanco y el elemento de soporte. Tales conexiones por unión del material de toda la superficie de este tipo se emplean, por ejemplo, en blancos planos, en los que un segmento de blanco plano es fijado en una placa de soporte por medio de una capa de soldadura continua. De una manera correspondiente, de esta forma se puede aplicar un segmento de blanco semicilíndrico en un elemento de soporte en forma de tubo.
Sin embargo, para disposiciones de blanco, en las que el blanco está formado por al menos un segmento de tubo, no son adecuadas conexiones estañadas por unión del material en toda la superficie. Puesto que los elementos de soporte de disposiciones de blanco en forma de tubo presentan, por ejemplo, un material metálico y los segmentos de tubo del blanco presentan un material de cerámica, los elementos de soporte y los segmentos de tubo poseen coeficientes de expansión térmica que se
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diferencias en una medida significativa unos de los otros. En virtud de la diferencia resultante en la dilatación térmica del elemento de soporte y el segmento de tubo y debido a la fragilidad del material de cerámica, no sólo existe el peligro de un aflojamiento de la unión entre el elemento de soporte y el segmento de tubo, sino también el peligro de un daño de los segmentos de tubo.
Para compensar los coeficientes de expansión diferentes entre material metálico y material cerámico, se ha considerado también un encolado del elemento de soporte y el segmento de tubo por medio de un adhesivo deformable plásticamente. Aparte de que un adhesivo de este tipo no dispone de propiedades de conducción térmica suficientemente altas, una unión fiable de dos piezas a unir requiere, además, la aplicación de una cierta presión sobre las piezas a unir. Por lo tanto, una unión del elemento de soporte y del segmento de blanco se podría contemplar para disposiciones de blanco con segmentos de blanco planos o semicilíndricos. Sin embargo, en virtud de la rigidez tanto del segmento de tubo como también del elemento de soporte y debido a la disposición coaxial del elemento de soporte y el segmento de tubo, un adhesivo insertado entre el elemento de soporte y el segmento de tubo, visto en dirección radial, no puede ser impulsado. Por lo tanto, en la práctica a penas se puede realizar un encolado el elemento de soporte y el segmento de blanco en disposiciones de blanco con segmentos de blanco en forma de tubo.
El documento EP-A-1561836 publica un procedimiento para la fabricación de una disposición de blanco, en el que un blanco (22, 24) cerámico cilíndrico hueco y un elemento de soporte en forma de tubo se conectan entre sí parcialmente por unión del material a través de medios de compensación deformables plásticamente.
El documento US5653856 publica una disposición de blanco con un blanco tubular ITO con un recudimiento y una secuencia de capas de níquel, cobre y soldadura blanda entre el elemento de soporte y el blanco.
La invención tiene el problema de crear una disposición de blanco del tipo mencionado al principio, en el que el elemento de soporte y el blanco están unidos entre sí de manera sencilla y fiable y al mismo tiempo se garantiza una transmisión de calor mejorada entre el blanco y el elemento de soporte.
El problema se soluciona de acuerdo con la invención por medio de una disposición de blanco con las características de la reivindicación 1 así como por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 y un segmento de tubo según la reivindicación 13.
Puesto que el elemento de soporte y el segmento de tubo o bien los segmentos
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de tubo del blanco de acuerdo con la invención con están en contacto directo entre sí, sino que están unidos entre sí a través de medios de compensación deformables plásticamente, las piezas a unir, es decir, el elemento de soporte y el blanco, en el caso de un calentamiento, por ejemplo durante un proceso de pulverización catódica, se pueden dilataren diferente medida de acuerdo con sus diferentes coeficientes de expansión térmica, sin que en este caso se produzcan tensiones en el material del blanco, que pudieran conducir a un daño del blanco, por ejemplo a grietas en el material del blanco. A través de los medios de compensación deformables plásticamente se igualan o bien se compensan en cierto modo diferentes dilataciones térmicas del elemento de soporte y el blanco.
Al mismo tiempo, a través de la conexión por unión del material de los medios de compensación tanto con el blanco como también con el elemento de soporte se consigue una transmisión de calor mejorada, en comparación con variantes de unión por aplicación de fuerza, entre el blanco y el elemento de soporte. De esta manera, el calor introducido en el blanco durante el proceso de pulverización catódica puede ser desviado a través de la conexión por unión del material hasta diez veces mejor hacia el elemento de soporte que a través de una unión por aplicación de fuerza.
Esto permite un empleo de la disposición de blanco en los llamados procesos de pulverización de alta potencia, es decir, por lo tanto, una utilización de la disposición de blanco durante la pulverización catódica con elevadas densidades de potencia y especialmente tensiones elevadas. Además, la conexión por unión del material posibilita también un aprovechamiento elevado del blanco de hasta el 80 %, puesto que no existe el peligro de que partes del blanco puedan ir a parar a la instalación de pulverización catódica en el caso de densidad residual demasiado reducida en caso de fallo justificado por ello. Ambas cosas dan como resultado en último término una rentabilidad mejorada del procedimiento de pulverización catódica respectivo.
La expresión “parcialmente conectados entre sí” debe entenderse aquí en el sentido de que el elemento de soporte y el segmento de tubo no están unidos entre sí en toda la superficie, sino solamente por secciones. Por lo tanto, un intersticio que se encuentra entre el segmento de tubo y el elemento de soporte no está relleno totalmente por los medios de compensación. En su lugar, los medios de compensación establecen una conexión parcial entre el elemento de soporte y el blanco, es decir, que forman puentes limitados localmente, separados unos de los otros, entre las piezas a unir. De esta manera, se eleva en una medida considerable la capacidad de
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deformación de los medios de compensación y se puede compensar de manera especialmente eficaz la diferente dilatación térmica del blanco y del elemento de soporte.
Las configuraciones ventajosas de la invención se pueden deducir a partir de las reivindicaciones dependientes, de la descripción y del dibujo.
De acuerdo con una forma de realización preferida, los medios de compensación están libres de fundente. De esta manera, la disposición de blanco es especialmente bien adecuada para la utilización en una instalación de vacío, en la que, en principio, existe el peligro de una evaporación de sustancias volátiles, como por ejemplo fundentes.
Es especialmente ventajoso que los medios de compensación comprendan una soldadura y especialmente una soldadura blanda. La soldadura no sólo posee una conductividad térmica especialmente alta, sino que se puede deformar también especialmente bien plásticamente. Además, por ejemplo una soldadura de Sn posee un coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 24 · 10-6 K-1, en cambio ZnO presenta un coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 5,3 · 10-6 K-1 y el acero noble presenta un coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 16 · 10-6 K-1. Los medios de compensación que presentan soldadura de Sn pueden compensar de manera especialmente efectiva, por lo tanto, las diferentes dilataciones térmicas de un blanco de ZnO y de un elemento de soporte de acero noble. Además, la soldadura se puede procesar de forma especialmente sencilla, con lo que se simplifica, en general, la fabricación de la disposición de blanco.
Por lo demás, la soldadura se puede licuar de nuevo bajo alimentación de calor correspondiente, con lo que es posible separar la unión entre las piezas a unir y desprender el blanco desde el elemento de soporte. Un segmento de tubo dañado se puede sustituir, por lo tanto, fácilmente por un segmento de tubo no dañado. La separación del blanco y del elemento de soporte permite, además, una reutilización del elemento de soporte después de que el material del blanco ha sido consumido en un proceso de pulverización catódica o en varios procesos de pulverización catódica.
Las zonas distanciadas entre sí de un intersticio previsto entre el blanco y el elemento de soporte están rellenas con soldadura. Los medios de compensación están formados, por lo tanto, por puentes desuela limitados localmente, separados unos de los otros, que conectan parcialmente entre sí el blanco y el elemento de soporte. Los puentes de soldadura presentan una capacidad de deformación especialmente buena, con lo que se pueden compensar todavía mejor las tensiones
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inducidas por calor entre el blanco y el elemento de soporte.
Es especialmente ventajoso que la soldadura está prevista entre el blanco y proyecciones del elemento de soporte. A través de las proyecciones están predeterminadas zonas, en las que la soldadura conecta las piezas a unir entre sí.
Con preferencia, las proyecciones están distancias entre sí, vistas en dirección axial o radial y, en particular, vistas en dirección radial o axial, están dispuestas distribuidas esencialmente sobre toda la longitud del blanco. De esta manera, se pueden compensar especialmente bien, por una parte, las diferentes dilataciones en dirección axial de las piezas a unir. Por otra parte, se puede asegurar un acoplamiento térmico del blanco en el elemento de soporte sobre toda la longitud del soporte.
De manera más ventajosa, las proyecciones comprenden nervaduras que se extienden esencialmente en la dirección circunferencial del elemento de soporte. Tales proyecciones se pueden fabricar de manera especialmente sencilla, por ejemplo a través de la realización, por ejemplo por fresado o incisión, de escotaduras o ranuras alargadas en el elemento de soporte.
De acuerdo con una forma de realización, varias proyecciones del tipo de nervadura se extienden en ángulo recto con respecto al eje longitudinal del elemento de soporte. Con preferencia, las proyecciones se extienden en este caso en forma de anillo sobre toda la periferia del elemento de soporte. De manera alternativa o adicional, una proyección del tipo de nervadura se puede extender en forma de espiral alrededor del elemento de soporte. Una proyección de este tipo se puede configurar, por ejemplo, cortando una escotadura en forma de espiral a modo de una ranura roscada en el elemento de soporte. Tanto las proyecciones en forma de anillo como también las proyecciones en forma de espira posibilitan de manera sencilla la fabricación de disposiciones de blanco de longitud discrecional.
De manera más ventajosa, las escotaduras del elemento de soporte delimitadas por las proyecciones forman, en un estado de montaje previo la disposición de blanco un espacio de alojamiento para la soldadura. Durante el montaje de la disposición de blanco, por lo tanto, la soldadura no tiene que aplicarse de forma selectiva sobre las proyecciones, sino que se puede disponer, por ejemplo, en forma de un producto semiacabado, en las escotaduras. Por lo tanto, las escotaduras forman en cierto modo un depósito para la soldadura. De esta manera, se simplifica todavía más la fabricación de la disposición de blanco.
Con preferencia, unos medios de fijación están dispuestos entre el segmento de tubo y el elemento de soporte, para fijar y especialmente centrar el blanco en un
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estado de montaje previo con respecto al elemento de soporte. Por lo tanto, todavía antes de que el blanco y el elemento de soporte estén conectados entre sí por unión del material a través de la soldadura, se asegura a través de los medios de fijación un posicionamiento correcto de las piezas a unir relativamente entre sí. Esto facilita, por una parte, la fabricación de la disposición de blanco y garantiza, por otra parte, un asiento correcto del blanco sobre el elemento de soporte.
De manera alternativa, el blanco se puede central también sin medios de fijación con respecto al elemento de soporte aprovechando las diferentes dilataciones térmicas del blanco y del elemento de soporte.
De acuerdo con una forma de realización alternativa de la invención, los medios de compensación comprenden en cada caso un elemento de resorte. La conexión del elemento de soporte y el blanco no se realiza, por lo tanto, en esta variante de unión por medio de puentes de soldadura, sino a través de elementos de resorte conectados por unión del material con el elemento de soporte y el blanco. Esta variante de unión combina las ventajas de una unión por aplicación de fuerza con las de una conexión por unión del material. Así, por ejemplo, a través de la elasticidad de los elementos de resorte se consigue una compensación especialmente buena entre los diferentes coeficientes de expansión del elemento de soporte y del blanco y a través de la conexión por unión del material de los elementos de resorte tanto en el elemento de soporte como también en el blanco se consigue una desviación especialmente eficiente del calor desde el blanco hacia el elemento de soporte.
De manera más ventajosa, cada elemento de resorte está conectado por medio de una soldadura, especialmente soldadura blanda, por unión del material con el elemento de soporte y con el segmento de tubo. Como ya se ha mencionado anteriormente, la soldadura posee propiedades especialmente buenas de conducción de calor, de manera que se mejora todavía más el acoplamiento térmico del blanco en el elemento de soporte.
En el lado exterior del elemento de soporte pueden estar previstas escotaduras para los elementos de resorte. A través de las escotaduras se fijan los elementos de resorte ya en un estado de montaje previo en el elemento de soporte y se aseguran especialmente contra un desplazamiento axial con respecto al elemento de soporte. Esto facilita el acoplamiento del segmento de tubo o bien de los segmentos de tubo sobre el elemento de soporte.
De acuerdo con otra forma de realización, el blanco está metalizado en su lado interior y/o el elemento de soporte está metalizado en su lado exterior, especialmente
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en toda la superficie. Una metalización de este tipo asegura una unión por unión del material especialmente fiable entre las piezas a unir, especialmente cuando reutiliza una soldadura blanda libre de fundente como medio de compensación o como medio de unión para la unión de elementos de resorte con el blanco y el elemento de soporte y el blanco está constituido por un material cerámico, como por ejemplo ZnO. El blanco puede estar recubierto, por ejemplo, galvánicamente en su lado interior y el elemento de soporte puede estar estañado en su lado exterior.
Para prevenir que durante la fabricación de la conexión por unión del material del blanco y del elemento de soporte penetre soldadura fundida en el lado exterior del blanco, entre dos segmentos de tubo adyacentes puede estar previsto en cada caso un material de obturación, especialmente resistente al calor, por ejemplo un material de silicona.
Además, otro objeto de la invención es un procedimiento con las características de la reivindicación 9. A través del procedimiento de acuerdo con la invención se consiguen de manera correspondiente las ventajas mencionadas anteriormente.
De acuerdo con una forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, el elemento de soporte y el segmento de tubo se unen entre sí por medio de soldadura, especialmente una soldadura blanda y con preferencia por medio de una soldadura blanda libre de fundente.
Con preferencia, la soldadura se dispone, en un estado de montaje previo de la disposición de blanco, entre proyecciones del elemento de soporte, distanciadas unas de las otras y configuradas especialmente en forma de nervadura. Esto representa un método especialmente sencillo para la aplicación de la soldadura sobre el elemento de soporte. La soldadura se puede insertar, por ejemplo, como producto semiacabado en las escotaduras configuradas entre las proyecciones.
Para que la soldadura pueda establecer una conexión por unión del material entre el elemento de soporte y el blanco, debe licuarse. En este caso, es especialmente ventajoso que el blanco y el elemento de soporte sean girados de tal forma que la soldadura licuada se mueve, bajo la acción de fuerzas centrífugas y de fuerzas capilares, en el interior de intersticios configurados entre el blanco y proyecciones del elemento de soporte, para poner en contacto el blanco y el elemento de soporte.
A través de la rotación del blanco y el elemento de soporte se mueve la soldadura licuada, por lo tanto, desde una posición de montaje previo a una posición de montaje final, a saber, desde las escotaduras hasta los intersticios configurados
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entre las proyecciones y el blanco. Tan pronto como se ha desplazado sobre las proyecciones tanta soldadura que los intersticios entre las proyecciones y el blanco están totalmente llenos con soldadura, se pueden terminar la entrada de calor y la rotación de la disposición de blanco, para que se enfríe la soldadura y se pueda conectar por unión del material tanto con el blanco como también con las proyecciones del elemento de soporte.
Puesto que la soldadura penetra, en virtud de las fuerzas centrífugas y de las fuerzas capilares, en los intersticios entre las proyecciones y el soporte, se consigue de forma automática un posicionamiento correcto de la soldadura en las zonas previstas para la conexión por unión del material del blanco y del elemento de soporte. Esto simplifica la fabricación de la disposición de blanco y posibilita la fabricación de disposiciones de blanco de longitud discrecional. En este caso, no es necesario dejar que se funda o bien se solidifique la soldadura al mismo tiempo sobre toda la longitud de la disposición de blanco, sino que la disposición de blanco se mueve mover para la licuación de la soldadura a través de una fuente de calor configurada de forma correspondiente, por ejemplo un horno de circulación.
De acuerdo con una forma de realización de otro procedimiento, cada medio de compensación comprende un elemento de resorte, que se conecta a través de soldadura con el elemento de soporte y el segmento de tubo. A través de una entrada de calor correspondiente es posible fundir al mismo tiempo la soldadura que se encuentra entre los elementos de resorte y el elemento de soporte y la soldadura que se encuentra entre los elementos de resorte y el banco, para establecer la conexión por unión del material de los elementos de resorte con el elemento de soporte y el blanco.
De manera alternativa o adicional, los elementos de resorte se pueden conectar también antes del acoplamiento de los segmentos de tubo sobre el elemento de soporte ya por unión del material con el elemento de soporte. De esta manera, los elementos de resorte están fijados en el elemento de soporte y no se pueden desplazar en dirección axial durante el acoplamiento de los segmentos de tubo sobre el elemento de soporte. El mismo efecto se puede conseguir de manera alternativa o adicional previendo en el elemento de soporte unos alojamientos para los elementos de resorte.
Para mejorar la adhesión de la soldadura en el soporte o bien en el elemento de soporte –como ya se ha descrito anteriormente- se puede metalizar el segmento de tubo en su lado interior y/o en elemento de soporte en su lado exterior, especialmente
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en toda la superficie antes de la aplicación de la soldadura.
Otro objeto de la invención es, además, un segmento de tubo de acuerdo con la reivindicación 13.
El recubrimiento puede comprender, por ejemplo una capa que presenta Ni, una capa que presenta Cu y una capa que presenta SnPb. La capa de Ni dispone de una resistencia adhesiva especialmente buena a un material cerámico que presenta ZnO, mientras que la capa de Cu protege la capa de Ni contra corrosión y reduce la porosidad de la capa de SnPb. La capa de Cu se puede omitir también opcionalmente. En la capa de SnPb se trata de la capa funcional propiamente dicha, que proporciona una adhesión óptima de una soldadura libre de fundente en el segmento de tubo.
El material cerámico del segmento de tubo puede presentar ITO (óxido de estaño de indio).
A continuación se describe la invención simplemente a modo de ejemplo con la ayuda de formas de realización con referencia al dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra una sección longitudinal a través de una primera forma de realización de una disposición de blanco de acuerdo con la invención en un estado de montaje previo.
La figura 2 muestra una sección longitudinal a través de la disposición de blanco de la figura 1 durante la licuación de la soldadura.
La figura 3 muestra una sección longitudinal a través de la disposición de blanco de la figura 1 en un estado de montaje final.
La figura 4 muestra una sección transversal a través de un segmento de tubo del blanco de la disposición de blanco de la figura 1; y
La figura 5 muestra una sección longitudinal a través de una disposición de blanco en un estado de montaje final.
La disposición de blanco de acuerdo con la invención representada en la figura 1 comprende un elemento de soporte 10) en forma de tubo, que presenta un material metálico, como por ejemplo titanio, acero, especialmente acero noble, o cobre. La línea de puntos y trazos 12 representa el eje medio longitudinal del elemento de soporte 10. En su lado exterior, el elemento de soporte 10 está provisto con una capa de soldadura, por ejemplo una capa de estaño de soldar.
Además, en el lado exterior del elemento de soporte 10 están realizadas varias escotaduras 14 del tipo de ranura en el elemento de soporte 10, por ejemplo, a través de fresado o incisión. En el ejemplo de realización representado, las escotaduras 14 presentan una sección transversal redonda y en particular aproximadamente de forma
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semicircular, pero las escotaduras 14 pueden presentar, en principio, también una sección transversal redonda de forma no parcialmente circular o incluso una sección transversal angular.
Además, las escotaduras 14 se extienden en el ejemplo de realización representado transversalmente al eje medio longitudinal 12, es decir, en la dirección circunferencial del elemento de soporte 10 y, en concreto, respectivamente, a lo largo de toda la periferia del elemento de soporte 10. Las escotaduras 14 están configuradas con otras palabras en forma de ranura anular. De manera alternativa, una escotadura se puede extender también en forma de espiral, es decir, en forma de ranura roscada, alrededor del elemento de soporte. También son concebibles formas mixtas, en las que, vistas en dirección axial, varias escotaduras 14 están previstas, por secciones, en forma de ranura anular o bien está prevista una escotadura del tipo de ranura roscada.
Como se muestra en la figura 1, las escotaduras 14 están distanciadas entre sí de tal manera que por medio de dos escotaduras 14 adyacentes se forma, respectivamente, una proyección 16 dispuesta en medio. De acuerdo con la configuración de las escotaduras 14, también las proyecciones 16 se extienden en dirección circunferencial, es decir, transversalmente al eje medio longitudinal 12, a lo largo de toda la periferia del elemento de soporte 10. En el caso de una escotadura del tipo de ranura roscada, una proyección se extendería de manera correspondiente en forma de espiral alrededor del elemento de soporte.
Las distancias entre escotaduras 14 adyacentes están seleccionadas para que las proyecciones 16 presenten en su lado superior 18 que apunta hacia fuera, respectivamente, una zona de meseta aplanada 18. La anchura de la zona de meseta 18 puede ser en este caso aproximadamente la mitad de la anchura de las escotaduras 14.
Como se representa en la figura 1, la disposición de blanco comprende, además, un blanco cilíndrico 20, que está constituido por al menos un segmento de tubo 21 configurado en una sola pieza, que presenta un material del blanco, especialmente un material cerámico, como por ejemplo ZnO.
Cada segmento de tubo 21 presenta en su lado interior un recubrimiento metálico, por ejemplo un recubrimiento galvánico 19 (figura 4). El recubrimiento está constituido por tres capas consecutivas superpuestas, a saber, una capa interior 19a de Ni, una capa central 19b de Cu y una capa exterior 19c de SnPb, de manera que la capa central 19b también se puede omitir.
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Cada segmento de tubo 21 rodea el elemento de blanco 10 al menos por secciones. Si el blanco 20 está compuesto por varios segmentos de tubo 21, entonces entre dos segmentos de tubo 21 adyacentes está previsto en cada caso un material de obturación resistente al calor (no mostrado), por ejemplo, un material de silicona.
El diámetro interior de cada segmento de tubo 21 está adaptado al diámetro exterior del elemento de soporte 10 en la zona de las proyecciones 16 de tal forma que entre la zona de meseta 18 de cada proyección 16 y el lado interior del segmento de tubo 21 está configurado un intersticio 22. En el estado no caliente de la disposición de blanco, es decir, por ejemplo, a temperatura ambiente, los intersticios 22 pueden presentar una anchura del intersticio, que está en el intervalo de algunas centésimas de milímetro.
Para la conexión del elemento de soporte 10 y del blanco 20 están previstos varios medios de compensación deformables plásticamente que, en el ejemplo de realización representado en las figuras 1 a 3, están formados por una soldadura blanda 24 libre de fundente, que presenta, por ejemplo, SnIn o SnPb.
Para el montaje de la disposición de blanco, la soldadura blanda 24 es introducida en la escotadura 14, es decir, que es insertada como producto semiacabado en las escotaduras 14. A continuación se acoplan el segmento de tubo 21 o bien los segmentos de tubo 21 sobre el elemento de soporte 10 y se posicionan sobre las escotaduras 14 que reciben la soldadura blanda 24.
Como se indica en la figura 1, las escotaduras 14, vistas en dirección axial, están dispuestas distribuidas esencialmente sobre toda la longitud del blanco 20. Para la fijación y centrado del blanco 20 con respecto al elemento de soporte 10 en el estado de montaje previo mostrado en la figura 1, están dispuestos medios de fijación no representados, por ejemplo elementos de resorte, en aquellas escotaduras 14 que se encuentran en la zona de los extremos axiales del bien de cada segmento de tubo
21.
Para la conexión por unión del material del blanco 20 con el elemento de soporte 10 se licua la soldadura blanda 24, que está presente como producto semiacabado en las escotaduras 14, por medio de una entrada selectiva de calor, como se representa en la figura 2. El calentamiento de la soldadura blanda 24 se puede realizar, por ejemplo, en un horno de circulación, desde el exterior sobre el blanco 20 y/o desde el interior por medio de una fuente de calor que se puede insertar en el elemento de soporte 10 sobre el elemento de soporte 10.
Durante la fundición de la soldadura blanda 24, se calientan también el
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elemento de soporte 10 y el blanco 20. En virtud de este calentamiento, se dilatan el elemento de soporte 10 y el blanco 20 con diferente intensidad, con lo que se reduce la anchura de los intersticios 22 entre las proyecciones 16 del elemento de soporte 10 y el segmento de tubo 21 o bien los segmentos de tubo 21, por ejemplo sobre una anchura del intersticio de 0,05 mm a 0,1 mm.
Adicionalmente a la licuación de la soldadura blanda 24, el elemento de soporte 10 y el blanco 20 son desplazados en rotación en común alrededor del eje medio longitudinal 12. La rotación de la disposición de blanco se selecciona en este caso de tal forma que la soldadura blanda 24 licuada se mueve, en virtud de fuerzas centrífugas y fuerzas capilares fuera de las escotaduras 14 sobre las zonas de meseta 18 de las proyecciones 16 y se contrae en o junto a los intersticios 22. A través del material de obturación entre segmentos de tubo 21 adyacentes se impide que soldadura 24 fundida pueda llegar al lado exterior del blanco 20.
El calentamiento y la rotación de la disposición de blanco se mantienen hasta que se ha acumulado tanta soldadura 24 en los intersticios 22, que éstos están rellenos totalmente con soldadura. La soldadura 24 está ahora en contacto tanto con las zonas de meseta 18 de las proyecciones 16 del elemento de soporte 10 como también con el blanco 20 y de esta manera puentea el espacio intermedio entre el blanco 20 y el elemento de soporte 10.
A continuación se termina la alimentación de calor 26, de manera que la disposición de blanco se puede refrigerar, con preferencia bajo rotación continua. En virtud de esta refrigeración, se solidifica la soldadura blanda 24, de manera que se conecta al mismo tiempo por unión del material con el blanco 20 y el elemento de soporte 10.
Debido a las diferentes dilataciones térmicas del blanco 20 y del elemento de soporte 10 se incrementa de nuevo la distancia entre el blanco 20 y el elemento de soporte 10 durante la refrigeración de la disposición de blanco. Como se representa en la figura 3, la soldadura blanda 24 que se encuentra en los intersticios 22 se separa en este caso bajo la formación de puentes de soldadura o bien de gargantas de soldadura
28. A través de la capacidad de deformación plástica de las gargantas de soldadura 28 se evitan tensiones en el blanco 20, que se podrían producir en virtud de la diferente dilatación térmica de las piezas a unir 10, 20 durante la refrigeración en el blanco 20 y que podrían conducir a un daño del blanco 20.
El resultado es una disposición de blanco, cuyo blanco 20 está conectado a través de las gargantas 28 de soldadura blanda 24 deformables plásticamente por
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unión del material con el elemento de soporte 10. De esta manera, por una parte, ser consigue un acoplamiento térmico especialmente bueno del blanco 20 en el elemento de soporte 10 y, por otra parte, una fijación mecánica fiable del blanco 20 en el elemento de soporte 10, sin que exista en este caso el peligro de un daño del blanco 20 en virtud de tensiones, que podrían resultar a partir de la diferente dilatación térmica de las piezas a unir.
En la forma de realización alternativa a la invención representada en la figura 5, el blanco 20 formado por uno o varios segmentos de tubo 21 y el elemento de soporte 10 no están unidos entre sí por medio de gargantas de soldadura 24. En su lugar, la dilatación de diferente intensidad del elemento de soporte 10 y el blanco 20 durante el calentamiento de la disposición de blanco, por ejemplo durante un proceso de pulverización catódica, se compensa por medio de elementos de resorte 30, que están dispuestos entre el elemento de soporte 10 y el segmento de tubo 21 o bien los segmentos de tubo 21. Los elementos de resorte 30 forman el medio de compensación de esta forma de realización, siendo comprimidos durante un calentamiento de la disposición de blanco y expandiéndose de nuevo en el caso de una refrigeración de la disposición de blanco.
Para garantizar una transmisión de calor especialmente buena desde el blanco 20 a través de los elementos de resorte 30 sobre el elemento de soporte 10, los elementos de resorte 30 están conectados por unión del material tato con el segmento de tubo 21 o bien los segmentos de tubo 21 como también con el elemento de soporte
10.
Como medio de unión está prevista una soldadura blanda, que está insertada entre los elementos de resorte 30 y el segmento de tubo 21 o bien los segmentos de tubo 21 así como entre los elementos de resorte 30 y el elemento de soporte 10. A través de un proceso correspondiente de fundición y de refrigeración se establecen cada caso una conexión por unión del material entre los elementos de resorte 30 y el elemento de soporte 10 o bien el blanco 20.
Con en la primera forma de realización descrita anteriormente, también en esta forma de realización está previsto un recubrimiento metálico 19, que comprende una capa de Ni 19a, una capa de Cu 19b opcional y una capa de SnPb 19c, en el lado interior de cada segmento de tubo 21 (figura 4), para mejorar la conexión por unión del material de la soldadura blanda y el blanco 20. De una manera correspondiente, el elemento de soporte 10 está provisto en su lado exterior con una capa de soldadura, por ejemplo una capa de estaño de soldar.
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La fijación de los elementos de resorte 30 con el elemento de soporte 10 se puede realizar simultáneamente con la fijación de los elementos de resorte 30 con el blanco 20.
De manera alternativa o adicional, los elementos de resorte 30 se pueden
5 conectar también antes del acoplamiento del segmento de tubo 21 o bien de los segmentos de tubo 21 sobre el elemento de soporte 10 por unión del material con el elemento de soporte 10. De esta manera, los elementos de resorte 30 están fijados ya durante el montaje del blanco 20 en el elemento de soporte 10 y están asegurados contra un desplazamiento axial a través del segmento de tubo 21 o bien los segmentos
10 de tubo 21. De manera alternativa o adicional, los elementos de resorte 30 pueden estar alojados con esta finalidad también en escotaduras (no mostradas) del elemento de soporte 10.
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Lista de signos de referencia
- 10
- Elemento de soporte
- 12
- Eje medio longitudinal
- 14
- Escotadura
- 5
- 16 Proyección
- 18
- Zona de meseta
- 20
- Blanco
- 22
- Intersticio
- 24
- Soldadura blanda
- 10
- 26 Entrada de calor
- 28
- Garganta de soldadura
- 30
- Elemento de resorte
- 16 -
Claims (14)
- REIVINDICACIONES1.- Disposición de blanco con un elemento de soporte (10) en forma de tubo y un blanco cilíndrico hueco (20) que presenta un material del blanco, que comprende al menos un segmento de tubo (21) configurado en una sola pieza y que rodea, al menos por secciones, el elemento de soporte (10), en la que el elemento de soporte (10) y el segmento de tubo (21) están conectados entre sí parcialmente por unión del material por medio de al menos dos medios de compensación deformables plásticamente, caracterizada porque zonas (22) distanciadas entre sí de un espacio intermedio, previsto entre el blanco (20) y el elemento de soporte (10), están rellenas con soldadura (24), especialmente soldadura blanda.
- 2.- Disposición de blanco de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la soldadura (24) está prevista entre el blanco (20) y proyecciones (16) del elemento de soporte (10), en la que las proyecciones (16), vistas con preferencia en dirección axial y radial, están distanciadas entre sí y vistas en dirección radial o axial, están dispuestas distribuidas esencialmente sobre toda la longitud del blanco (20).
- 3.- Disposición de blanco de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque las proyecciones (16) abarcan nervaduras que se extienden esencialmente en la dirección circunferencial del elemento de soporte (10) y/o porque varias proyecciones (16) del tipo de nervadura se extienden en ángulo recto con respecto al eje longitudinal (12) del elemento de soporte (10) y/o porque una proyección del tipo de nervadura se extiende en forma de espiral alrededor del elemento de soporte (10).
- 4.- Disposición de blanco de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque unas escotaduras (14) del elemento de soporte (10), delimitadas a través de las proyecciones (16), forman en un estado de montaje previo de la disposición de blanco un espacio de alojamiento para la soldadura.
- 5.- Disposición de blanco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque unos medios de fijación están dispuestos entre el segmento de tubo (21) y el elemento de soporte (10), para fijar y especialmente centrar el blanco (20) en un estado de montaje previo con relación al elemento de soporte (10).
- 6.- Disposición de blanco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segmento de tubo (21) está metalizado, por ejemplo estañado, en su lado interior y/o el elemento de soporte (10) lo está en su lado exterior.
- 7.- Disposición de blanco de acuerdo con una de las reivindicaciones- 17 -anteriores, caracterizada porque los medios de compensación están dispuestos en zonas (22) distanciadas axialmente entre sí entre el segmento de tubo (21) y el elemento de soporte (10) y/o porque los medios de compensación están libres de fundente.
- 8.- Disposición de blanco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque entre dos segmentos de tubo (21) adyacentes está previsto, respectivamente, un material de obturación, por ejemplo un material de silicona, especialmente resistente al calor.
- 9.- Procedimiento para la fabricación de una disposición de blanco con un elemento de soporte (10) en forma de tubo y con un blanco (20) cilíndrico hueco, que presenta al menos un material del blanco, que comprende al menos un segmento de tubo (21) configurado en una sola pieza y que rodea el elemento de soporte (10), al menos por secciones, en cuyo procedimiento, el elemento de soporte (10) y el segmento de tubo (21) son unidos entre sí, parcialmente por unión del material, a través de al menos dos medios de compensación deformables plásticamente, caracterizado porque zonas (22) distanciadas entre sí de un espacio intermedio, previsto entre el blanco (20) y el elemento de soporte (10), están rellenas con soldadura (24).
- 10.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el elemento de soporte (10) y cada segmento de tubo (21) se unen entre sí por medio de una soldadura (24), especialmente de una soldadura blanda y con preferencia por medio de una soldadura blanda libre de fundente.
- 11.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la soldadura (24) se dispone en un estado de montaje previo de la disposición de blanco entre proyecciones (16) del elemento de soporte (10) distanciadas entre sí y especialmente configuradas del tipo de nervadura y/o porque la soldadura (24) se licua a través de una entrada selectiva de calor (26) y el blanco (20) y el elemento de soporte (10) son girados de tal forma que la soldadura licuada (24) se mueve, bajo la acción de fuerzas centrífugas y de fuerzas capilares, en el interior de intersticios (22) configurados entre el blanco (20) y proyecciones (16) del elemento de soporte (10), para poner en contacto el blanco (20) y el elemento de soporte (10).
- 12.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el segmento de tubo (21) es metalizado, por ejemplo estañado, en su lado interior y/o el elemento de soporte (10) lo es en su lado exterior antes de la aplicación de la soldadura, especialmente sobre toda la superficie.- 18 -
- 13.- Segmento de tubo (21) de un blanco cilíndrico hueco (20), que presenta un material de cerámica y un recubrimiento metálico (19), especialmente sobre toda la superficie, en el lado interior del segmento de tubo (21), caracterizado porque el recubrimiento (19) comprende una secuencia de capas de al menos dos capas (19a,5 19c) de diferentes materiales metálicos, de manera que la capa exterior (19c) presenta SnPb.
- 14.- Segmento de tubo (21) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el material cerámico presenta ZnO y/o ITO g/o porque el recubrimiento (19) comprende una capa interior (19a), que presenta Ni.10 15.-Segmento de tubo (21) de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el recubrimiento (19) comprende una secuencia de capas de tres capas (19a, 19b, 19c) de diferentes materiales metálicos y comprende especialmente una capa interior (19a), que presentas Ni, una capa central (19b), que presenta Cu, y la capa exterior (19c) que presenta SnPb.
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