PL173334B1 - Sposób i urządzenie do nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudno topliwych - Google Patents

Abstract

Sposób nanoszeniapowłok, zwłaszcza zmatnałówtrudno topliwych, w którym wytwarza się plazmę impulsową między elektrodami akceleratora w wyniku silnoprądowego wyładowania łukowego w gazie roboczym i za pomocą plazmy eroduje się elektrodę wewnętrzną, a otrzymane tak jony, atomy i agregaty transportuje sięnapowierzchnięosadzaniaw strumieniuplazmy, znamienny tym, ze w przerwie między kolejnymi impulsami plazmy w komorze próżniowej (KP), przy podłożu osadzania powłoki (POS), wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i w zakresie niskich napięć między elektrodami (POS, EWJ) trawi się powierzchnię podłoża osadzania powłoki (POS) 2 Urządzeniedo nanoszeniapowłok, zwłaszcza zmateria­ łów trudno topliwych zawierające akcelerator plazmy impulsowej, którego jeden koniec połączony jest z komorą próżniową, w której zamocowane jest podłoże osadzania powłoki, a drugi koniec elektrody wewnętrznej poprzez zwornik połączony jest z zespołem zasilacza plazmy impulsowej i sterownikiem, a akceleratorpoprzez zawór połączony jest ze zbiornikiem gazu roboczego, znamienny tym, ze w komorze próżniowej (KP), przy podłożu osadzania powłoki (POS), utwierdzona jest elektroda wyładowaniajarzeniowego (EWJ)połączona z dodatnim biegunemzasilacza wyładowaniajarzeniowego (ZWJ), sterowanym przez sterownik wyładowania jarzeniowego (S2)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudno topliwych z zastosowaniem akceleratora plazmy impulsowej.

Znany jest sposób nanoszenia powłok z materiałów trudno topliwych, zgodnie z którym w wyniku silnoprądowego wyładowania łukowego w akceleratorze wytwarza się plazmę impulsową w gazie roboczym. Plazma wywołuje erozję na powierzchni wysokonapięciowej elektrody wewnętrznej, a powstałe tak jony, elektrony i agregaty transportowane są przez plazmę impulsową na powierzchnię podłoża osadzania powłoki, w komorze próżniowej.

Znane jest urządzenie do nanoszenia powłok z materiałów trudno topliwych zawierające akcelerator, którego jeden koniec połączony jest z komorą próżniową, w której usytuowane jest podłoże osadzania powłoki. Do drugiego końca wysokonapięciowej elektrody wewnętrznej dołączony jest zwornik zasilany przez kondensator połączony równolegle z zasilaczem. Poprzez otwór wlotowy w elektrodzie zewnętrznej do akceleratora doprowadzany jest gaz roboczy.

Wadą znanych procesów i urządzeń jest niedostateczne przereagowanie składników plazmy impulsowej pochodzących z erozji elektrody wewnętrznej oraz gazu roboczego. Powstające związki chemiczne lub międzymetaliczne produkty reakcji chemicznej są więc niestechiometryczne, przy czym stopień stechiometryczności jest trudny do kontroli.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w przerwie między kolejnymi impulsami plazmy w komorze próżniowej przy podłożu osadzania powłoki wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i w zakresie niskich napięć między elektrodami trawi się powierzchnię podłoża osadzania powłoki.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że w komorze próżniowej, przy podłożu osadzania powłoki, utwierdzona jest elektroda wyładowania jarzeniowego połączona z dodatnim biegunem zasilacza wyładowania jarzeniowego, sterowanym przez sterownik wyła173 334 dowaniajarzeniowego. Podłoże osadzania powłoki usytuowane jest w uchwycie zamocowanym w ścianie komory próżniowej poprzez przekładnię kątową połączoną z silnikiem.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wytrawienie, tzn. oczyszczenie podłoża przed jej pokryciem oraz w rezultacie implantacji regulowanie stechiometrii związku chemicznego jeśli taki jest materiał powłoki. Ponadto możliwe jest kontrolowanie ogrzewania powierzchni podłoża jonami wyładowania.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony przykładowo na podstawie rysunku, który przedstawia schematycznie urządzenie do nanoszenia powłok z materiałów trudnotopliwych.

Zgodnie ze sposobem w akceleratorze wytwarza się plazmę impulsową po przyłozeniu wysokiego napięcia między elektrody EW, EZ akceleratora, wywołującego silnoprądowe wyładowanie łukowe w atmosferze gazu roboczego. Jony, atomy i agregaty w plazmie charaktryzujące się wysoką energią wywołują erozję elektrody wysokonapięciowej EW, zwłaszcza na jej końcu od strony komory próżniowej KP. Cząstki materiału tej elektrody EW w postaci jonów, atomów i agregatów porywane są w strumieniu plazmy i nanoszone na podłoże osadzania POS. W przerwach między impulsami plazmy wywołuje się przy podłożu osadzania POS wyładowanie jarzeniowe przez przyłożenie odpowiedniego napięcia między elektrodę wyładowaniajarzeniowego EWJ a podłoże osadzani a POS z zasilacza ZWJ w czasie narzuconym przez sterownik S2. Powstałe tak jony gazu roboczego trawią powierzchnię podłoża osadzania POS lub powierzchnię nanoszonej powłoki P w zakresie niskich prądów między elektrodami i odpowiednio małych mas jonów.

Urządzenie do nanoszenia powłok zawiera akcelerator złożony z cylindrycznej elektrody zewnętrznej EZ, której koncentrycznie umieszczona jest elektroda wewnętrzna EW w postaci pręta. Obie elektrody są odizolowane elektrycznie izolatorem ceramicznym IC, stanowiącym pokrywę cylindra elektrody zewnętrznej EZ. W ściance elektrody zewnętrznej EZ jest otwór wlotowy WGR gazu roboczego. Otwór ten za pośrednictwem przewodów połączony jest z dwoma zbiornikami gazu roboczego ZG1, ZG2 poprzez zawory ZPG1, ZPG2. Elektroda zewnętrzna EZ jest uziemiona. Elektroda wewnętrzna EW połączona jest poprzez iskrowy zwornik ZI wyładowania łukowego z dodatnim biegunem zasilacza plazmy impulsowej ZPI, do którego równolegle połączony jest kondensator C. Ten zwornik Z1 połączony jest także ze sterownikiem S1 wyładowania łukowego. Po przeciwnej stronie pokrywy akcelerator zamocowany jest do płyty czołowej komory próżniowej KP. W komorze tej w uchwycie UP zamocowanym do ściany komory KP poprzez przekładnię kątową PK usytuowane jest podłoże osadzania POS. Przekładnia kątowa PK poprzez przepustPP w ścianie komory próżniowej KP połączona jest z silnikiem SE. Przy podłożu osadzania POS usytuowana jest elektroda wyładowania jarzeniowego EWJ połączona poprzez przepust P z biegunem dodatnim zasilacza wyładowania jarzeniowego ZWJ, który połączony jest ze sterownikiem wyładowania jarzeniowego S2, połączonego ze sterownikiem wyładowania łukowego S1. Komora próżniowa KP połączona jest w pompą próżniową PPP.

Sterownik wyładowania łukowego S1 co 2s włącza zwornik ZI co powoduje skok napięcia między elektrodami EW, EZ akceleratora do wartości napięcia, do którego został naładowany kondensator C przez zasilacz ZPI. Powoduje to powstawanie w akceleratorze wyładowania łukowego i plazmy. Następnie kondensator C rozładowuje się. W akceleratorze powstają w odstępach 2s impulsy plazmy. Zsynchronizowany ze sterownikiem S1 sterownik S2 wyładowania jarzeniowego włącza zasilanie wyładowania jarzeniowego po upływie 0,5s od chwili włączenia zwornika ZI, a następnie wyłącza to zasilanie na 0,25s przed załączeniem zwornika Zl. Procesy te są z sobą zsynchronizowane przez sterowniki S1, S2. W trakcie tworzenia wyładowania j arzeniowego w przerwie pomiędzy kolejnymi impulsami plazmy mogą zachodzić dwa zj awiska, elementarne trawienie lub implantacja jonami gazu roboczego podłoża POS lub nanoszonej powłoki P. Zachodzenie lub nie któregoś z tych zjawisk jest uwarunkowane wartością energii jonów uzależnioną od napięcia jonizującego lub masy jonów. Wartość napięcia jonizującego można regulować za pośrednictwem zasilacza ZWJ a masę jonów przez zmianę rodzaju gazu roboczego za pośrednictwem zaworów ZPG1, ZPG2.

173 334

Dodatkowym efektem zastosowania wyładowania jarzeniowego jest kontrolowane ogrzewanie jonami powierzhni podłoża osadzania POS, jej aktywacja termiczna. Można w ten sposób wpływać zwłaszcza na adhezję powłoki do podłoża.

ZG1

ΖΡβίψ

	S1	*	S2
	«2· >

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób nanoszenia powłok, zwłaszcza z matriałów trudno topliwych, w którym wytwarza się plazmę impulsową między elektrodami akceleratora w wyniku silnoprądowego wyładowania łukowego w gazie roboczym i za pomocą plazmy eroduje się elektrodę wewnętrzną, a otrzymane tak jony, atomy i agregaty transportuje się na powierzchnię osadzania w strumieniu plazmy, znamienny tym, że w przerwie między kolejnymi impulsami plazmy w komorze próżniowej (KP), przy podłożu osadzania powłoki (POS), wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i w zakresie niskich napięć między elektrodami (POS, EWJ) trawi się powierzchnię podłoża osadzania powłoki (POS).
2. 2. Urządzenie do nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudno topliwych zawierające akcelerator plazmy impulsowej, którego jeden koniec połączony jest z komorą próżniową, w której zamocowane jest podłoże osadzania powłoki, a drugi koniec elektrody wewnętrznej poprzez zwornik połączony jest z zespołem zasilacza plazmy impulsowej i sterownikiem, a akcelerator poprzez zawór połączony jest ze zbiornikiem gazu roboczego, znamienny tym, że w komorze próżniowej (KP), przy podłożu osadzania powłoki (POS), utwierdzonajest elektroda wyładowania jarzeniowego (EWJ) połączona z dodatnim biegunem zasilacza wyładowania jarzeniowego (ZWJ), sterowanym przez sterownik wyładowania jarzeniowego (S2).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że podłoże osadzania powłoki (POS) usytuowane jest w uchwycie (UP) zamocowanym w ścianie komory próżniowej (KP) poprzez przekładnię kątową (PK) połączoną z silnikiem (SE).