PL173508B1 - Sposób nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudno-topliwych - Google Patents

Abstract

Sposób nanoszenia powlok, zwlaszcza z materialów trudno-topliwych, w którym w y- twarza sie plazme impulsowa miedzy ele- ktrodami akceleratora w w yniku siln o- pradowego wyladowania lukowego w gazie roboczym i za pomoca plazmy eroduje sie elektrode wewnetrzna, a otrzymane tak jony, atomy i agregaty transportuje sie na powierz- chnie osadzania w strumieniu plazmy, zn a- m ie n n y tym , ze w p r z e r w ie m ie d z y kolejnym i impulsam i plazm y w akcele- ratorze wytwarza sie wyladowanie jarzenio- w e i przy w ysok im nap ieciu m ied zy - elektrodowym implantuje sie powierzchnie elektrody wewnetrznej (EW ) jonami gazu roboczego. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudnotopliwych 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, która wywołuje erozję na powierzchni wysokonapięciowej elektrody wewnętrznej, a powstałe tak jony, atomy i agregaty transportowane są przez plazmę impulsową na powierzchnię podłoża osadzania w komorze próżniowej.

Zgodnie ze znanymi sposobami niemożliwe jest precyzyjne kontrolowanie składu chemicznego i fazowego strefy erozji elektrody wewnętrznej, co utrudnia prognozowanie składu chemicznego i fazowego materiału powłoki.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w przerwie między kolejnymi impulsami plazmy w akceleratorze wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i za pomocą jonów gazu roboczego o małej masie w zakresie wysokich napięć międzyelektrodowych implantuje się powierzchnię elektrody wewnętrznej jonami gazu roboczego o dużej masie.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia kontrolowanie składu chemicznego i fazowego warstwy powierzchniowej elektrody wewnętrznej, a więc wpływanie na skład chemiczny i fazowy jej strefy erozji plazmą impulsową. Umożliwia to wpływ na skład chemiczny i fazowy powłoki nanoszonej. Rozwiązanie to umożliwia także wytworzenie w jednym procesie technologicznym wielowarstwowych powłok zbudowanych z różnych materiałów.

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

Zgodnie ze sposobem w akceleratorze wytwarza się plazmę impulsową po przyłożeniu wysokiego napięcia między elektrody EW, EZ akceleratora, wywołującego silnoprądowe wyładowanie łukowe w atmosferze gazu roboczego. Jony, atomy i agregaty w plazmie, charakteryzujące 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 napodłożu osadzania. W przerwach między impulsami plazmy wywołuje się wyładowanie jarzeniowe w akceleratorze, przez przyłożenie odpowiedniego napięcia między elektrody wewnętrzną EW i zewnętrzną EZ z zasilacza ZWJ, w czasie narzuconym przez sterownik S2. Przy odpowiednio wysokim napięciu między elektrodami EW, EZ i odpowiednio dużej masie jonów gazu roboczego wywołuje się implantację elektrody wewnętrznej EW powstałymi jonami gazu roboczego.

Urządzenie do nanoszenia powłok zawiera akcelerator złożony z cylindrycznej elektrody zewnętrznej EZ, w której koncentrycznie umieszczonajest elektroda wewnętrzna WE w postaci pręta. Obie elektrody są odizolowane elektrycznie izolatorem ceramicznym IC, stanowiącym

173 508 pokrywę cylindra elektrody EZ. W ściance elektrody zewnętrznej EZ jest otwór wlotowy WGR gazu roboczego. Otwór ten połączony jest za pośrednictwem przewodów z dwoma zbiornikami rmr-rit 7nu/r\rv T^1pVtrr\r1 π 7P\i;notr7no Ύ27 ipcf no ^^z.u HJUłO.sŁAsgyJ Ł-u»łvij <_ji jl, agjlOw. \?u.u. £jv »» in^n łhu. jljju jvjv hm potencjale ziemi. Elektroda wewnętrzna EW połączona jest poprzez iskrowy zwornik ZI wyładowania łukowego z dodatnim biegunem zasilacza plazmy impulsowej ZP, do którego równolegle połączony jest kondensator C. Ten zwornik ZI połączony jest także ze sterownikiem S1 wyładowania łukowego. Elektroda wewnętrzna EW połączona jest także z elektromagnetycznym zwornikiem wyładowania jarzeniowego ZE połączonym z dodatnim biegunem zasilacza ZWJ wyładowania jarzeniowego i sterowanego przez sterownik wyładowania jarzeniowego S2. Oba sterowniki S1, S2 są ze sobą zsynchronizowane. Po przeciwnej stronie pokrywy akcelerator zamocowany jest do płyty czołowej komory próżniowej KP. W komorze próżniowej KP, w uchwycie UP, zamocowanym do ścianki komory KP, usytuowane jest podłoże osadzania POS.

Sterownik wyładowania łukowego S1 do 2s włącza zwornik ZI co powoduje skok napięcia między elektrodami EW, EZ akceleratora do wielkości, do której został naładowany kondensator C przez zasilacz ZP. Powoduje to powstanie w akceleratorze wyładowania łukowego i plazmy. Następnie kondensator C rozładowuje się. W ten sposób w akceleratorze powstają w odstępach 2s impulsy plazmy. Zsynchronizowany ze sterownikiem S1 sterownik S2 wyładowaniajarzeniowego włącza zwornik elektromagnetyczny ZE po upływie 0,5 us od chwili włączenia zwornika ZI i następnie wyłącza zwornik ZE na 0,25s przed załączeniem zwornika ZI. Włączenie zwornika ZE powoduje powstanie między elektrodami EW, EZ akceleratora napięcia wywołującego wyładowanie jarzeniowe. Procesy te są z sobą zsynchronizowane.

Skład chemiczny i fazowy powłoki P jest zależny od składu chemicznego plazmy impulsowej i skutków reakcji plazmochemicznych zachodzących w plazmie impulsowej w trakcie drogi plazmy z akceleratora do podłoża. Jednym ze źródeł materiału plazmy impulsowej jest elektroda wewnętrzna EW, a właściwie warstwa powierzchniowa tej elektrody, podlegająca erozji w wyniku tarcia plazmy. Skład chemiczny tej strefy erozji zależy od tego czy składa się na nią materiał rodzimy elektrody, czy warstwa związków chemicznych powstałych na jej powierzchni w wyniku reakcji materiału elektrody EW i gazu roboczego.

Warstwa związków chemicznych powstających w strefie erozji w wyniku działania plazmy impulsowej na elektrodę wewnętrzną EW jest na ogół cienka i niejednorodna, gdyż uzależniona jest od lokalnych, nie określonych ściśle warunków oddziaływania plazmy impulsowej z elektrodą wewnętrzną EW. Powstające w trakcie wyładowania jarzeniowego implantowanie elektrody wewnętrznej EW jest sterowane za pomocą doboru wartości napięcia na wyjściu zasilacza wyładowania jarzeniowego ZWJ. Intensywność zachodzących zjawisk zależy od ciśnienia gazu roboczego, regulowanego zaworami ZPG1, ZPG2. Na skład chemiczny warstwy powierzchniowej elektrody wewnętrznej EW można wpływać przez dobór gazu roboczego i wartości napięcia wyładowania jarzeniowego.

173 508

Ί|-1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów 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 akceleratorze wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i przy wysokim napięciu międzyelektrodowym implantuje się powierzchnię elektrody wewnętrznej (EW) jonami gazu roboczego.