PL173523B1 - Sposób nanoszenia powłok, zwłaszcza z materiałów trudno-topliwych - Google Patents

Abstract

Sposób nanoszenia powlok, zwlaszcza z materialów trudno topliwych, w którym wy- twarza sie plazme impulsowa miedzy ele- ktrodami akceleratora w wyniku silno- 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, zna- m ienny tym, ze w p rzerw ie m iedzy kolejnymi impulsami plazmy w komorze prózniowej (KP), przy podlozu osadzania powloki (POS), wytwarza sie wyladowanie jarzeniowe i przy wysokim napieciu miedzy elektrodami (POS, EW J) implantuje sie jo- nami gazu roboczego powierzchnie podloza osadzania sie powloki (POS) i/lub osadzana powloke (P). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób 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.

Wadą znanych sposobów 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 wyładowaniejarzeniowe i w zakresie wysokich napięć między elektrodami implantuje sięjonami gazu roboczego powierzchnię podłoża osadzania się powłoki lub osadzaną powłokę.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wytrawienie, tzn. oczyszczenie podłoża przed jego 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 trudno topliwych.

Zgodnie ze sposobem w akceleratorze wytwarza się plazmę impulsową po przyłożeniu wysokiego napięcia między elektrodami 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 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 apodłoże osadzania POS z zasilacza ZWJ w czasie narzuconym przez sterownik S2. Przy odpowiednio wysokim napięciu między elektrodą EWJ, a podłożem osadzania powłoki POS i odpowiednio dużej masie jonów wywołuje się implantację jonami gazu roboczego podłoża osadzania POS lub osadzanej powłoki P.

173 523

Urządzenie do nanoszenia powłok zawiera akcelerator złożony z cylindrycznej elektrody zewnętrznej EZ, w 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 przepust PP 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 wyładowaniajarzeniowego S2, połączonego ze sterownikiem wyładowania łukowego S1. Komora próżniowa KP połączona jest z pompą próżniową PPP.

Sterownik wyładowania łukowego S1 co 2 s włącza zwornik Z1 co powoduje skok napięcia między elektrodami EW, EZ akceleratora do wartości napięcia, do którego został naładowany kondensator C przez zasilacz ZPJ. Powoduje to powstanie w akceleratorze wyładowania łukowego i plazmy. Następnie kondensator C rozładowuje się. W akceleratorze powstają w odstępach 2 s impulsy plazmy. Zsynchronizowany ze sterownikiem S1 sterownik S2 wyładowania jarzeniowego włącza zasilacz ZWJ po upływie 0,5 s od chwili włączenia zwornika Z1, a następnie wyłącza zasilacz ZWJ na 0,25 s przed załączeniem zwornika Z1. Procesy te są z sobą zsynchronizowane przez sterowniki S1, S2. W trakcie tworzenia wyładowania jarzeniowego w przerwie pomiędzy kolejnymi impulsami plazmy mogą zachodzić dwa zjawiska 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.

Dodatkowym efektem zastosowania wyładowaniajarzeniowego jest kontrolowane ogrzewaniejonami powierzchni podłoża osadzania POS, jej aktywacja termiczna. Można w ten sposób wpływać, zwłaszcza na adhezję powłoki do podłoża.

173 523

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 komorze próżniowej (KP), przy podłożu osadzania powłoki (POS), wytwarza się wyładowanie jarzeniowe i przy wysokim napięciu między elektrodami (POS, EWJ) implantuje się jonami gazu roboczego powierzchnię podłoża osadzania się powłoki (POS) i/lub osadzaną powłokę (P).