УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЗОВОЙ (ПАРОВОЙ) ФАЗЫ Советский патент 1995 года по МПК C23C16/00 

Изобретение относится к области получения неорганических покрытий осаждением из паровой (газовой) фазы при разложении химических соединений, например, металлоорганических (МОС), в частности, к устройствам для осаждения химически стойкого и износостойкого карбидохромного покрытия, например, при изготовлении шнеков грануляторов.

Целью изобретения является улучшение качества покрытий и повышение эффективности процесса.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство состоит из корпуса 1, опорной крышки 2 и глухой крышки 3, образующих в сборе реакционную камеру 4, разъемного нагревателя 5, вала - подложкодержателя 6 с укрепленным на нем изделием 7 и привода 8.

Корпус 1 содержит в своей центральной части по вертикальной оси вводный патрубок 9, в котором через вакуумное уплотнение 10 с возможностью перемещения установлен термостатируемый питатель 11 с испарителем 12 на нижнем конце для подачи и испарения исходного химического соединения, и отводной патрубок 13 для отвода продуктов реакции, связанный с системой вакуумной откачки (на чертеже не показана).

Внутренняя полость камеры 4 снабжена термоизоляторами 14 и 15 и сменной ограничительной вставкой 16, установленной с минимальным зазором по корпусу 1 и изделию 7 симметрично оси патрубков 9 и 13, образующей секцию 17 осаждения и состоящей из двух кольцевых перегородок 18 и одной жестко связанной с ними радиальной перемычки 19.

Вал-подложкодержатель 6 снабжен сменными втулками 20 и 21 с наружным диаметром, равным диаметру изделия. Опорная крышка 2 снабжена вакуумным уплотнением 22 для герметизации вала-подложкодержателя 6 и холодильником 23. Привод 8 включает реверсивный электропривод с регулируемым числом оборотов (на чертеже не показан), червячный редуктор 24 с полым тихоходным валом, муфту, связывающую вал электропривода с быстроходным валом редуктора 24 (на чертеже не показаны), винт 25 ходовой, жестко соединенный с валом-подложкодержателем 6, гайку ходовую 26, укрепленную на редукторе 24, шлицевую втулку 27 и стопорные винты 28.

Для осуществления одновременно вращательного и поступательного движения ходового винта 25 в нем выполнены две продольные шлицевые канавки 29, в которые входят стопорные винты 28, установленные во вращающейся втулке 27.

Реакционная камера 4 в этом устройстве может быть снабжена несколькими равноотстоящими друг от друга вводными 9 и отводными 13 патрубками с ограничительными вставками. При этом минимальная длина поступательного рабочего хода изделия равна расстоянию между осями двух соседних вводных патрубков 9. Расстояние между кольцевыми перегородками определяется в каждом конкретном случае экспериментальным путем. Наиболее оптимальным является расстояние между кольцевыми перегородками, равное 50+1...2Д изделия.

Устройство работает следующим образом.

Вал-подложкодержатель 6 переводят в крайнее положение, крышка 3 при этом открыта. Устанавливают на вале-подложкодержателе 6 изделие 7 и втулки 20 и 21 и переводят его в крайнее левое положение, крышку 3 закрывают. Включают вакуумную откачку и нагреватель 5. При достижении требуемого давления в камере 4 и рабочей температуры на подложке включают электропривод и осуществляют подачу исходного химического соединения в секцию 17 осаждения через вводный 9 патрубок (в указанном случае через питатель 11 в испаритель 12, где происходит переход продукта в паровую фазу). Изделие 7, проходя через секцию 17 осаждения, насыщенную паровой фазой исходного продукта в результате разложения последнего, постоянно покрывается равномерным слоем соответствующего материала. При этом скорость осаждения и толщина покрытия при оптимальных температурах и расстоянии между кольцевыми перегородками 18 определяются скоростью подвода исходного химического соединения и скоростью вращения изделия 7. По окончании процесса отключают нагреватель 5, перекрывают вакуумную систему и открывают крышку 3, извлекают покрытое изделие и устанавливают новое. Процесс осаждения повторяют.

Конструктивные особенности устройства позволяют локализовать зону осаждения для удлиненных цилиндрических изделий (шнеков, втулок, валов и т. д. ), обеспечить на узком участке реакционной камеры равномерную концентрацию паровой фазы исходного продукта при небольшом, экономичном его расходе. Кольцевые перегородки предотвращают распространение паровой фазы исходного продукта в объем камеры, а радиальная перегородка, установленная с отклонением от оси вводного патрубка в сторону вращения изделия, направляет основной поток парогазовой смеси против вращения изделия, вызывая его турбулизацию и перемешивание. В результате степень разложения исходного химсоединения и скорость процесса осаждения увеличивается в 1,5-3 раза в зависимости от скорости вращения изделия.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЗОВОЙ (ПАРОВОЙ) ФАЗЫ на наружную поверхность цилиндрических изделий, содержащее горизонтальную цилиндрическую реакционную камеру, нагреватель изделия, подложкодержатель, патрубки для ввода исходного химсоединения и отвода продуктов реакции, расположенные соосно друг другу, и привод для вращения обрабатываемого изделия, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества покрытий и повышения эффективности процесса, оно снабжено ограничительной вставкой, установленной внутри реакционной камеры симметрично относительно патрубков и выполненной в виде двух кольцевых перегородок, жестко связанных радиальной перемычкой, расположенной под острым углом за вводным патрубком. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложкодержатель снабжен сменными компенсационными втулками, расположенными по обе стороны обрабатываемого изделия. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вводными и отводными патрубками с ограничительными вставками, установленными равномерно вдоль оси реакционной камеры. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод снабжен винтовой передачей для обеспечения одновременного вращательного и поступательного движения обрабатываемого изделия.