Способ изготовления катодов для электродуговых испарителей Советский патент 1993 года по МПК B22F3/24 C22C1/04 

Изобретение относится к нанесению покрытий методом напыления, в частности к получению покрытий вакуумным испарением, и может быть использовано для напыления защитных покрытий и создания .тонких пленок с заданными свойствами в медицинской и электронной технике, приборостроении, других областях народного хозяйства.

. Целью изобретения является увеличение скорости нанесения покрытий, улучшение качества напыленных покрытий за счет снижения пористости и увеличения уровня микродеформаций материала мишеней - йатрдов.

На чертеже представлена схема устройства, позволяющая осуществить изготовление катодов для электродуговых испарителей путем взрывного нагружения, которое состоит из стальной матрицы 1 с размещенным в ней катодом 2, на поверхности которого расположено в форме конуса взрывчатое вещество - аммонит 3, на вершине которого установлен детонатор 4.

П р и м е р. В соответствии с предлагаемым способом осуществляют изготовление как однокомпонентных, так и многокомпонентных композиционных- порошковых и компактных катодов для электродуговых ис- точников и для нанесения покрытий - тонких пленок в вакууме. Для изготовления титановых катодов использовали порошок из титана марки ПТЭС или ПТОМ, который прессовали на гидравлическом прессе в закрытой пресс-форме при давлении 6000 кг/см . Отпрессованные заготовки спекали при 1300°С в течение 4.ч в оэкуум ной электропечи. При этом образуются заготовки с пористостью 10 ±2% и уровнем микродеформаций, близким к 0, Затем полученную заготовку помещали остальную матрицу и на его поверхности размещали заряд, например взрывчатое вещество - аммонит Nh 6ЖВ высотой 30 мм, на вершине конуса с а 45° располагают детонатор

4. После взрывной обработки заготовка извлекается из матрицы и подвергается механической обработке до размеров оо- доохлаждаемого катодного узла. Таким же образом изготавливаются и другие одноком- понентные и многокомпонентные композиционные катоды. Оптимальное давление при обработке титановых заготовок составляло 6,5 ГПа с уровнем микродеформаций 7%,

СО

с

00

о

о о

О)

что обеспечило уменьшение пористости с 10±2%до2±1% (см. таблицу).

Выбор оптимальных параметров взрывного нагружеиия

где Р - величина нагружения, ГПа;

П - пористость, %;

е- уровень микродеформаций, %.

При увеличении Р 6,5 ГПа происходит перегружение и разрушение образца, при более низких давлениях в данной указанной схеме взрывного нагружёнил непозможно организовать плоский фронт детонационной волны, что ведет к неоднородному на- гружению. Снижение давления взрывного прессования приводит к увеличению пористости и, как установлено (см. табл.), к уменьшению деформации.

Взрывное нагружение спеченного мате- риала обеспечивает более значительную деформацию зерен, чем в случае неспеченного, так как в первом случае уплотнение происходит за счет деформации не только внешних слоев частиц, но и за счет пластической деформации перемычек, соединяющих частицы.

Так как Р 6,5 ГПа больше предела упругости титана, то взрывная обработка приводит при этом режиме к деформациям

зерен, росту числа дефектов, в том числе

0

5 0

5

0

5

дислокаций, а следовательно, к росту внутренней энергии мзтериала.

Взрывное прессование спеченного титанового катода при Р 6,5 ГПа привело к повышению однородности материала, повышению его внутренней энергии (за счет дефектности), что подтверждается установленным увеличением твердости материала в 2,5 раза.

Полученные экспериментальные результаты при распылении катодов диаметром 50-125 мм, изготовленные по предлагаемому способу, низковольтной дугой, эродирующей в катодных микропятнах с интегрально холодной поверхности катода, показали, что скорость распыления при одних и тех же технологических режимах ускорителя и одинаковой площади испаряемой поверхности в 1,3 раза превышает скорость распыления и производительность процесса осаждения покрытия с ионной фазе по отношению к катодам, полученным известными способами.

Оптимизация способа изготовления катода позволила определить,что катод обладает оптимальными свойствами при пористости 2 ± 1% и уровнем микродефор- маций 7%. -Формуле изобретения

Способ изготовления катодов для электродуговых испарителей, включающий прессование заготовки, спекание и механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения эмиссионных свойств катода, после спекания проводят эзрывноеупрочнениепри давлении 6,5 ГПа.

Сущность: из порошка прессуют катоды, спекают, проводят взрывное упрочнение при давлении 6,5 ГПа и подвергают механической обработке. 1 табл. 1 ил.