Электродуговой испаритель А.Н.Руднева Советский патент 1993 года по МПК C23C14/34 

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано для нанесения вакуумных покрытий и тонких пленок, а также к вакуумным сублимационным насосам, распыляющим гетгерирующий материал электродуговым методом.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей, повышение срока службы и равномерности износа катода, увеличение стабильности и производительности работы испарителя и повышение качества наносимого покрытия за счет уменьшения капельной фазы в потоке испаряемого материала.

Согласно изобретению цилиндрическая трубка катода выполнена изогнутой в зависимости от формы покрываемых изделий и на одном конце со стороны поджигающего электрода соединена со спиралью анода через полый изолятор.

Применение полого изолятора обеспечивает свободный ток охлаждающей жидкости внутри полой системы катод-анод.

На фиг. t представлен один вариант разреза предложенной конструкции испарителя; на фиг. 2-9 изображены возможные варианты формы испарителя; на фиг. 1 U-об- разная форма катода выбрана из требования одновременного нанесения покрытия на внутреннюю и наружную поверхности трубы.

Электродуговой испаритель состоит из длинномерного U-образного цилиндрического полога катода 1, цилиндрического спирального водоохлаждаемого анода 2. Катод 1 и анод 2 подключены к генератору 3 дуги. Поджигающий электрод 4 соединен с положительной клеммой генератора 3 дуги через ограничивающее сопротивление 5 и возбуждает дугу в разрядном промежутке катод-анод с помощью автоматического устройства 6 поджига. Вакуумплотный полый изолятор 7 соединяет противоположные точкам токоподвода концы анода и катода между собой. Электроды 5 поджига расположен рядом с изолятором 7 и возбуждает

ы

дугу в точке на катоде, также расположенной на противоположном конце от точек токоподвода генератора дуги.

Испаритель помещен в вакуумную камеру 8, в которой помещено покрываемое изделие 9 (труба). Труба 9 надета на свободный конец U-образной протяженной структуры разрядного промежутка так, что разряд проходит сначала внутри трубы, а потом снаружи ее за один цикл поджига. Для обеспечения равномерности покрытия вдоль всей длины покрываемой трубы последняя вращается с помощью привода 10, Загрузка труб производится через съемную крышку 11. Изолирующие, подвижные и неподвижные вводы 12 выполнены вакуумп- лотно.

Для стабильной работы испарителя площадь поверхности анода, обращенная к катоду, должна превышать площадь рабочей поверхности катода.

Испарители, изображенные на фиг. 2-9, в сечении могут образовывать прямую, параболу или гиперболу для обработки вогнутых, гиперболических зеркал, окружность для покрытия изделий шарообразной формы, змейку - для нанесения покрытия на изделия плоской формы, спираль Архимеда (плоской или объемной) - овал или эллипс, квадрат, или прямоугольник и винтовую линию, с помощью последнего варианта испарителя можно покрывать изделие объемной формы, которое должно располагаться внутри винтовой линии.

Испаритель работает следующим образом.

Автоматическое устройство 6 поджига возбуждает дугу между катодом 1 и анодом 2 путем кратковременного замыкания электрода 4 на катод 1. Дуга возникает рядом с изолятором 7. Плазменный шнур от точки возбуждения начинает двигаться в разрядном промежутке кэтод-анод о направлении к точкам токоподвода. Катодные пятна, двигаясь в магнитном поле, создаваемом анодом-соленоидом, совершают при этом движение по поверхности катода по винтовой линии, вызывая испарение материала катода.

Вследствие того, что разрядный промежуток представляет U-образную пространственную структуру, результирующее движение катодных пятен в таком испарителе также будет представлять U-образную поверхности испарения, поперечное сечение которой представляет окружность.

Покрываемая трубка 9 надета на одну ветвь U-образного испарителя и вращается вокруг своей оси соосно оси испарителя. Учитывая вышесказанное о результирующем движении катодных пятен, покрытие будет образовываться на внутренней и внешней поверхностях трубы за один цикл движения дугового разряда по U-образному

разрядному промежутку. Вблизи точек токоподвода с помощью системы дугогашения дуга погасает. В этот момент срабатывает автоматическое устройство 6 поджига и дуга возбуждается вновь. Процесс испарения

повторяется до тех пор, пока не образуется на поверхности покрываемого изделия пленка требуемой толщины.

Предложенным испарителем можно покрывать объекты сложной формы, например. шарообразной с целью создания светотеплоотражающих термостойких экранов на основе тугоплавких металлов и сплавов, можно наносить износоустойчивые и коррозионностойкие покрытия на гребные

валы судов, поршневые штоки и другие длинномерные изделия, и равномерные оптические покрытия на зеркала телескопов с диаметром в несколько метров и мощных оптических квантовых генераторов, а также

позволяет наносить покрытие на мелкие изделия сложного профиля -товары народного потребления - посуду, стекло и другие изделия.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

1. Электродуговой испаритель, содержащий катод из испаряемого материала в виде охлаждаемой цилиндрической трубки, поджигающий электрод, анод, выполненный в виде охлаждаемой однозаходной цилиндрической спирали, соединенной одним концом с положительной клеммой генератора дуги и охватывающей катод, о т л и ч a tout и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения срока службы и равномерности износа катода, увеличения стабильности и производительности работы испарителя и повышения качества наносимого покрытия за счет уменьшения капельной фазы в потоке испаряемого материала, катод и анод выполненыввидеизогнутойпространственно-протяженной структуры, причем площадь поверхности анода превышает площадь поверхности катода.

2. Испаритель по п. .1 ..отличаю щий- с я тем, что изогнутая пространственно- протяженная структура выполнена в форме кривых второго порядка.

3.Испаритель по п. 1, отл и ч а ю щи й- с я тем, что, изогнутая пространственно- протяженная структура выполнена в форме змейки.

4.Испаритель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что изогнутая пространственнопротяженная структура выполнена в форме овала.

5.Испаритель по п. 1,отличающий- с я тем, что изогнутая пространственно- протяженная структура выполнена в форме многоугольника.

6.Испаритель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, изогнутая пространственно-протяженная структура выполнена в форме винтовой линии.

57. Испаритель по п. 1,отличаю щийс я тем, что цилиндрическая трубка катода со стороны поджигающего электрода соединена со спиралью анода через полый изоля10 тор.

Использование: для нанесения вакуумных покрытий и тонких пленок на изделие сложной формы. Сущность изобретения: в электродуговом испарителе. Трубка катода выполнена изогнутой в зависимости от формы покрываемых изделий и на одном конце со стороны поджигающего электрода от формы покрываемых изделий и на одном конце со стороны поджигающего электрода соединена со спиралью анода через полый изолятор для обеспечения свободного тока охлаждающей жидкости внутри полой системы катод-анод. Испаритель может быть выполнен в виде прямой, параболы или гиперболы, окружности, спирали Архимеда, овала, эллипса, прямоугольника, винтовой линии. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

+

тшжкщ

(Риг. I

Фж.З

+

.ФогА

Фм.5