Оборудование для вакуумно-конденсационного напыления

 

Включает в себя такие системы, устройства и приборы:

· вакуумную систему, которая включает рабочую камеру, средства откачивания и прочие;

· испаряющие или распыляющие устройства - генераторы потока напыляемых частиц,

· систему энергопитания;

· систему снабжения рабочим газом, водяного охлаждения и подогрева;

· транспортирующие устройства и оснастку;

· систему контроля и управления;

· другие вспомогательные устройства и приборы.

Функциональная схема установки для ВКНП представленная на рис.6

 

 

Рисунок 6 - Функциональная схема установки для ВКНП

 

Для вакуумного нанесения покрытия термическим испарением используют разные типы установок, которые отличаются между собою способом нагревания испаряемого материала. Это установки с резистивным, электронно-лучевым, ВЧ - индукционным и дуговым нагреванием.

Базовая модель установки УВН-2М с резистивным нагревателем выпускается в однокорпусном исполнении с камерой колпакового типа размером Ø 500х640 мм с объемом 0,12 м³которая расположенная на базовой плите.

Вертикальный подъем камеры происходит при помощи гидравлического механизма. Во внутреннем обьеме камеры расположены испарители напыляемого изделия, карусели, экраны и прочее оснащение.

Максимальная температура плавления распыляемого материала составляет 1500 ° С. Источник питания имеет однофазный трансформатор в котором предусмотрены четыре ступени регулирования напряжения холостого хода 4;8;16;32 В и терристорный регулятор напряжения для плавного регулирования тока в резистивном испарителе от 60 до 500 А.Мощность источника питания составляет до 20квт.

На практике используют ряд промышленных и экспериментальных установок с электронно-лучевыми испарителями: УЭ-137, В 7-175,В7-366Г и другие.

Электронно-лучевая установка УЭ-366 разрешает получить многокомпонентные дисперсно укрепленные и многослойные конденсаты из разных материалов на плоские недвижные подложки, а также на лопатки газовых турбин. Установки состоят из вакуумной камеры в форме параллелепипеда размером 1200х200х1000 мм, семи электронно-лучевых пушек. Две из них предназначены для подогревания изделия и пять для испарения напыляемого материала. Рабочий вакуум в камере составляет 1,3 10^-2-1,3 10^-3 Па.Все электронные пушки питаются ускоряющей напряжением 18 Кв от общего высоковольтного блока. Каждая пушка имеет свой трансформатор нагревания катода и раздельное питание электромагнитов управления лучом, что позволяет получить одновременно семь независимых электрических лучей разной мощности.

Для вакуумного напыления покрытия ионно-плазменным напылением (метод КИБ) есть несколько установок. Наиболее распространенной среди них является установка типа „ Булат". Установка „ Булат" предназначена для синтеза твердых материалов и нанесение их в виде покрытия методом конденсации материала, который испаряется и распыляется в вакууме электрической дугой, и ионной бомбардировкой изделий (режущего инструмента, деталей машин и инструментальной оснастки).

Основные технические характеристики установки „Булат-6" такие:

Максимальная мощность установки, квт	До 42
Напряжение питания, В
Частота напряжения питания, Гц
Максимальная площадь напыляемой поверхности, дм^2	около 25
Скорость осаждения покрытия одним источником плазмы на недвижимую подложку, при номинальном режиме на расстоянии 50 мм от среза анода, мкм/ч	15-50-50
Напряжение холостого хода источника питания дуговых испарителей, В	не меньше 100
Ток дуги, А	До 150
Регулирование тока дуги, плавно, А	80-150
Напряжение холостого хода выпрямителя ионной бомбардировки, кв	не меньше 1,7
Количество источников плазмы
Диаметр потока плазмы на выходе из источника, мм
Рабочее давление в камере, Па
Время откачивания камеры до давления 1,3 Па, мин	До 20
Время откачивания камеры до давления 2,6 10^-3 Па паромасленым вакуумным насосом, мин	До 20
Максимальные размеры напыляемой детали, мм:
диаметр
высота
Нагрузка на шпиндель поворотного устройства, кг	не больше 50
Продолжительность рабочего цикла, мин	не больше 90

 

Выпрямитель для ионной бомбардировки имеет шесть ступеней регулирования: 0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,1 и 1,7 кв и обеспечивает максимальный ток в режиме ионной бомбардировки не больше 15А.

Среди установок для нанесения покрытия распространение получили установки с магнетронными распылительными системами: (МРС). Существует много конструкционных вариантов МРС которые отличаются способом создания магнитного поля, конструкцией катодного узла, геометрией мишени. Разработаны три базовые конструкции магнетрона: цилиндрическая с цилиндрическим катодом, планарная - с плоским катодом и так называемая с кольцевым конусообразным катодом.

К установкам, которые имеют цилиндрическую магнетронную систему, относится установка УВН-61. Магнетронная система, в ней и катод из распыляемого материала, выполнен в виде трубы, которая вставляется во внутренней пустой трубе. При этом распыляется внешняя поверхность катода. Плазма локализуется на поверхности катода, который распыляется с помощью кольцевого арочного магнитного поля. Подложки располагаются вокруг катода. Для приведенной схемы характерны плотности тока 60мА/см²и довольно высокая равномерность покрытия.

Установка УВН-61, подобно к установке УВН-2 состоит из основы, колпаковой рабочей камеры, в которой расположен МРС, механизма подъема колпака, вакуумной системы, системы охлаждения и пульта управления с электронным блоком.