Пристрій для вакуумного нанесення покриття

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а более точно к устройствам для нанесения покрытий на поверхности, не допускающие предварительного нагрева. Известна установка, конструкция которой состоит из системы насосов для создания вакуума от 10-3 до 10-4мм рт.ст., вакуумной камеры, в которой размещены изделия на поверхность которого наносится покрытие, а также стержневой катод с генератором включения дуги, источник питания (А.с. СССР №1167239, кл. C23C, 14/00, 1985). Недостатком описанной конструкции является низкая производительность при нанесении покрытий на поверхности изделий, не допускающих воздействия высокой температуры, например, автомобильных стекол типа "триплекс", термообработанных стекол, пластмассовых изделий, по причине высокого тепловыделения и, как результата, выход из строя инициатора разряда дуги, из-за увеличения плотности тока разряда с ростом температуры, что сопровождается ростом силы тока в обмотке инициатора и ее перегревом. Известно устройство (А.с. №413217, прототип) для нанесения покрытий в вакууме на наружную поверхность, которое состоит из камеры, испарителя, снабженного механизмом возвратнопоступательного движения, нагревателя консольне закрепленного на торцовом разъеме камеры. Недостатком описанной конструкции является низкая производительность при нанесении покрытий на поверхность изделий. В основу настоящего изобретения была положена задача создания устройства для вакуумного нанесения покрытий, производительность которого значительно выше аналогичных устройств. Это достигается тем, что в устройстве для вакуумного нанесения покрытий, содержащее вакуумную камеру, подвижный расходуемый элемент, снабженный средством для поступательного перемещения, вакуумные трубопроводы, источники питания, вакуумная камера имеет прямоугольную форму поперечного сечения с соотношением высоты к ширине от 2 : 1 до 3 : 1, причем, в качестве расходуемого элемента использован катод электродугового испарителя. Указанные пределы соотношения сторон поперечного сечения вакуумной камеры анода выбраны на основании опытных данных. При соотношении высоты к ширине менее 2 : 1 ухудшается качество нанесения покрытия на поверхности изделия, из-за того, что изделие слишком удалено от поверхности расходуемого катода. При соотношении высоты к ширине более 3 : 1 увеличиваются габариты устройства для возвратно-поступательного перемещения расходуемого катода, возрастает инерционность устройства и снижается производительность установки напыления в целом. Известные установки для вакуумного покрытия, вакуумные камеры аноды которых имеют форму цилиндра имеют тот недостаток, что при установке в них крупногабаритных изделий, типа автобусных стекол, не обеспечивают равномерного слоя нанесения покрытий, так как середина стекла расположена близко к расходуемому катоду, а от края слишком удалены. Если идти по пути увеличения диаметра камеры, то абсолютные размеры резко возрастают (до 15 - 20 метров) увеличивается материалоемкость, производительность вакуумных насосов, расход электроэнергии. Гораздо рациональней камеру сделать прямоугольного, а не цилиндрического сечения. В этом случае в нее можно ставить крупногабаритные стекла междугородных автобусов. Соотношение сторон камеры прямоугольного сечения с соотношением сторон от 2 : 1 до 3 : 1 приняты на основании опытных данных. Однако для равномерного нанесения покрытия на поверхность изделия, например автобусного стекла, необходимо расходуемый катод перемещать поступательно вдоль поверхности. Выполнение расходуемого катода подвижным известно в технике, например, при выполнении сварочных работ в среде защитных газов, При этом движение катода используется для перемещения дуги при формировании сварочного шва. Однако согласно изобретения расходуемый катод перемещается относительно поверхности изделия, например, автобусного стекла, на которое наносится покрытие при этом испаряемые электроразрядом ионы равномерно осаждаются на поверхности стекла. Для перемещения расходуемого катода может быть использовано любое устройство, например, цепная передача, на которой закреплена каретка с расходуемым электродом, при этом цепная передача приводится в движение электродвигателем. При таком выполнении вакуумной камеры и подвижном расходуемом катоде обеспечивается наилучшее качество нанесения покрытия поверхности и наибольшая производительность установки. Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемым чертежом (фиг.). Установка для вакуумного нанесения покрытий, согласно изобретению, состоит из вакуумной камеры анода 1 прямоугольного сечения с соотношением высоты к ширине от 2 : 1 до 3 : 1. В камере 1 размещен расходуемый катод 2, снабженный устройством возвратнопоступательного движения, состоящего из верхнего неприводного вала 3, закрепленного в подшипниковых опорах 4, на котором насажены звездочки 5, а также нижнего приводного вала 6, размещенного в подшипниковых опорах 7, на который насажены звездочки 8. Вал 6 приводится во вращение от электродвигателя 9 через систему шестерен 10. Звездочки 5 верхнего вала 3 и звездочки 8 приводного вала 6 соединены цепями 11, на которых закреплены каретки 12 с переключателями 13. В каретке 12 крепится катод 2 напряжение к которому подведено по гибкому кабелю 14, введенному в камеру 1 через изолятор 15. Расходуемый катод 2 снабжен поджигающим устройством электрической дуги 16. Вакуумная камера анод 1 имеет трубопроводы 17 и вакуумный насос 18. Питание на катод 2 и вакуумная камера анод 1 подается от источника питания 19 через провода 20. Внутри камеры 1 размещены изделия 21, например, стекла междугородных автобусов, поверхность которых подвергается напылению. В камере 1 имеются верхние 22 и нижние 23 опоры. В вакуумной камере аноде 1, имеющей прямоугольное сечение с соотношением высоты к ширине от 2 : 1 до 3 : 1, размещается изделие 21, на поверхность которого наносится покрытие, например, автобусные стекла. Вакуумным насосом 18 через трубопровод 17 создается вакуум не менее 10-4мм рт.ст. Инициатором электрической дуги 16 включается дуга и начинается испарение металла катода 2 из которого формируется покрытие. Затем включается электродвигатель 9, приводящий во вращение через шестерни 10 приводной вал 6, который через звездочки 8 и цепь 11 вращает звездочки 5, посаженные на неприводной вал 3. В результате начинается поступательное перемещение вверх каретки 12 до тех пор пока переключатель 13 не войдет в контакт с верхним упором 22. После этого зацепление каретки 12 с цепью 11 меняется на противоположное и каретка 12 со стержнем катодом 2 начинает перемещаться вниз, до тех пор пока переключатель 13 не войдет в контакт с нижними 23 упорами. После этого начинается движение каретки 12 со стержневым катодом 2 вверх. В процессе возвратно-поступательного движения осуществляется равномерное осаждение материала стержневого катода 2 на плоской поверхности обрабатываемого изделия, например, стекол междугородного автобуса. Таким образом, устройство для вакуумного нанесения покрытий позволяет в 1,5 - 2,5 раза повысить производительность при нанесении покрытий на крупногабаритные изделия, типа стекол междугородных автобусов и за счет этого получить существенный экономический эффект. Устройство для вакуумного нанесения покрытий может быть использовано в автомобилестроении, где требуется нанесение покрытия на поверхности крупногабаритных изделий, не допускающие предварительного нагрева для увеличения степени адгезии, например автобусных стекол типа "триплекс", некоторых видов пластмасс и т.д.