Вакуумно-дуговий випарник для нанесення покриттів

Вакуумно-дуговий випарник для нанесення покриттів, що містить вакуумну камеру, у якій 3 містить вакуумну камеру, у якій розташовані катод з металу, що випаровується, тримач виробів, анод, поміщений між тримачем виробів й катодом, з утворенням міжелектродного простору, систему напуску робочого газу, приєднану до вакуумної камери, джерело живлення. Відповідно до корисної моделі анод виконаний у вигляді замкнутої порожнини, у якій розміщений електрод, у поверхні анода виконані отвори, звернені убік міжелектродного простору, випарник має додаткове джерело живлення, до позитивного полюса якого приєднаний електрод. При вмиканні джерела живлення між катодом з титана й анодом збуджується вакуумно-дуговий розряд (ВДР) і утворюється плазма. При включенні додаткового джерела живлення між плазмою ВДР і електродом, установленим у порожньому аноді, збуджується додатковий ВДР у середовищі робочого газу. Цей розряд проходить через отвори в поверхні анода, у зоні яких зосереджується основне падіння потенціалу додаткового ВДР. У результаті зростає швидкість, а, отже, і енергія заряджених часток (іонів і електронів). При цьому прискорені електрони рухаються в напрямку до електрода в замкнутій порожнині, а газові іони в напрямку до виробів. Інжекція додаткової кількості прискорених іонів робочого газу у вакуумну камеру (іонне асистування) забезпечує інтенсифікацію хімічних процесів і, як наслідок, одержання на виробах покриттів, які при певних значеннях струму й напруги додаткового ВДР мають стехіометричний склад. Змінюючи силу іонного струму й напругу на додатковому ВДР здійснюють зміну кольору покриття. На кресленні наведена конструктивна схема пропонованого вакуумно-дугового випарника металів. Випарник містить вакуумну камеру 1. Усередині камери 1 розташований катод 2 з металу, що випаровується, тримач 3 виробів, анод 4, поміщений між тримачем 3 і катодом 2, з утворенням міжелектродного простору 5. Випарник містить систему 6 напуску робочого газу, приєднану до вакуумної камери 1, а також джерело живлення 7. Анод 4 виконаний у вигляді замкнутої порожнини, у якій розміщений електрод 8. У поверхні анода 4 виконані отвори 9, звернені убік міжелектродного простору 5. Випарник має додаткове джерело живлення 10, до позитивного полюса якого приєднаний електрод 8. Робота вакуумно-дугового випарника металів відбувається у такий спосіб. Вакуумну камеру 1 випарника з виробами відкачують системою високовакуумної відкачки (на кресленні не показана) до тиску ~10-3Па, а потім у камеру 1 за допомогою системи 6 напускають робочий газ, до тиску ~0,1Па. Вмикають джерело живлення 7. Між катодом 2 і анодом 4 виникає вакуумно-дуговий розряд. Іони металу, що генеруються катодом, зіштовхуючись із нейтральними молекулами робочого газу, перезаряджаються, у результаті чого утворяться іони робочого газу. Вироби, укріплені на тримачі 3, знаходяться на шляху потоку металевої плазми, що генерується з катода 2. Іони робочого газу активізують хімічні процеси 27185 4 на поверхні виробу. У результаті на поверхню виробів осаджується покриття, що містить метал, яке уявляє собою хімічну сполуку металу, що випаровується, з робочим газом. При вмиканні додаткового джерела живлення 10 електрод 8, набуває позитивний потенціал щодо анода 4, а, отже, і щодо плазми, що заповнює робочу камеру 1. Тому між плазмою, що у цьому випадку є катодом ВДР, і електродом 8 збуджується додатковий ВДР. Плазма цього розряду перетиснена отворами 9 і тому в зоні отворів виникає спадання напруги. Напруженість електричного поля в зоні отвору 9 спрямована таким чином, що іони газу прискорюються в напрямку виробів, установлених на тримачі 3. Ці прискорені іони бомбардують покриття, що містить атоми газу й вступають у хімічну реакцію з атомами металу, що ще не прореагували з атомами газу, наближаючи состав покриття до стехіометричному складу. Оскільки можна змінювати енергію й величину іонного потоку, що бомбардує виріб, наприклад, зміною напруги додаткового джерела живлення 10, то можливо регулювати хімічний склад покриття, а, отже, і його колірну гаму. Приклад. У вакуумній камері 1 розташовано катод 2 з титана з діаметром 120мм. Анод 4 заввишки 75мм. У бічній поверхні порожнього анода 4, зверненої убік міжелектродного простору 5, рівномірно розташовані 8 отворів діаметром 8мм. На тримачі виробів 3 установлювалися смуги з нержавіючої сталі, на відстані 150мм від робочої поверхні катода. На вироби наносилося покриття з нітриду титана товщиною 1мкм при парціальному тиску азоту у вакуумній камері 0,65Па при різних значеннях струму в ланцюзі електрода 8. Струм дугового розряду в ланцюзі катода 2 становив 120А. Колірна гама покриттів, що наносили, плавно змінювалась залежно від величини струму вакуумно-дугового розряду в ланцюзі електрода 8 від ясно-жовтого до темно-коричневого. Таким чином пропонований вакуумно-дуговий випарник дозволяє у порівнянні із випарником, обраним як найближчий аналог, розширити колірну гаму покриттів, які наносять на вироби.