Вакуумная электротермическая печь для получения покрытий

 

Изобретение относится к нанесению износостойких, коррозионностойких и декоративных покрытий. Сущность изобретения: размещение электродов высоковольтного разряда на внутренней поверхности торцовых крышек вакуумной камеры с дуговым источником нанесения покрытия и выполненных в виде полос, электоизолированных от крышек позволяет осуществлять напыление покрытия с одновременным прогревом всего объема изделия, при этом площадь полос электродов должна составлять не менее 10% от площади торцовых крышек. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий в вакууме на режущий инструмент, декоративных покрытий на изделия произвольной формы, в частности на товары народного потребления и коррозионностойких покрытий на крупногабаритные изделия для авиационной и химической промышленности.

Известна вакуумная электротермическая печь для получения покрытий, содержащая цилиндрический корпус, нагреватели, экраны, защищающие нагревательные элементы от распыляемого материала и установленные по периметру корпуса печи, источник нанесения покрытия [1] Недостатками данной печи являются низкие технологические возможности и низкая производительность, так как она не может быть использована для нанесения покрытия при температуре изделия менее 100^оС.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вакуумная печь, содержащая цилиндрический корпус, систему откачки, источник напыляемого материала, выполненный в виде тигля, загрузочное устройство, нагревательные элементы, защитные экраны, установленные по периметру корпуса печи, подложкодержатель [2] В данной печи можно наносить покрытие, обладающее высокой износостойкостью, химической стойкостью, стабильностью состава и сплошности при переменной и повышенной температуре в условиях эрозии.

Недостатком данной конструкции является невозможность регулирования температуры в процессе нанесения покрытия и невозможность использования различных материалов подложек.

Задачей изобретения является получение покрытия с высокими адгезионными свойствами за счет совмещения процесса напыления покрытия с одновременным нагревом изделия по объему и возможностью регулирования температуры нагрева.

Поставленная задача решена за счет введения в конструкцию вакуумной электротермической печи электродов высоковольтного плазменного разряда, жестко установленных на внутренней поверхности торцовых крышек вакуумной камеры и электроизолированных от нее. Электроды выполнены в виде полос, равномерно отстоящих одна от другой, причем суммарная площадь полос составляет не менее 10% от площади торцовых крышек.

На фиг. 1 изображена вакуумная печь; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Вакуумная печь содержит корпус 1 печи, нагревательные элементы 2, защитные экраны 3, электроды 4 высоковольтного разряда, линейный дуговой испаритель 5, крепление 6 дугового испарителя 5, источник питания 7 высоковольтного разряда, изоляторы 8, подложкодержатель 9, напыляемые изделия 10.

Печь работает следующим образом.

Подготовленные к напылению изделия 10 загружаются в объем печи, который откачивается до давления Р ≈ 10 5˙10 мм рт.ст. после чего включают источник питания 7 высоковольтного разряда и производят травление поверхности изделий 10, которое способствует формированию активной поверхности и тем самым улучшению адгезионных свойств.

Для равномерного распространения ионно-плазменного разряда по объему печи необходимо, чтобы соединенные с источником питания электроды, расположенные на торцовых крышках корпуса 1 печи, занимали площадь не менее 10% от площади торцовых крышек. При достижении вакуума в печи Р ≈ 10^-2 мм рт.ст. включают линейный дуговой испаритель 5 совместно с нагревательными элементами 2 и производят напыление покрытия.

Для получения декоративных покрытий процесс ведут при остаточной атмосфере 10-10^-1 мм рт. ст. в среде воздуха, азота, кислорода или метана при температуре печи 100 750^оС.

Использование печи предлагаемой конструкции позволяет получить покрытие с высокими адгезионными свойствами за счет совмещения процесса напыления с одновременным нагревом изделий по всему объему с возможностью регулирования температуры нагрева.

Конструкция печи имеет более широкие технологические возможности, так как позволяет работать при более широком диапазоне температур нагрева изделий и позволяет расширить класс обрабатываемых материалов.

Формула изобретения

1. Вакуумная электротермическая печь для получения покрытия, содержащая цилиндрический корпус, нагревательные элементы, экраны, расположенные по периметру корпуса печи, источник нанесения покрытия, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности торцевых крышек цилиндрического корпуса размещены электроды высоковольтного разряда, электроизолированные от крышек и выполненные в виде полос, равномерно отстоящих одна от другой, причем суммарная площадь полос составляет не менее 10% от площадей торцевых крышек.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источника нанесения покрытия использован линейный электродуговой испаритель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3