Способ нанесения защитного металлсодержащего покрытия и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к области нанесения защитных покрытий, в частности к способам и устройствам для нанесения защитных покрытий путем термораспада металлорганических соединений в газовой фазе, и может быть использовано для защиты поверхности изделий от коррозии в агрессивных средах. Сущность изобретения: способ нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия включает нагрев и вакуумную металлизацию осаждением из газовой фазы. Изделия на теплопроводных поддонах, устанавливаемых друг на друга, загружают в герметизируемый шкаф, включают нагреватель и осуществляют предварительный прогрев по всему поперечному сечению изделий на всех поддонах сверху вниз до температуры ниже температуры металлизации, при этом обращенную к нагревателю поверхность изделий на верхнем поддоне нагревают до температуры металлизации, затем изделия на верхнем поддоне подают в зону вакуумной металлизации, после чего изделия на верхнем поддоне подают в зону складирования, далее на исходную позицию к нагревателю подают следующий поддон с изделиями и цикл повторяют до перемещения всех поддонов в зону складирования. Устройство для нанесения на изделие защитного металлсодержащего покрытия, включает герметизируемый вакуумный шкаф, нагреватель, камеру металлизации, держатель изделий и средство подачи компонентов покрытия. Шкаф выполнен из трех вертикальных сообщающихся между собой секций, первая из которых представляет собой камеру нагрева, содержащую нагреватель, держатель изделий в виде стола с теплопроводными поддонами, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, толкатель с концевыми выключателями и средство контроля температуры поверхности изделий, вторая секция представляет собой камеру металлизации с размещенными в ней нагревателем, средствами равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации, третья секция представляет собой камеру складирования, содержащую держатель изделий в виде стола, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий, в частности к способам и устройствам для нанесения защитных покрытий путем термораспада металлорганических соединений в газовой фазе, и может быть использовано для зашиты поверхности изделий от коррозии в агрессивных средах.

Известен способ получения железных покрытий [1] согласно которому покрытие наносят на изделия термическим разложением паров алкилпроизводных силилферроцена при температуре 600-800^oС и пониженном давлении. Изделия крепят на токопроводящем устройстве, расположенном в вакуумной камере-колпаке, оборудованном средствами подводa паров диметилсилилферроцена, и нагревают до температуры металлизации. В результате термического разложения паров формируется плотное равномерное покрытие с высокой износо- и коррозионной стойкостью.

Однако по данному способу происходит нагрев всей поверхности изделия и всего поперечного его сечения, в результате чегo вся его поверхность оказывается покрытой дорогостоящим покрытием.

Известно устройство для получения металлсодержащих пленок из паров химических соединений [2] в котором реализуется известный способ, согласно которому изделия также нагpевают до температуры металлизации при пониженном давлении. Данное устройство содержит герметичный корпус в виде шкафа с крышкой-дверцей, подключенный к вакуумной системе, питатель для ввода реакционной газовой смеси, держатель изделий, соединенный с приводом, и нагреватель. Держатель выполнен в виде горизонтального стержня, на котором перпендикулярно его оси крепится изделие, при этом с противоположной стороны от оси симметрично относительно плоскостей изделия установлены нагреватель и питатель газовой смеси.

Недостатком данного известного технического решения является также нагрев изделия по всему поперечному сечению и тем самым покрытие всей наружной его поверхности, а следовательно, и большой расход дорогостоящего покрытия. Кроме того, выполнение держателя в виде горизонтального стержня в данном известном устройстве ограничивает количество изделий, на которые можно нанести защитное покрытие, в результате чего устройство характеризуется низкой производительностью.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности, снижение расхода компонентов покрытия и улучшение качества изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия, включающем нагрев и вакуумную металлизацию осаждением из газовой фазы, согласно изобретению, изделия на теплопроводных поддонах, устанавливаемых друг на друга, загружают в герметизируемый шкаф, включают нагреватель и осуществляют предварительный прогрев по всему поперечному сечению изделий на всех поддонах сверху вниз до температуры ниже температуры металлизации, при этом обращенную к нагревателю поверхность изделий на верхнем поддоне нагревают до температуры металлизации, затем изделия на верхнем поддоне подают в зону вакуумной металлизации, после чего изделия на верхнем поддоне подают в зону складирования, далее на исходную позицию к нагревателю подают следующий поддон с изделиями и цикл повторяют до перемещения всех поддонов в зону складирования.

Поставленная цель также достигается тем, что в известном устройстве для нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия, включающем герметизируемый вакуумные шкаф, нагреватель, камеру металлизации, держатель изделий и средство подачи компонентов покрытия, согласно изобретению, шкаф заполнен из трех вертикальных сообщающихся между собой секций, первая из которых представляет собой камеру нагрева, содержащую нагреватель, держатель изделий в виде стола с теплопроводными поддонами, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, толкатель с концевыми выключателями и средство контроля температуры поверхности изделий, вторая секция представляет собой камеру металлизации с размещенными в ней нагревателем, средствами равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации и герметизации последней и средством поддержания температуры металлизации, третья секция представляет собой камеру складирования, содержащую держатель изделий в виде стола, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей.

Осуществление предварительного прогрева по всему поперечному сечению изделий на всех поддонах сверху вниз до температуры, ниже температуры металлизации позволяет исключить растрескивание от термических напряжений изделий и тем самым обеспечить качество изделий.

Нагрев обращенной к нагревателю поверхности изделий на верхнем поддоне до температуры металлизации позволяет рационально нагреть только ту поверхность, которую требуется покрыть, что, в свою очередь, позволяет обеспечить экономию как тепловой энергии, так и на следующей стадии экономию компонентов покрытия.

Подача изделий на верхнем поддоне в зону вакуумной металлизации позволяет создать оптимальные условия для нанесения меньшей поверхности покрытием, при этом подать оптимальное количество компонентов покрытия, а следовательно, обеспечить экономию компонентов покрытия.

Подача изделий на верхнем поддоне в зону складирования позволяет создать условия для постепенного охлаждения изделий до момента окончания операции нанесения покрытия всех загруженных изделий не нарушая герметизации, и тем самым обеспечить качество изделий.

Выполнение шкафа из трех вертикальных сообщающихся между собой секций позволяет осуществить нагрев изделий в две стадии с последующим охлаждением, согласно предлагаемому способу, что приводит к улучшению качества изделий.

Наличие в камере нагрева нагревателя и средства контроля температуры поверхности изделий позволяет осуществить нагрев изделий до определенной требуемой температуре для разных уровней и тем самым обеспечить, согласно способу, предварительный пригрев изделий и нагрев изделий на верхнем поддоне до температуры металлизации, т.е. обеспечить качество изделий, а также экономию тепловой энергии.

Наличие в камере нагрева держателя изделий в виде стола с теплопроводными поддонами, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, позволяет осуществить загрузку большого количества изделий, что обеспечивает повышение производительности устройства, а также позволяет осуществить равномерную подачу каждого из поддонов к нагревателю, что обеспечивает, согласно способу, качество изделий и оптимальный нагрев изделий, находящихся непосредственно под нагревателем до температуры металлизации.

Наличие толкателя с концевыми выключателями позволяет осуществить, согласно способу, подачу изделий, поверхность которых нагрева до температуры металлизации, в зону металлизации и далее, в зону складирования.

Наличие во второй секции нагревателя позволяет поддерживать полученную в камере нагрева температуру поверхности, равную температуре металлизации.

Наличие в камере металлизации средств равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации и герметизации последней позволяет создать оптимальные условия для нанесения покрытия только на той поверхности, которая является рабочей, и тем самым рационально направить компоненты покрытия непосредственно на эту поверхность, исключая рассеивание компонентов по всему объему камеры металлизации, и, следовательно, обеспечить снижение расхода компонентов покрытия.

Наличие в камере складирования держателя изделий в виде стола, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей позволяет, согласно способу, осуществить операцию складирования, что обеспечивает оптимальные условия охлаждения изделий без нарушения герметичности в условиях вакуума и, тем самым согласно способу, обеспечить требуемое качество изделий.

Именно заявляемое выполнение шкафа из трех вертикальных, сообщающихся между собой секций, первая из которых представляет собой камеру нагрева, содержащую нагреватель, держатель изделий в виде стола с теплопроводными поддонами, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, толкатель с концевыми выключателями и средство контроля температуры поверхности изделий, вторая секция представляет собой камеру металлизации с размещенными в ней нагревателем, средствами равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации и герметизации последней и средством поддержания температуры металлизации, третья секция представляет собой камеру складирования, содержащую держатель изделий в виде стола, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, обеспечивает, согласно способу, предварительный прогрев по всему поперечному сечению изделий на всех поддонах сверху вниз до температуры ниже температуры металлизации, нагрев обращенной к нагревателю поверхности изделий на верхнем поддоне до температуры металлизации, подачу верхнего поддона в зону металлизации, а затем, в зону складирования, а также подачу на исходную позицию к нагревателю следующего поддона с изделиями и тем самым повторить цикл до перемещения всех поддонов в зону складирования, а следовательно, обеспечить достижение цели изобретения. Это, в свою очередь, позволяет сделать вывод о том, что заявляемые технические решения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнение признаков заявляемых технических решении с признаками прототипов способа и устройства позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение, в целом, от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению, в целом, соответствие критерию " существенные отличия ".

Осуществление предлагаемого способа нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия поясняется чертежом, где приведена схема предпочтительного варианта исполнения ycтройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство 1 для нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия включает герметизируемый вакуумный шкаф 2, нагреватель 3, камеру металлизации 4, держатель изделий 5 и средство 6 подачи компонентов закрытия. Шкаф 2 выполнен из трех вертикальных сообщающихся между собой секций 7, 8, 9. Секция 7 представляет собой камеру 10 нагрева, содержащую нагреватель 3, держатель изделий 5 в виде стола 11 с теплопроводными поддонами 12, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей 13, толкатель 14 с концевыми выключателями 15 и средство 16 контроля температуры поверхности изделий. Вторая секция 8 представляет собой камеру 4 металлизации с размещенными в ней нагревателем 17, средствами 18, 19 равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации и герметизации последней и средством 20 поддержания температуры металлизации. Камера 4 металлизации непосредственно связана с вакуумным насосом 21. Третья секция 9 представляет собой камеру 22 складирования, содержащую держатель изделий в виде стола 23, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей 24.

Устройство работает следующим образом.

Изделия на поддонах 12, укладываемых один на другой на стол 11, загружают в камеру 10 нагрева, закрывают дверцу шкафа 2, включают вакуумный насос 21 и нагреватели 3 и 17. Цикл переводят на автоматический режим. При достижении температуры металлизации в в зоне нагревателя 3 стол 11 поднимается до уровня перемещения верхнего поддона 12 в камеру металлизации 4. Толкатель 14 перемещает верхний поддон 12 в камеру 4 металлизации. В камере 4 металлизации поддон 12 заключается с помощью колпака в зону металлизации, куда под колпак 19 подают компоненты покрытия в виде газа и с помощью вентилятора 18 равномерно наносят на поверхность изделий, нагретую до температуры металлизации, которая поддерживается нагревателем 17 и контролируется термодатчиком 20. Отсос компонентов покрытия из-под колпака 19 под поддоном 12 осуществляют с помощью насоса 21. По окончании времени металлизации отключают средство 6 подачи компонентов покрытия, колпак 19 перемещают в верхнее исходное положение. Поддон 12 из камеры металлизации толкателем 14 перемещают на стол 23 камеры 22 складирования. Толкатель 14 возвращается в исходное левое положение, после чего стол 11 в камере 10 нагрева перемещается на 1 шаг вверх, а стол 23 в камере 22 складирования на 1 шаг вниз. После этого толкатель 14 перемещает следующий поддон 12 с изделиями, поверхность которых, обращенная к нагревателю 3, нагрета до температуры металлизации, в камеру 4 металлизации, затем в камеру 22 складирования и цикл повторяется до полного перемещения загруженных в камеру 10 нагрева поддонов 12 с изделиями. После этого устройство автоматически отключается. Открывают дверцу камеры 22 складирования и готовые изделия на поддонах 12 убираются.

Применение предлагаемого технического решения, в целом, позволяет значительно повысить производительность процесса нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия, существенно снизить расход компонентов покрытия и обеспечить требуемое качество как изделия, так и покрытия.

Источники информации 1. А.с. СССР N 1706920, C 23 C 16/16, 1992.

2. А.с. СССР N 1700097, C 23 C 16/50, 1991.

Формула изобретения

1. Способ нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия, включающий нагрев и вакуумную металлизацию осаждением из газовой фазы, отличающийся тем, что изделия на теплопроводных поддонах, устанавливаемых друг на друга, загружают в герметизируемый шкаф, включают нагреватель и осуществляют предварительный нагрев по всему поперечному сечению изделий на всех поддонах сверху вниз до температуры, ниже температуры металлизации, при этом обращенную к нагревателю поверхность изделий на верхнем поддоне нагревают до температуры металлизации, затем изделия на верхнем поддоне подают в зону вакуумной металлизации, после чего изделия на верхнем поддоне подают в зону складирования, далее на исходную позицию к нагревателю подают следующий поддон с изделиями и цикл повторяют до перемещения всех поддонов в зону складирования.

2. Устройство для нанесения на изделия защитного металлсодержащего покрытия, включающее герметизируемый вакуумный шкаф, нагреватель, камеру металлизации, держатель изделий и средство подачи компонентов покрытия, отличающееся тем, что шкаф выполнен из трех вертикальных сообщающихся между собой секций, первая из которых представляет собой камеру нагрева, содержащую нагреватель, держатель изделий в виде стола с теплопроводными поддонами, имеющего возможность шагового перемещения из нижнего положения в верхнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей, толкатель с концевыми выключателями и средство контроля температуры поверхности изделий, вторая секция представляет собой камеру металлизации с размещенными в ней нагревателем, средствами равномерной подачи компонентов покрытия в зону металлизации и герметизации последней и средством поддержания температуры металлизации, третья секция представляет собой камеру складирования, содержащую держатель изделий в виде стола, имеющего возможность шагового перемещения из верхнего положения в нижнее и возврата в исходное положение посредством концевых выключателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1