Устройство для получения алмазоподобного покрытия

 

Изобретение относится к технологии получения алмазоподобных пленок и может быть использовано для нанесения твердых, износостойких, химически инертных аморфных алмазоподобных покрытий толщиной до 50 мкм с высоко адгезией к изделиям любых размеров. Устройство позволяет получать алмазоподобные покрытия на изделиях любых размеров с высокой производительностью. Устройство содержит камеру с патрубками подвода и отвода инертного газа, два катода K, анод и источник магнитного поля в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью, равноудаленных от поверхности изделия, один из K установлен на источнике магнитного поля, вторым K является само изделие. Анод выполнен в виде пластины, расположенной между K, причем отверстия в аноде по форме, размерам и количеству соответствует форме, размерам и количеству постоянных магнитов. Кроме того, для повышения производительности устройства, источник магнитного поля выполнен в виде постоянных магнитов, установленных на магнитопроводе из магнитомягкого материала. Нанесение алмазоподобного покрытия ведут, подавая на анод положительный потенциал (обычно 1 kV), в среде углеводорода при давлении 10^-2...10^-1 Па. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии получения алмазоподобных пленок и может быть использовано для нанесения твердых, износостойких, химически инертных аморфных алмазоподобных покрытий толщиной до 50 мкм с высокой адгезией к изделиям любых размеров.

Наиболее близким прототипом является известный способ получения алмазоподобного покрытия в ячейке Пеннинга [1] устройство для его реализации, описанное там же. Это устройство позволяет получать алмазоподобные покрытия на изделиях из любых металлов.

Однако это устройство не позволяет получать покрытия на изделиях больших размеров. Это вызвано тем, что для организации газового разряда в ячейке Пеннинга необходимо создание магнитного поля напряженностью как минимум 200 Э, перпендикулярного к поверхности, на которую наносится покрытие. Создание магнитного поля возможно либо постоянными магнитами, размещенными внутри вакуумной камеры, либо соленоидом, размещенным снаружи вакуумной камеры. В первом случае необходимую величину напряженности магнитного поля можно получить при расстоянии между полюсами магнитной системы не более 100 мм, т.е. один из размеров изделия не может превышать этой величины. Во втором случае при диаметре соленоида свыше 300 мм получение необходимой напряженности магнитного поля приведет к резкому увеличению габаритов, массы соленоида, а, следовательно, и всего устройства.

Общими признаками для сравниваемых решений являются следующие: камера с патрубками подвода инертного газа и отвода, два катода, анод и источник магнитного поля. Отличительными признаками изобретения являются выполнение источника магнитного поля, выполнение камеры с дополнительным патрубком подвода углеводорода и выполнение анода. Источник магнитного поля выполнен в виде постоянных магнитов, установленных на одном из катодов и равноудаленных от второго катода, являющимся изделием, анод выполнен в виде перфорированной пластины, расположенной между катодами, причем отверстия в пластине по форме, размерам и количеству соответствует форме, размерам и количеству постоянных магнитов. Кроме того, в предлагаемом устройстве источник магнитного поля выполнен с магнитопроводом, из магнитомягкого материала на котором установлены постоянные магниты.

Существенным признаком является наличие в камере дополнительного патрубка подвода углеводорода, т.к. получение алмазоподобного покрытия ведется в две стадии очистка и покрытие, сопровождаемое подачей разных газов.

На фиг.1 дана схема устройства для получения алмазоподобного покрытия на плоских изделиях; на фиг.2 то же, на телах вращения.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, патрубка для отвода 2, патрубка для подачи инертного газа 3, патрубка для подачи углеводорода 4, анода 5, катода 6, постоянных магнитов 7, изделия 8 и магнитопровода 9.

Устройство работает следующим образом. В вакуумную камеру 1 помещают изделие 8 таким образом, что оно образует электродную систему вместе с анодом 5 и катодом 6. Необходимое магнитное поле создается постоянными магнитами 7, которые могут быть установлены на магнитопроводе 9. Включают систему откачки, и камера через патрубок 2 откачивается до предельного вакуума. Через патрубок 3 в камеру подают инертный газ до давления полрядка 10^-1 Па. На анод подают положительный потенциал (обычно 1 kV) и проводят ионное травление изделия. Затем прекращают подачу инертного газа и через патрубок 4 подают углеводород до того, как установится равновесие между количеством вновь поступающего и откачиваемого газа при требуемом давлении, обычно 10^-2. 10^-1Па, и наносят алмазоподобное покрытие. Время проведения процесса определяет толщину полученного покрытия. Выбор количества, размеров и формы отверстий и постоянных магнитов для создания необходимого магнитного поля зависит от формы и размеров изделия.

Использование магнитопровода увеличивает напряженность магнитного поля, а значит и производительность процесса нанесения покрытия.

Таким образом, размеры изделия, на которые наносится алмазоподобное покрытие, ограничивается лишь размерами вакуумной камеры, т.е. практически не ограничены. Кроме того, размещение постоянных магнитов на магнитопроводе из магнитомягкого материала увеличивает напряженность магнитного поля, необходимого для организации газового разряда, что как правило увеличивает скорость нанесения покрытия, а следовательно, и производительность процесса.

Формула изобретения

1. Устройство для получения покрытия, преимущественно алмазоподобного, содержащее камеру с патрубками подвода и отвода инертного газа, два катода, анод и источник магнитного поля, отличающееся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде постоянных магнитов, установленных на одном из катодов и равноудаленных от другого катода, являющегося изделием, анод выполнен в виде перфорированной пластины, расположенной между катодами, причем отверстия в пластине по форме, размерам и количеству соответствуют форме, размеру и количеству постоянных магнитов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник магнитного поля выполнен с магнитопроводом из магнитомягкого материала, на котором установлены постоянные магниты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2