Устройство для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы

Изобретение относится к устройствам для нанесения металлических покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных труб вакуумным распылением металлов в магнитном поле. Устройство содержит коаксиально размещенные в вакуумной камере электроды с проходными изоляторами, соединенные с источником постоянного тока, и источник магнитного поля, скрещиваемого с электрическим полем. Одним из электродов является обрабатываемая труба, а вторым - мишень, длина которой не меньше длины обрабатываемой поверхности. При этом источник магнитного поля выполнен в виде источника тока, электрически соединенного с мишенью или с мишенью и проводником, расположенным в полости, выполненной в мишени. Конструкция устройства обеспечивает возможность нанесения равномерного покрытия на внутреннюю поверхность длинномерной трубы малого диаметра. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области нанесения покрытия вакуумным распылением металлов с использованием магнитного поля и может быть использовано для нанесения металлического покрытия на внутреннюю поверхность длинномерной трубы.

Известна магнертонная распылительная система (Б.С.Данилин, В.К.Сырчин. "Магнетронные распылительные системы". М.: "Радио и связь", 1982, стр.45, рис 35в), содержащая коаксиально размещенные в вакуумной камере с проходными изоляторами соединенные с источником постоянного тока электроды, одним из которых является подложка, а вторым - мишень, и источник скрещенного с электрическим магнитного поля. Источник магнитного поля выполнен в виде магнитной системы - катушек индуктивности, расположенных внутри мишени.

Такое устройство не применимо для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность длинномерной трубы из-за ограниченной длины катушек индуктивности, а также на внутреннюю поверхность трубы малого диаметра, что объясняется большими габаритами катушек индуктивности. Кроме того, покрытие, получаемое при использовании такого устройства, имеет неравномерную толщину из-за концевого эффекта магнитной системы.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является устройство, используемое для вакуумной обработки внутренней поверхности труб (RU 2039845, МПК⁶ C23C 14/35, опубл. 1995 г.), содержащее коаксиально размещенные в вакуумной камере с проходными изоляторами соединенные с источником постоянного тока электроды, одним из которых является обрабатываемая труба, а вторым - мишень, длина которой не меньше длины обрабатываемой поверхности, и источник скрещенного с электрическим магнитного поля.

Использование такого устройства позволяет наносить покрытия на внутреннюю поверхность неферромагнитной трубы малого диаметра. Для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность ферромагнитной трубы необходимо создание мощного магнитного поля, кроме того, ограничена длина обрабатываемой поверхности трубы, и получаемое покрытие имеет неравномерную толщину по описанным выше причинам.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности нанесения равномерного покрытия на внутреннюю поверхность длинномерной трубы малого диаметра (порядка 20-40 мм).

Поставленная задача решается усовершенствованием устройства для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы, содержащего коаксиально размещенные в вакуумной камере с проходными изоляторами соединенные с источником постоянного тока электроды, одним из которых является обрабатываемая труба, а вторым - мишень, длина которой не меньше длины обрабатываемой поверхности, и источник скрещенного с электрическим магнитного поля.

Это усовершенствование заключается в том, что источник магнитного поля выполнен в виде источника тока, электрически соединенного с мишенью или мишенью и проводником, расположенным в полости, выполненной в мишени, что позволяет получить магнитное поле требуемой мощности вокруг мишени на всей ее длине (не меньшей длины обрабатываемой поверхности), при этом мишень или мишень, в полости которой расположен проводник, имеют диаметр, позволяющий расположить их коаксиально внутри обрабатываемой трубы малого диаметра и получить покрытие равномерной толщины.

Кроме того, мишень или мишень и проводник могут быть соединены с источником переменного тока, что позволяет снизить тепловое воздействие на один из проходных изоляторов, установленных в стенках вакуумной камеры.

Кроме того, вокруг проходных изоляторов могут быть установлены заземляющие кольца, препятствующие пробою изоляторов циклирующими над поверхностью мишени электронами.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено заявляемое устройство с мишенью, по которой пропускают электрический ток, на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1 с мишенью, по которой пропускают электрический ток, на фиг.3 - выносной элемент А с мишенью, в полости которой расположен проводник, на фиг.4 - выносной элемент А с мишенью, в полости которой с зазором расположен проводник. Стрелками показано направление потока охлаждающей жидкости.

Устройство для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы содержит коаксиально размещенные в вакуумной камере 1 с проходными изоляторами 2 и 3 соединенные с источником 4 постоянного тока электроды 5 и 6. Электродом 5 является обрабатываемая труба, а электродом 6 - мишень, длина которой не меньше длины обрабатываемой поверхности. Источник скрещенного с электрическим магнитного поля выполнен в виде источника 7 тока, электрически соединенного с мишенью 6 (фиг.2). В случае, когда мишень 6 имеет большое электрическое сопротивление, источник 7 тока электрически соединен мишенью 6 и проводником 8, расположенным в мишени 6 (фиг.3). В варианте на фиг.4 проводник расположен в полости 9, выполненной в мишени с зазором, по которому подают охлаждающую жидкость. Вокруг проходных изоляторов 2, 3 установлены заземляющие кольца 10.

Устройство для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы работает следующим образом. Инициируют вакуумный электрический разряд между электродами 5 и 6 путем создания разности потенциалов (к обрабатываемой трубе 5 прикладывают положительный потенциал, а к мишени 6 - отрицательный от источника постоянного тока 4). Плазма разряда воздействует на наружную поверхность мишени 6 при наложении на разрядную зону скрещенного с электрическим магнитного поля. Магнитное поле создают пропусканием электрического тока через мишень 6 (фиг.2) или через мишень 6 и проводник 8 (фиг.3, 4), расположенный в полости 9, выполненной в мишени 6 (фиг.4). В приведенном варианте в качестве источника электрического тока используют источник переменного тока 7. В вакуумную камеру подают инертный газ (например, аргон) и осуществляют охлаждение мишени 6 при подаче охлаждающей жидкости в полость мишени 6. За счет бомбардировки поверхности мишени 6 ионами газа, образующимися в плазме разряда, и их локализации у поверхности мишени 6 происходит распыление ее материала и осаждение на внутреннюю поверхность трубы 5. При этом получают покрытие равномерной толщины за счет создания равномерного магнитного поля по всей длине обрабатываемой поверхности.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы позволяет получить равномерное покрытие на внутренней поверхности длинномерной трубы малого диаметра.

1. Устройство для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы, содержащее коаксиально размещенные в вакуумной камере электроды с проходными изоляторами, соединенные с источником постоянного тока, причем одним из электродов является обрабатываемая труба, а вторым - мишень, длина которой не меньше длины обрабатываемой поверхности, и источник магнитного поля, скрещиваемого с электрическим полем, отличающийся тем, что упомянутый источник магнитного поля выполнен в виде источника тока, электрически соединенного с мишенью или с мишенью и проводником, расположенным в полости, выполненной в мишени.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде источника переменного тока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вокруг проходных изоляторов установлены заземляющие кольца.