Вакуумно-плазменная установка для нанесения многофункциональных покрытий
Владельцы патента RU 2457277:
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначено для нанесения многофункциональных покрытий на режущий инструмент. Установка содержит вакуумную камеру, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и узел поджига, который выполнен в виде стержневого элемента, расположенного внутри сильфона с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом стержневой элемент выполнен с возможностью подвода до возникновения контакта его рабочей части с боковой поверхностью катода в процессе создания вакуума в вакуумной камере и его отвода при напуске воздуха в камеру. Технический результат: обеспечение постоянного контакта между катодом и поджигом, исключение потери контакта в точке «катод - керамическая вставка» из-за процесса электроэррозии. 2 ил.
Изобретение относится к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначено для нанесения многофункциональных покрытий на режущий инструмент.
В технике известны различные установки для нанесения многофункциональных покрытий, которые применяются в зависимости от размеров изделий и объема работ. В установках для нанесения многофункциональных покрытий используют рабочую вакуумную камеру, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и узел поджига (Hovsepyan, P. and Hensel, В., "Lichtbogen-Verdampfungsvorrichtung," patent DE 4223592 (1994). Swift, P.D., McKenzie, D.R., Falconer, I.S., and Martin, P.J., Cathode spot).
Указанные типы устройств обеспечивают нанесение покрытий на подложку, однако недостатком таких установок является узел поджига катода, который находится в статическом состоянии в процессе нанесения покрытия, так как в процессе нанесения покрытия в месте контакта катода с поджигом в результате электроэрозии выжигается материал катода, в результате чего контакт между катодом и поджигом(который находится в неподвижном состоянии) исчезает и инициация катодного пятна становится невозможной, т.е процесс нанесения прерывается.
Наиболее близким решением из уровня техники является вакуумно-плазменная установка для нанесения многофункциональных покрытий, содержащее корпус вакуумной камеры, титановый катод, источник питания разряда, устройство поджига, магнитную катушку, ввод реакционно-способного газа, источник опорного напряжения. В данной установке обеспечивается надежное зажигание дуги, однако ресурс его весьма ограничен из-за интенсивной электроэрозии катода и электрода поджига (С.Н.Григорьев. «Методы повышения стойкости режущего инструмента», г.Москва, «Машиностроение», 2009 г., стр.134).
Технической задачей заявленного решения является создание такой конструкции установки для нанесения покрытий, в которой обеспечивался бы постоянный контакт, между катодом и поджигом, которая исключила бы потерю контакта в точке «катод-керамическая вставка» из-за процесса электроэрозии.
Поставленный технический результат решается посредством того, что в вакуумно-плазменной установке для нанесения многофункциональных покрытий, содержащей вакуумную камеру, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и узел поджига, согласно изобретению узел поджига выполнен в виде стержневого элемента, расположенного внутри упругого сильфона с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, а именно с возможностью подвода стержневого элемента до возникновения контакта его рабочей части с боковой поверхностью катода в процессе создания вакуума в вакуумной камере и его отвода при напуске воздуха в камеру.
Изобретение поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 схематично представлена вакуумно-плазменная установка для нанесения многофункциональных покрытий;
- на фиг.2 - узел поджига.
Вакуумно-плазменная установка для нанесения многофункциональных покрытий содержит рабочую вакуумную камеру 1, систему 2 откачки воздуха, систему 3 подвода газофазной среды, поворотный стол 4, дуговые испарители с катодами 5 и узел 6 поджига, выполненный в виде стержневого элемента 7 с керамической вставкой 8, который установлен внутри сильфона 9, с возможностью его подвода до возникновения контакта его рабочей части с боковой поверхностью катода 5 в процессе создания вакуума в вакуумной камере 1 и его отвода при напуске воздуха в камеру 1.
Принцип работы заявленного устройства заключается в следующем.
Установить на поворотный стол 4 мишени, закрыть рабочую вакуумную камеру 1. При помощи системы 2 откачки воздуха в рабочей вакуумной камере 1 создаем вакуум не ниже 10-3 Па. При помощи системы 3 подвода газофазной среды напустить в камеру рабочий газ. Инициация вакуумного дугового разряда между рабочей камерой (анодом) 1 и катодом 5 осуществляется с помощью поджигающего электрода 7 системы поджига разряда. На электрод 7 подается напряжение, необходимое для пробоя межэлектродного промежутка, от источника высокого напряжения. После зажигания основного разряда подача высокого напряжения на электрод 7 прекращается. В результате инициации вакуумной дуги вблизи поджигающего электрода 7 на боковой поверхности катода 5 образуется катодное пятно, которое перемещается по поверхности, главным образом, под действием электромагнитных сил который смещается (растягивается) в сторону катода при вакуумировании камеры за счет разниц давлений на границе вакуум - атмосферное давление).
Анализ заявленного технического решения на соответствие требованиям условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для нанесения многофункциональных покрытий;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, который позволяет при использовании вакуумно-плазменной установки для нанесения многофункциональных покрытий обработку широкой номенклатуры изделий.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Вакуумно-плазменная установка для нанесения многофункциональных покрытий, содержащая вакуумную камеру, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и узел поджига, отличающаяся тем, что узел поджига выполнен в виде стержневого элемента, расположенного внутри сильфона с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом стержневой элемент выполнен с возможностью подвода до возникновения контакта его рабочей части с боковой поверхностью катода в процессе создания вакуума в вакуумной камере и его отвода при напуске воздуха в камеру.
