Катодный узел электродугового испарителя


 


Владельцы патента RU 2457278:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области металлургии в частности к технике вакуумно-плазменного нанесения металлосодержащих покрытий. Катодный узел электродугового испарителя содержит катод 1, расположенный на фланце 2 и изолированный от него изолятором 3. На фланце крепится защитный кожух 4 с закрепленным на нем поджигающим электродом 5, который в свою очередь изолирован от фланца 2 при помощи изолятора 6. Фланец крепится к охлаждаемой рубашке 7 при помощи изолятора 8. На охлаждаемой рубашке 7 снаружи по периметру установлена фокусирующая электромагнитная катушка 9. Цилиндрическая рубашка изолированно крепится по фланцу камеры 10 при помощи изолятора 11. В процессе работы катодного узла осуществляется испарение материала мишени 12. При достижении критичного расхода материала мишени 12 для обеспечения оптимальной работы установки в зоне возникновения плазменной дуги катод 1 перемещают на технологически регламентированное расстояние. В целях регулировки положения катодного пятна на плазменную дугу воздействуют электромагнитным полем, создаваемое фокусирующей электромагнитной катушкой 9, что в конечном итоге позволяет обеспечить качество покрытия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике вакуумно-плазменного напыления путем нанесения металлосодержащих покрытий различного назначения.

Из уровня техники известен катодный узел электродугового испарителя, содержащий катод с поверхностью испарения, охлаждающее катод основание, выполненное в виде открытого с одной стороны кожуха коробчатой формы, герметично присоединенного к охлаждаемой поверхности катода с образованием полости для охлаждающей среды, средства подвода - отвода охлаждающей среды, средства электрической связи катода с источником электропитания разряда (Патент на изобретение РФ №2046153, C23C 14/32, 1993 г., прототип).

К недостаткам данного известного из уровня техники устройства относится низкое качество покрытия.

В основу заявленного изобретения была положена задача повышения качества покрытия и ресурса расходуемого материала за счет обеспечения равномерности испарения материала.

Поставленная задача решается посредством того, что катодный узел электродугового испарителя, состоящий из катода, который выполнен в виде охлаждающего основания в фронтальном сечении в профильном в форме фланца, согласно изобретению дополнительно снабжен изолированной охлаждаемой рубашкой и электромагнитной катушкой, при этом рубашка выполнена с возможностью охвата катода электромагнитная катушка - с возможностью охвата рубашки, а катод выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль своей продольной оси.

Оптимально охлаждаемую рубашку выполнять в виде цилиндра.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображено продольное сечение катодного узла электродугового испарителя.

Катодный узел электродугового испарителя содержит катод 1, расположенный на фланце 2 и изолированный от него изолятором 3. На фланце также крепится защитный кожух 4 с закрепленным на нем поджигающим электродом 5, который в свою очередь изолирован от фланца 2 при помощи изолятора 6. Фланец крепится к охлаждаемой рубашке 7 при помощи изолятора 8. На охлаждаемой рубашке 7 снаружи по периметру установлена фокусирующая катушка 9. Цилиндрическая рубашка изолированно крепится по фланцу камеры 10 при помощи изолятора 11.

Работа катодного узла электродугового испарителя осуществляется следующим образом.

В начале технологического цикла в вакуумной камере (на чертеже не показана) после установки мишени 12 откачивают воздух. Одновременно во внутрь катода 1 и охлаждаемую рубашку 7 подается жидкофазная охлаждающая среда, в данном конкретном случае - вода. Затем на катод 1 и анод, которым является подложка (на чертеже не показана) с находящимися на ней деталями, подается напряжение. Для возбуждения плазменной дуги используется система поджига, которая включает поджигающий электрод 5.

В процессе работы катодного узла осуществляется испарение материала мишени 12. При достижении критичного расхода материала мишени 12 для обеспечения оптимальной работы установки в целом в зоне возникновения плазменной дуги катод 1 перемещают на технологически регламентированное расстояние.

В целях регулировки положения катодного пятна на плазменную дугу воздействуют электромагнитным полем, создаваемым фокусирующей катушкой 9, что в конечном итоге позволяет обеспечить качество покрытия.

Данный катодный узел электродугового испарителя разрабатывался для нанесения покрытия нитрид титана (TiN) и полученные с его помощью покрытия имели минимальную капельную фазу, а во время работы материал мишени распылялся равномерно со всей поверхности. Также выявлено, что во время перемещения катода на технологически регламентированное расстояние дуга не гаснет.

Анализ заявленного технического решения показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, не известной 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 использования в металлургии, в частности в технологиях вакуумно-плазменного напыления;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы, 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.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Катодный узел электродугового испарителя, состоящий из катода, выполненного охлаждаемым, с основанием в форме фланца, отличающийся тем, что он снабжен изолированной охлаждаемой рубашкой, охватывающей катод, и электромагнитной катушкой, охватывающей охлаждаемую рубашку, а катод выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль своей продольной оси.

2. Катодный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждаемая рубашка выполнена в виде цилиндра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к штампам для горячей, изотермической штамповки деталей, и может быть использовано, например, в авиационной промышленности при изготовлении деталей из титановых сплавов, преимущественно лопаток.

Изобретение относится к способам получения на контактных поверхностях композиционных молибден-медных покрытий и может быть использовано в электротехнике. .

Изобретение относится к способу получения композиционных вольфрам-медных покрытий на контактных поверхностях. .

Изобретение относится к способам получения композиционных молибден-медных покрытий на контактных поверхностях. .

Изобретение относится к оборудованию в области нанотехнологий для создания мелкодисперсных и наномасштабных металлических порошков, а также к нанесению металлических покрытий и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной, радио- и электронной промышленности.

Изобретение относится к оборудованию в области нанотехнологий для создания мелкодисперсных и наномасштабных металлических порошков, а также к нанесению металлических покрытий и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной, радио- и электронной промышленности.

Изобретение относится к оборудованию в области нанотехнологий для создания мелкодисперсных и наномасштабных металлических порошков, а также к нанесению металлических покрытий и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной, радио - и электронной промышленности.

Изобретение относится к получению на медных контактных поверхностях композиционного ламинатного молибден-медного покрытия. .

Изобретение относится к получению на медных контактных поверхностях псевдосплавных молибден-медных покрытий. .

Изобретение относится к способам формирования сверхтвердых аморфных углеродных покрытий в вакууме и может быть использовано для улучшения эксплуатационных характеристик различных видов инструментов, применяемых для металлообработки, деталей узлов трения, а также в качестве сигнального покрытия, используемого для анализа степени износа.

Изобретение относится к получению вольфрам-углерод-медного покрытия на медных контактных поверхностях

Изобретение относится к технологии химико-термической обработки металлов с использованием концентрированных потоков энергии

Изобретение относится к устройству для электровзрывной обработки поверхности материалов

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий, в частности к электровзрывному напылению покрытий и электровзрывному легированию с применением в качестве электрически взрываемых проводников фольг различных металлов и сплавов с размещенными на них порошковыми навесками напыляемых веществ, и может быть использовано, например, в электротехнике для формирования покрытий на контактных поверхностях с высокой электроэрозионной стойкостью

Изобретение относится к вакуумной установке нанесения покрытий согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности, в частности, к технологии импульсного электровзрывного нанесения беспористых композитных покрытий системы TiB2-Cu с применением в качестве взрываемого проводника композиционного электрически взрываемого материала, представляющего собой двухслойную медную фольгу с заключенной в ней порошковой навеской диборида титана, и может быть использовано в электротехнике для формирования контактных поверхностей с высокой электроэрозионной стойкостью

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов резанием, и может быть использовано при изготовлении износостойкого режущего инструмента из керамики

Изобретение относится к нанесению покрытий искровым напылением. Мишень для нанесения металлооксидного и/или металлонитридного покрытия включает металлическую матрицу с размещенным в ней неэлектропроводящим оксидом и/или нитридом металла. Металлическая матрица выполнена из того же металла, что и металл в оксиде и/или нитриде металла, и структурирована в виде связной сетки заполненных этим металлом канавок. Промежутки сетки заполнены оксидом и/или нитридом металла. Способ получения мишени включает голографическое структурирование металлической матрицы из алюминия и оксида алюминия с получением металлической матрицы в виде связной сетки заполненных алюминием канавок, промежутки которой заполнены оксидом алюминия. Изобретение обеспечивает нанесение непроводящего слоя с металлическими компонентами на подложку путем искрового напыления. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электродуговому испарителю металлов и сплавов, и может найти применение при нанесении защитных и упрочняющих покрытий на изделия. Электродуговой испаритель содержит протяженный цилиндрический охлаждаемый катод, анод, поджигающий и дугогасящий электроды и источник электропитания. Анод выполнен охлаждаемым в форме цилиндра. Анод и катод установлены на общем фланце соосно друг другу. Катод размещен в полости анода, а зазор между катодом и анодом выбран из соотношения: Da/Dк=3-7, где Da и Dк - диаметры анода и катода соответственно. Вдоль образующей боковой поверхности анода выполнена щель шириной не более 1/4 длины окружности анода. Для осуществления испарения материала в заданном направлении анод снабжен электромагнитом, размещенным диаметрально противоположно щели. Технический результат заключается в повышении надежности испарителя, в увеличении скорости роста покрытия и соответственно в увеличении коэффициента использования материала катода за счет концентрации потока испаряемого материала в направлении поверхности. 2 ил.
Наверх