Оборудование для вакуумно-конденсационного напыления

Включает в себя такие системы, устройства и приборы:

• вакуумную систему, которая включает рабочую камеру, средства откачивания и прочие;

• испаряющие или распыляющие устройства - генераторы потока напыляемых частиц,

• систему энергопитания;

• систему снабжения рабочим газом, водяного охлаждения и подогрева;

• транспортирующие устройства и оснастку;

• систему контроля и управления;

• другие вспомогательные устройства и приборы.

Функциональная схема установки для ВКНП представленная на рис.6

Рисунок 6 - Функциональная схема установки для ВКНП

Для вакуумного нанесения покрытия термическим испарением используют разные типы установок, которые отличаются между собою способом нагревания испаряемого материала. Это установки с резистивным, электронно-лучевым, ВЧ - индукционным и дуговым нагреванием.

Базовая модель установки УВН-2М с резистивным нагревателем выпускается в однокорпусном исполнении с камерой колпакового типа размером Ø 500х640 мм с объемом 0,12 м³которая расположенная на базовой плите.

Вертикальный подъем камеры происходит при помощи гидравлического механизма. Во внутреннем обьеме камеры расположены испарители напыляемого изделия, карусели, экраны и прочее оснащение.

Максимальная температура плавления распыляемого материала составляет 1500°С. Источник питания имеет однофазный трансформатор в котором предусмотрены четыре ступени регулирования напряжения холостого хода 4;8;16;32 В и терристорный регулятор напряжения для плавного регулирования тока в резистивном испарителе от 60 до 500 А. Мощность источника питания составляет до 20квт.

На практике используют ряд промышленных и экспериментальных установок с электронно-лучевыми испарителями: УЭ-137, В 7-175,В7-366Г и другие.

Электронно-лучевая установка УЭ-366 разрешает получить многокомпонентные дисперсно укрепленные и многослойные конденсаты из разных материалов на плоские недвижные подложки, а также на лопатки газовых турбин. Установки состоят из вакуумной камеры в форме параллелепипеда размером 1200х200х1000 мм, семи электронно-лучевых пушек. Две из них предназначены для подогревания изделия и пять для испарения напыляемого материала. Рабочий вакуум в камере составляет 1,3 10^-2-1,3 10^-3 Па. Все электронные пушки питаются ускоряющей напряжением 18 Кв от общего высоковольтного блока. Каждая пушка имеет свой трансформатор нагревания катода и раздельное питание электромагнитов управления лучом, что позволяет получить одновременно семь независимых электрических лучей разной мощности.

Для вакуумного напыления покрытия ионно-плазменным напылением (метод КИБ) есть несколько установок. Наиболее распространенной среди них является установка типа „ Булат". Установка „ Булат" предназначена для синтеза твердых материалов и нанесение их в виде покрытия методом конденсации материала, который испаряется и распыляется в вакууме электрической дугой, и ионной бомбардировкой изделий (режущего инструмента, деталей машин и инструментальной оснастки).

Основные технические характеристики установки „Булат-6" такие:

Максимальная мощность установки, квт	До 42
Напряжение питания, В	380
Частота напряжения питания, Гц	50
Максимальная площадь напыляемой поверхности, дм2	около 25
Скорость осаждения покрытия одним источником плазмы на недвижимую подложку, при номинальном режиме на расстоянии 50 мм от среза анода, мкм/ч	15-50-50
Напряжение холостого хода источника питания дуговых испарителей, В	не меньше 100
Ток дуги, А	До 150
Регулирование тока дуги, плавно, А	80-150
Напряжение холостого хода выпрямителя ионной бомбардировки, кв	не меньше 1,7
Количество источников плазмы	3
Диаметр потока плазмы на выходе из источника, мм	200
Рабочее давление в камере, Па
Время откачивания камеры до давления 1,3 Па, мин	До 20
Время откачивания камеры до давления 2,6 10-3 Па паромасленым вакуумным насосом, мин	До 20
Максимальные размеры напыляемой детали, мм:
диаметр	400
высота	200
Нагрузка на шпиндель поворотного устройства, кг	не больше 50
Продолжительность рабочего цикла, мин	не больше 90

Выпрямитель для ионной бомбардировки имеет шесть ступеней регулирования: 0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,1 и 1,7 кв и обеспечивает максимальный ток в режиме ионной бомбардировки не больше 15А.

Среди установок для нанесения покрытия распространение получили установки с магнетронными распылительными системами: (МРС). Существует много конструкционных вариантов МРС которые отличаются способом создания магнитного поля, конструкцией катодного узла, геометрией мишени. Разработаны три базовые конструкции магнетрона: цилиндрическая с цилиндрическим катодом, планарная - с плоским катодом и так называемая с кольцевым конусообразным катодом.

К установкам, которые имеют цилиндрическую магнетронную систему, относится установка УВН-61. Магнетронная система, в ней и катод из распыляемого материала, выполнен в виде трубы, которая вставляется во внутренней пустой трубе. При этом распыляется внешняя поверхность катода. Плазма локализуется на поверхности катода, который распыляется с помощью кольцевого арочного магнитного поля. Подложки располагаются вокруг катода. Для приведенной схемы характерны плотности тока 60мА/см² и довольно высокая равномерность покрытия.

Установка УВН-61, подобно к установке УВН-2 состоит из основы, колпаковой рабочей камеры, в которой расположен МРС, механизма подъема колпака, вакуумной системы, системы охлаждения и пульта управления с электронным блоком.