1.3.2 Ризестивне нагрівання при напиленні покриттів

Нагрівання розпилюваного матеріалу в цьому разі відбувається джоулевим теплом.

Передача теплоти від резистора до розпилюваного матеріалу безпосередня (рисунок 1.3, в) або через стінку тигля (рисунок 1.3, г). Досить часто як резистори використовуються човники з різним робочим об'ємом.

За конструктивними ознаками резистивні випаровувачі (рисунок 1.7) можна класифікувати на: дротяні; стрічкові; човникові; тигельні.

Перевагою способів ВКНП з резистивним нагріванням розпилюваного матеріалу є простота конструкції випаровувача та джерела електроживлення, зручність контролю та регулювання режиму роботи випаровування. До матеріалів, які використовуються для виготовлення резисторів ставиться ряд вимог: тиск пари матеріалу випаровувача при температурі процесу повинен бути зневажливо малий; матеріал випаровувача повинен добре змочуватися матеріалом, що розпиляється для забезпечення між ними доброго теплового контакту і розпилюваний матеріал не повинен утворювати з матеріалом резистора або тигля різного роду з'єднань, які спричиняють до забруднення покриття та руйнування випаровувача.

Основний недолік випаровувачів з резистивним нагріванням полягає в обмеженні максимальної температури випаровування до 1500 °С. Крім того, способи резистивного нагрівання при напиленні енергомісткі і мають порівняно низьку питому потужність і малу продуктивність.

а

б

в

г

Рисунок 1.7 – Способи резистивного нагрівання розпилюваного матеріалу: а – дротяний; б – стрічковий; в – човниковий; г – тигельний

1.3.3 Високочастотне індукційне нагрівання при напиленні покриття термічним випаровуванням

В цьому випадку нагрівання та розпилення металу здійснюється високочастотним індуктором.

Конструктивна схема випаровувача з ВЧ-індукційним нагріванням наведена на рисунку 1.8.

1 – тигель; 2 – теплоізоляція; 3 – індуктор; 4 – підставка;

5 – центруючий стержень; 6 – електроізоляційне покриття;

7 – матеріал, який випаровується

Рисунок 1.8 – Конструктивна схема випаровувача

з ВЧ-індукційним нагріванням

Безпосереднє нагрівання матеріалу в тиглі відбувається за рахунок енергії, яка отримується від електромагнітного поля, яке викликає коливання полярних молекул та заряджених частинок.

Залежно від конструкції індуктора, маси матеріалу та потужності ВЧ-генератора час нагрівання становить від кількох секунд до долей секунди.

При випаровуванні пари утворюється потік, направлений до поверхні напилення. Процес здійснюється в жорстких камерах. При створенні тигельних випаровувачів з ВЧ-нагріванням необхідно враховувати:

1 Необхідність обмеження напруги на подовженому індукторі у зв'язку з можливістю іонізації залишкових газів в присутності високочастотного поля.

2 Пошук найбільш придатної форми тигля та матеріалу для його виготовлення, щоб запобігати міграції розплаву через верхню кромку тигля на його зовнішню поверхню.

3 Утворення теплозахисту.

4 Вибір найбільш раціональної геометрії індуктора та його електроізоляції.

Тиглі, у випаровувачах з індукційним нагріванням, необхідно виготовляти з тугоплавких та електропровідних матеріалів, які мають високу теплостійкість та хімічну інертність до розплавленого металу.

Для виготовлення тиглів використовують графіт, цирконієвий графіт, рідко безкисневі матеріали (бориди, карбіди). Наприклад, суміш карбіду бора з диборидом титану.

Для теплового захисту використовують графітовані тканини, і ін.

При запуску тигельних випаровувачів, для запобігання викидів розплавленого матеріалу, необхідно проводити попередню дегазацію.

Порівняно з резистивним нагріванням, індукційне високочастотне нагрівання є більш ефективним. Коефіцієнт використання енергії суттєво підвищується.

Недоліком цього способу є достатньо висока складність обладнання і його вартість.