Вакуумная установка для нанесения защитно-функциональных покрытии

Одним из прогрессивных технологических процессов нанесения различного рода покрытий является ионно-плазменное напыление с помощью магнетронных устройств [1—3]. В НИИ технологии машиностроения создан ряд вакуумных установок для получения покрытий с использованием метода магнетронного распыления.

Вакуумная установка МИР-1 для нанесения высокотвердых, износостойких покрытий на поверхности инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов была создана в 1981 г. Установки этого типа до сих пор эксплуатируются на предприятиях.

В 1983 г. разработали установку МИР-2. По сравнению с первой она имеет два независимых магнетронных распылителя и блок подачи напряжения смешения на подложку. Это повысило равномерность и качество покрытия, улучшились также условия эксплуатации. Установка МИР-2 эксплуатируется более чем на 100 предприятиях различных отраслей народного хозяйства. Оба типа установок предназначены исключительно для нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент.

Современные же тенденции развития вакуумной технологии предъявляют к оборудованию для нанесения покрытий не только требования надежности, удобства в обслуживании и эксплуатации, но и обеспечения возможности нанесения различных защитно-функциональных покрытий на широкую номенклатуру деталей и материалов без дополнительной переналадки оборудования. В 1987 г. впервые в отечественной практике создана вакуумная установка МИР-3А для нанесения защитно-функциональных покрытий из металлов, сплавов и химических соединений методом магнетронного распыления. С помощью этой установки можно получать упрочняющие, износостойкие, противокоррозионные и декоративные покрытия на деталях диаметром до 400 и длиной до 500 мм.

В состав установки входят рабочая камера, универсальное устройство вакуумной откачки, два магнетронных планарных распылительных устройства (магратрона) с индивидуальными источниками питания и система управления.

Планарные магратроны установлены в верхней и нижней частях камеры, вдоль ее оси, мишенями навстречу друг к другу. В водоохлаждаемом катоде каждого магратрона размещена одна мишень. Расположение внутри катода магнитной системы обеспечивает равномерную и максимально возможную эрозию мишени. Толщина мишени составляет 10—15 мм, что обеспечивает значительный ресурс работы магратрона. Конструкция катода позволяет эффективно охлаждать мишень непосредственно в зоне ее эрозии. Для удобства замены мишеней предусмотрены съемники. Подача рабочего и реактивного газов осуществляется с помощью микронатекателей. На боковой стороне рабочей камеры вдоль ее оси встроены два резистивных нагревателя. Источник питания магратрона обеспечивает максимальную мощность распыления до 25 кВт. Конструкция приспособления для крепления и перемещения деталей в рабочей камере изолирована от массы и позволяет подавать на детали напряжение смешения и проводить очистку в тлеющем разряде, что расширяет технологические возможности установки.

Основные характеристики установки МИР-ЗА следующие: внутренние размеры рабочей камеры 00,63X1 м, объем 0,31 м3; максимальные размеры подложки — диаметр 400, длина 500 мм; предельные температура и разрежение в камере — 923 К, 6,5•10-3 Па; число магнетронных распылителей 2—3, их длина 735, ширина 240 мм; номинальные напряжение и ток на магнетроне 500 ±100 В, 20 ±5 А; напряжение на подложке (смешение) 0…360 В; параметры электропитания 380 В, 50 Гц; установленная мощность 97 кВт; расход охлаждающей воды 3,5 м3/ч, давление сжатого воздуха 0,3— 0,5 МПа; габариты установки 4,5X4,5X2,7 м, масса 3,4 т.

Особенностью данной установки является наличие управляемых заслонок, дающих возможность избежать попадания на подложку, в момент зажигания магратронов, некачественного вещества покрытия, и системы температурной и ионной активации процесса осаждения. Наличие этих устройств, а также узел для крепления и перемещения деталей в рабочей камере обеспечивают следующие преимущества: равномерность толщины покрытия на деталях сложной геометрической формы 80±5%; адгезионное сцепление покрытия с основой — более 40 МПа (для алюминия на стали); возможность нанесения покрытий в виде чистых металлов, сплавов в химсоединений на детали из различных материалов (высокопрочные стали, титановые, магниевые и другие сплавы, пластмассы, полимеры и др.); удобство обслуживания установки; возможность управления от мини-ЭВМ.

Для регулирования и стабилизации рабочего давления в пределах 2,6…4,5•10-1 Па применяются игольчатые микронатекатели с электроприводом и жалюзийной заслонкой, служащей для дросселирования газового потока. Заданная температура нагрева поддерживается автоматически, с использованием регулирующего аналогового прибора. Перемещение деталей внутри камеры осуществляется с помощью вращающегося барабана, представляющего собой диски, установленные на центральном валу. Для нанесения покрытия на мелкие детали используется сетчатый, секционный барабан. Для удобства ввода и вывода барабана из камеры предусмотрена загрузочная тележка.

Опорной базой для камеры служит универсальная автоматическая установка вакуумной откачки типа УВН-70А-2, обеспечивающая необходимое разрежение в рабочем объеме.

Вакуумная установка МИР-3А, в которой реализуется технологический процесс нанесения защитно-функциональных покрытий методом ионно-плазменного распыления, позволяет, в отличие от другого вакуумного оборудования и электрохимической технологии, получать покрытия с высокими и стабильными эксплуатационными характеристиками, сократить расход дорогостоящих и дефицитных материалов покрытий, упростить трудоемкие операции подготовки поверхности и улучшить санитарно-гигиенические условия труда.




Комментарии и пинги закрыты.

Комментирование закрыто.