Напыление в вакууме

Установка Auto500 для резистивного и электронно-лучевого напыления

Установка напыления тонких пленок Auto500 — это эффективное, но доступное по цене средство реализации методов термического осаждения.

Технологическое оборудование

— Прямоугольные камеры из нержавеющей стали размером 500 мм х 400 мм с возможностью водяного охлаждения
— Камеры со стеклянным вакуумным колпаком или стеклянным цилиндром
— Один или несколько резистивных источников, резистивный источник на четырехпозиционном поворотном столике
— Многотигельный электронно-лучевой источник мощностью 3 кВт или 6 кВт
— Неподвижный и поворотный подложкодержатели
— Устройства высокотемпературного нагрева подложки
— Заслонки источника и подложки
— Очистка в тлеющем разряде
— Устройства измерения и контроля толщины пленки
— Возможности применения загрузочного шлюза

Камера FL400 изнутри с электронно-лучевым источником EB3, двумя резистивными источниками и кварцевым ламповым нагревателем подложки.

Компактный электронно-лучевой источник EB3 мощностью 3 кВт с поворотным столиком и возможностью футеровки.

Установка Auto500 распыления на постоянном и ВЧ токе

Установка Auto500 после настройки представляет собой эффективную и универсальную установку распыления для проведения исследований. Установки могут быть оснащены максимум тремя источниками распыления, а универсальная система коммутации позволяет пользователям выбирать источник питания: постоянный ток или ток высокой частоты. Возможность дополнительно использовать установки технологического газа и подложкодержатели позволяет обеспечить максимальную гибкость технологического процесса.

На выбор предлагаются:

— До трех магнетронных источников для вертикального напыления
— Источники на шарнирах для фокусированного распыления
— Возможности последовательного или совместного распыления
— Возможности использования источников питания постоянного тока или тока высокой частоты
— Реактивное распыление
— Нагреваемые подложкодержатели
— Подложкодержатели с электрическим смещением
— Возможности применения загрузочного шлюза

Камеры FL500 с тремя источниками распыления диаметром 3” с наклонными головками.

Функциональные характеристики установки Auto500


Вакуумные установки:

— Диффузионный насос производительностью 600 л/с
— Турбомолекулярный насос производительностью 500 л/с
— Безмасляный турбомолекулярный насос на магнитном подвесе производительностью 450 л/с
— Крионасос производительностью 1500 л/с
— Пластинчато-роторный насос с масляным уплотнением производительностью 14,3 м3/ч и ловушка, охлаждаемая жидким азотом, в стандартной комплектации
— Возможен вариант безмасляного спирального насоса

Камеры:

— Прямоугольная камера FL400 с фронтальной загрузкой. Диаметр 400 мм x высота 500 мм со смотровым окном диаметром 100 мм и футеровкой камеры
— Прямоугольная камера FL500 с фронтальной загрузкой. Диаметр 500 мм x высота 500 мм со смотровым окном диаметром 100 мм и футеровкой камеры
— Водоохлаждаемые камеры FL400 или FL500 для использования при высокотемпературном нагреве подложек

Средства управления и обеспечения безопасности:

— Контроллер системы на базе ПЛК с сенсорным дисплеем для управления вакуумной установкой
— Автоматический высоковакуумный клапан служит для защиты насосов и технологического процесса
— Комплексные блокировочные устройства обеспечивают максимально возможную безопасность оператора
— Auto500 имеет маркировку ЕС

Планируемая модернизация:

— Функциональная особенность модульной конструкции Auto500 состоит в том, что конфигурацию этой установки можно изменить или модернизировать при помощи дополнительного оборудования, поскольку со временем требования меняются

>Габаритные размеры

Габариты Auto500 в мм (дюймах)

>Плазменное напыление металла

Виды и применение процессов плазменного напыления металлов

Плазменное напыление (или, другими словами – диффузионная металлизация) эффективный способ изменения физико-механических свойств, а также структуры основной поверхности. Поэтому он часто используется с декоративными целями, и для увеличения стойкости конечного продукта.

Плазменное напыление металла

Принцип плазменного напыления

Как и традиционные методы поверхностных покрытий, при диффузионной металлизации происходит осаждение на поверхности металла слоя другого металла или сплава, который обладает необходимыми для последующего применения детали свойствами – нужным цветом, антикоррозионной стойкостью, твёрдостью. Отличия заключаются в следующем:

  1. Высокотемпературная (5000 — 6000 °С) плазма значительно ускоряет процесс нанесения покрытий, который может составлять доли секунд.
  2. При диффузионной металлизации в струе плазмы в поверхностные слои металла могут диффундировать также химические элементы из газа, где проводится обработка. Таким образом, регулируя химический состав газа, можно добиваться комбинированного поверхностного насыщения металла атомами нужных элементов.
  3. Равномерность температуры и давления внутри плазменной струи обеспечивает высокое качество конечных покрытий, чего весьма трудно достичь при традиционных способах металлизации.
  4. Плазменное напыление отличается чрезвычайно малой длительностью процесса. В результате не только повышается производительность, но также исключается перегрев, окисление, прочие нежелательные поверхностные явления.

Рабочие установки для реализации процесса

Поскольку чаще всего для инициации высокотемпературной плазмы используется электрический разряд – дуговой, искровой или импульсный – то применяемое для такого способа напыления оборудование включает:

  • Источник создания разряда: высокочастотный генератор, либо сварочный преобразователь;
  • Рабочую герметизированную камеру, где размещается подвергаемая металлизации заготовка;
  • Резервуар для газа, в атмосфере которого будет производиться формирование высокотемпературной плазмы;
  • Насосной или вакуумной установки, обеспечивающей необходимое давление для прокачки рабочей среды или для создания требуемого разрежения;
  • Системы управления за ходом протекания процесса.

Работа плазмотрона, выполняющего плазменное напыление, происходит так. В герметизированной камере закрепляется напыляемая деталь, после чего между поверхностями рабочего электрода (в состав которого входят напыляемые элементы) и заготовкой возбуждается электрический разряд. Одновременно через рабочую зону с требуемым давлением прокачивается жидкая или газообразная среда. Её назначение – сжать зону разряда, повысив тем самым объёмную плотность его тепловой мощности. Высококонцентрированная плазма обеспечивает размерное испарение металла электрода и одновременно инициирует пиролиз окружающей заготовку среды. В результате на поверхности образуется слой нужного химического состава. Изменяя характеристики разряда – ток, напряжение, давление – можно управлять толщиной, а также структурой напыляемого покрытия.

Схема плазменного напыления

Аналогично происходит и процесс диффузионной металлизации в вакууме, за исключением того, что сжатие плазмы происходит вследствие разницы давлений внутри и вне её столба.

Технологическая оснастка, расходные материалы

Выбор материала электродов зависит от назначения напыления и вида обрабатываемого металла. Например, для упрочнения штампов наиболее эффективны электроды из железо-никелевых сплавов, которые дополнительно легируются такими элементами, как хром, бор, кремний. Хром повышает износостойкость покрытия, бор – твёрдость, а кремний – плотность финишного покрытия.

При металлизации с декоративными целями, главным критерием выбора металла рабочего электрода является конфигурация напыляемой поверхности, а также её внешний вид. Напыление медью, например, производят электродами из электротехнической меди М1.

Важной структурной составляющей процесса является состав среды. Например, при необходимости получить в напыляемом слое высокостойкие нитриды и карбиды, в газе должны присутствовать органические среды, содержащие углерод или азот.

Последующая обработка готового покрытия

В силу особенностей процесса плотность напылённого слоя и прочность его сцепления с основным металлом не всегда бывают достаточными для обеспечения долговечности покрытия. Поэтому часто после обработки деталь подвергается последующему поверхностному оплавлению с использованием кислородно-ацетиленового пламени, либо в термических печах. Как следствие, плотность покрытия возрастает в несколько раз. После этого продукцию шлифуют и полируют, применяя твердосплавный инструмент.

С учётом последующей доводки изделия, толщину слоя металла после обработки принимают не менее 0,8 — 0,9 мм.

Для придания детали окончательных прочностных свойств её закаливают и отпускают, применяя технологические режимы, рекомендуемые для основного металла.

Плазменное напыление повышает теплостойкость, износостойкость и твёрдость изделий, увеличивает их способность противодействовать коррозионным процессам, а напыление с декоративными целями значительно улучшает внешний вид деталей.

Ограничениями технологии диффузионного плазменного напыления считаются чрезмерная сложность конфигурации заготовки, а также относительная сложность используемых установок.

При невысоких требованиях к равномерности образующегося слоя можно использовать и более простые установки, конструктивно напоминающие сварочные полуавтоматы. В этом случае плазменное напыление производится в воздушном пузыре, который образуется при обдуве зоны обработки компрессором. Электроды, в составе которых имеется напыляемый металл, последовательно перемещаются по контуру изделия. Для улучшения сцепления напыляемого металла с основой внутрь зоны напыления вводится также присадочный материал.

Процесс напыления металлического порошка на токарном станке

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.