RU2691166C1 - Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691166C1 RU2691166C1 RU2018130493A RU2018130493A RU2691166C1 RU 2691166 C1 RU2691166 C1 RU 2691166C1 RU 2018130493 A RU2018130493 A RU 2018130493A RU 2018130493 A RU2018130493 A RU 2018130493A RU 2691166 C1 RU2691166 C1 RU 2691166C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- compartment
- vacuum chamber
- magnetron sputtering
- processed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 80
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 9
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий. Может применяться для получения керамического слоя теплозащитных покрытий на изделия авиационной техники, преимущественно на рабочих и сопловых лопатках турбин из жаропрочных литейных сплавов. Устройство для нанесения покрытий методом магнетронного распыления содержит вакуумную камеру с оппозитными планарными магнетронными источниками распыления, механизм вращения и перемещения обрабатываемых изделий, систему подачи газов, систему нагрева и ионной очистки, систему откачки, систему оборотного водоохлаждения и систему электропитания с управляющим компьютером. Вакуумная камера разделена затворами на отсек загрузки, по меньшей мере один отсек напыления и отсек выгрузки. Отсек загрузки содержит систему нагрева, систему подачи инертного газа, систему ионной очистки обрабатываемых изделий и механизм вращения и перемещения изделий, в отсеке напыления размещена по крайней мере одна пара оппозитных планарных магнетронных источников распыления и система подачи инертного и реактивного газа. Механизм вращения и перемещения изделий обеспечивает перемещение обрабатываемых изделий по упомянутым отсекам. Нанесение покрытия осуществляют при напряжении разряда 450-550 В и расходе кислорода 5-8 л/ч. Обеспечивается повышение равномерности покрытия по толщине и повышение производительности процесса напыления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий и может найти применение для получения керамического слоя теплозащитных покрытий (ТЗП) на изделия авиационной техники типа газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно на рабочих и сопловых лопатках турбин ГТД из жаропрочных литейных сплавов.
В промышленности широко известен способ нанесения покрытий путем магнетронного распыления материала покрытия и устройство для его осуществления. Устройство содержит вакуумную камеру, вращающееся устройство для размещения изделий, две или более прямоугольные магнетронные распылительные системы (МРС), снаряженные прямоугольными металлическими мишенями, импульсные источники электропитания МРС и напряжения смещения на изделиях, снабженные системами дугогашения и синхронизации работы, систему напуска и контроля давления рабочих газов (патент РФ №2379378, опубл. 20.01.2010 г.). Недостатком данного устройства и метода является его применимость в основном для нанесения тонких пленок на электронные устройства и низкая производительность при нанесении на изделия авиационной техники.
Аналогом предлагаемого способа нанесения керамического слоя теплозащитного покрытия - способ нанесения керамического покрытия на изделия из жаропрочных никелевых сплавов по патенту РФ №2409701, опубл. 20.01.2011 г., включающий обработку поверхности изделия, помещенного в вакуумированную и наполненную смесью аргона и кислорода камеру распыления, потоком ускоренных ионов инертного газа, совмещенную с нагревом изделия до температуры 500-1000°С, совмещая его с обработкой поверхности изделия пучком ускоренных ионов инертного газа, на второй стадии осуществляют обработку поверхности изделия пучком ускоренных ионов инертного газа, совмещенную с магнетронным распылением мишени, а после формирования керамического покрытия проводят термообработку изделия. Перед формированием керамического покрытия на поверхность изделия предпочтительно наносят слой жаростойкого никелевого сплава, содержащего алюминий, хром и редкоземельный металл.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является установка вакуумного вакуумного напыления Caroline D 12 В1, описанная в статье «Нанесение толстых диэлектрических покрытий в вакууме. Технология и оборудование. Часть II» в журнале Электроника: НТБ, 2009, №3, с. 70-75 авторов Е. Берлин, Л. Сейдман. Установка Caroline D 12 В1 состоит из вакуумного блока - вакуумная камера, система откачки, газовая система, барабан для крепления изделий - и стойки питания и управления. В стойке питания и управления установкой сосредоточены блоки питания всех ее систем и управляющий компьютер, а также блок оборотного водоснабжения. Система Caroline D 12 В1 оснащена восемью магнетронными источниками напыления. Магнетроны расположены попарно друг против друга. Барабан для крепления изделий позволяет перемещать и вращать изделия вокруг своей оси. Установка Caroline D 12 В1 имеет четыре среднечастотных импульсных блока питания магнетронов мощностью 18 кВт каждый для обеспечения максимальной производительности установки (скорость нанесения покрытия на вращающийся барабан в зависимости от напыляемых металлов составляет 10-30 мкм/ч). В установке применены унифицированные импульсные СЧ ИП типа ELB-48/1000, содержащие один или два инвертора и ключ-генератор паузы для магнетронов. Источники питания - инверторы представляют собой унифицированные устройства с однотипными для всех инверторов панелями автономного управления и интерфейсами, средствами самодиагностики и формирования сигналов тревожной сигнализации.
Приведенные выше способ и устройство обеспечивают покрытие изделий типа рабочих и сопловых лопаток турбин, однако не позволяют получать керамический слой ТЗП с высокой равномерностью по толщине и обеспечить непрерывность процесса при нанесении большой партии изделий с высокой производительностью, из-за того что при использовании единой вакуумной камеры необходимо полностью завершать процесс нанесения для загрузки новой партии изделий. Также при использовании единой вакуумной камеры изделия всегда располагаются в зоне с работающими магнетронными источниками, что приводит к невозможности одновременной подготовки изделий (ионной очистки и нагрева) и стабилизации магнетронных источников и очистки полуфабрикатов.
Технической задачей данного изобретения является повышение технологических возможностей и эффективности процесса нанесения керамического слоя теплозащитных покрытий.
Техническим результатом предложенного изобретения является возможность нанесения на изделия типа рабочих и сопловых лопаток турбин керамического слоя ТЗП с высокой равномерностью по толщине с отклонение ±20% и повышение производительности процесса нанесения.
Для достижения технического результата предлагается устройство для нанесения покрытий методом магнетронного распыления, содержащее вакуумную камеру с оппозитными планарными магнетронными источниками распыления, механизм вращения и перемещения обрабатываемых изделий, систему подачи газов, систему нагрева и ионной очистки, систему откачки, систему оборотного водоохлаждения и систему электропитания с управляющим компьютером, причем вакуумная камера разделена затворами на отсек загрузки, по меньшей мере один отсек напыления и отсек выгрузки, причем отсек загрузки содержит систему нагрева, систему подачи инертного газа, систему ионной очистки обрабатываемых изделий и механизм вращения и перемещения изделий с оснасткой для крепления изделий, в отсеке напыления размещена по меньшей мере одна пара оппозитных планарных магнетронных источников распыления и система подачи инертного и реактивного газа, причем механизм вращения и перемещения изделий обеспечивает перемещение обрабатываемых изделий по упомянутым отсекам.
Предпочтительно, отсек напыления с магнетронными источниками распыления, содержит две или три пары оппозитных планарных магнетронных источников распыления, расположенных симметрично относительно оси вращения обрабатываемых изделий.
Предпочтительно каждый из отсеков вакуумной камеры снабжен автономной системой откачки.
Технический результат также достигается с помощью способа нанесения защитного покрытия с использованием устройства по упомянутому выше устройству, включающий размещение обрабатываемых изделий на оснастке и установку ее на механизме вращения и перемещения изделий, откачку воздуха из вакуумной камеры, ионную очистку и нагрев изделий, последовательный напуск инертного газа, а затем кислорода, магнетронное распыление полуфабриката из сплава на основе циркония или гафния с образованием керамического слоя и термообработку изделия, причем изделия размещаются на оснастке по обе стороны от оси вращения, закрепленной на механизме вращения и перемещения изделий и изделия перемещаются в отсек напыления, а затем подается кислород после стабилизации параметров магнетронного источника распыления, причем покрытие наносят на обрабатываемое изделие по следующим параметрам напряжения и расхода кислорода: напряжение разряда - 450-550 В, расход кислорода - 5-8 л/ч.
Предпочтительно, на изделие наносится покрытие переменной толщины при вращении оснастки относительно поверхности распыляемых мишеней.
Заявляемый технический результат достигается за счет использования в устройстве вакуумной камеры, разделенной на отсеки затворами, для того чтобы обеспечить автономную и параллельную работу каждого из отсеков и возможность последовательного нанесения нескольких партий изделий. Для повышения производительности процесса каждый отсек может иметь собственную вакуумную систему. Отсек напыления имеет по меньшей мере две зоны напыления с по меньшей мере одной парой оппозитных планарных магнетронных источников распыления, что обеспечивает нанесение керамического слоя с высокой равномерностью по толщине. При необходимости, возможно увеличение количество отсеков напыления для одновременной обработки большего количества изделий. Разделение на отсеки позволяет также проводить одновременно нагрев и ионную очистку изделий в отсеке загрузки и подачу кислорода, стабилизацию магнетронных источников и очистку полуфабрикатов в отсеке напыления до перевода изделий в зону напыления, и, следовательно, повышается производительность процесса напыления.
Для достижения заявляемого технического результата равномерность по толщине покрытия достигается за счет использования предлагаемой оснастки (приспособление для закрепления обрабатываемых изделий), в которую крепят изделия по обе стороны от оси вращения, устанавливают на механизм вращения и перемещения изделий и переводят в зону напыления посередине между магнетронными источниками распыления. По результатам серии экспериментальных пусков определено что основными параметрами влияющими на скорость нанесения являются напряжения разряда и расход реактивного газа (кислорода), их задают в следующих диапазонах: напряжение - 450-550 В, расход кислорода - 5-8 л/ч. При задании параметров напряжения и кислорода ниже указанных диапазонов приводит к падению производительности процесса (скорости нанесения покрытия), а при превышении данных диапазонов существует опасность возникновения аварийной ситуации (риск оплавления полуфабрикатов).
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для нанесения керамического слоя.
На фиг. 2 изображена предлагаемая оснастка для крепления изделий.
Устройство, содержит вакуумную камеру разделенную затворами 9, 13 на отсеки: отсек загрузки 1, включающий в себя систему подачи 4 инертного газа (аргона), систему ионной очистки 5, механизм 6 вращения и перемещения обрабатываемых изделий, систему нагрева 7 изделий; отсек напыления 2, в который из отсека загрузки 1 перемещается механизм 6 вращения и перемещения обрабатываемых изделий, по крайней мере одна пара оппозитных планарных сбалансированных либо несбалансированных магнетронных источников распыления 11, система подачи инертного и реактивного газов (аргона и кислорода) 12; отсек выгрузки 3 обрабатываемых изделий. Вакуумная камера разделена на отсеки, каждый из которых может быть снабжен автономной системой откачки 8, отсеки соединены клапанами 10 для выравнивания давления, каждый отсек может быть оборудован вакуумными датчиками для контроля давления и пирометрами для контроля температуры (на чертеже не обозначены). Все элементы устройства объединены в систему электропитания и управления для обеспечения автоматизированной работы и задания параметров с управляющей программы, контроль параметров и управление осуществляется системой контроллеров, расположенных в стойке электропитания. Все источники питания и вакуумная система охлаждается системой оборотного водоохлаждения.
Предлагаемая оснастка 14 (показана на фиг. 2) для крепления изделий представляет собой два ряда с держателями 16 для изделий 15 по обе стороны от оси вращения 17, которую устанавливают на механизм 6 вращения и перемещения изделий. При использовании в устройстве сбалансированных магнетронов, такая конструкция оснастки позволяет получать керамическое покрытие с высокой скоростью и высокой производительностью с требуемой равномерностью толщины покрытия по сечению покрываемых изделий.
Способ нанесения керамического покрытия магнетронным распылением полуфабрикатов из циркониевого сплава позволяет синтезировать на поверхности изделия в результате плазмохимических реакций кислорода и выбитых в результате бомбардировки мишени ионами аргона атомов металлов оксидный слой сложного состава. Нагревание поверхности изделия происходит за счет радиационного излучения близких к плавлению полуфабрикатов, а также при обработке поверхности ускоренными в магнитном поле ионами газоразрядной плазмы и ионами материала полуфабриката. Формирование керамического покрытия происходит при осаждении паров металла непосредственно на поверхности изделия.
Способ реализуется следующим образом.
Покрываемые изделия предварительно обезжиривают, промывают и сушат. На поверхность изделий из жаропрочных никелевых сплавов перед формированием керамического покрытия наносят слой жаростойкого сплава, на поверхности которого в процессе нанесения керамического покрытия образуется тонкая пленка оксида алюминия, необходимая для высокой адгезии керамического слоя ТЗП к металлической подложке. Жаростойкое покрытие может быть получено, например, ионно-плазменным методом из сплава на основе никеля (Ni) или кобальта (Со), содержащего алюминий, хром, иттрий и из сплава на основе алюминия, или другим способом.
Изделия закрепляют в оснастке и ставят на механизм 6 вращения и перемещения изделий. После размещения изделий в зоне загрузки 1 на механизме вращения и перемещения вакуумную камеру закрывают и включают систему откачки 8 до примерно 1×10-5 мм рт.ст. Затем в отсек загрузки 1 подают аргон через систему подачи 4 инертного газа, задав его расход 9-11 л/ч, и в течение 5-10 минут осуществляют ионное травление изделий, включив систему ионной очистки 5 при напряжении 190-220 В. Затем включают систему нагрева 7 изделий до достижения вакуума 8×10-5 мм. Одновременно включают систему откачки 8 до примерно 1×10-5 мм рт.ст в отсеке напыления 2 и подают аргон через систему подачи инертного и реактивного газов 12, далее включают питание магнетронных источников распыления 11, очищают полуфабрикаты, стабилизируют параметры магнетронного источника 11, затем подают кислород и перемещают изделия в отсек напыления 2. Напыление проводят в течение заданного времени по следующим параметрам: напряжение разряда - 450-550 В, рабочий ток ≤10А, мощность ≤6 кВт, расход аргона - 11-12 л/ч, расход кислорода - 5-8 л/ч. Данные параметры были определены экспериментально из серии опытных пусков, при задании параметров ниже нижнего предела не обеспечивается должная скорость и производительность напыления, при превышении верхнего предела появляется опасность оплавления полуфабриката и создания аварийной ситуации.
После нанесения покрытия в отсеке напыления 2 изделия переводят в отсек выгрузки 3, прекращают подачу кислорода, отключают питание на магнетронных источниках распыления, начинается охлаждение изделий в вакууме.
Пример 1.
В качестве изделий были взяты рабочие лопатки турбины высокого давления ГТД НК-32 из жаропрочного никелевого сплава в количестве 12 шт. В качестве полуфабриката использовались прямоугольные мишени из сплава состава Zr-7.5Y размером 500×100×8 мм. После предварительно обезжиривающей подготовки, промывки и сушки изделия установили с соблюдением правил вакуумной гигиены в держатели изделий 16 в оснастке 14 и затем установили на механизм 6 вращения и перемещения установки.
Вакуумную камеру закрыли, включили систему откачки 8. По достижении вакуума 1×10-5 мм рт.ст. в отсек загрузки подали аргон, задав расход равным 9 л/ч, включили систему ионной очистки 5 ив течение 10 минут осуществляли ионное травление изделий при напряжении 190 В. Затем включили систему нагрева 7 изделий и осуществляли нагрев до достижения вакуума 8×10-5 мм рт.ст.
Далее в отсек напыления 2 подавали аргон, задав расход 11 л/ч, включали питание четырех сбалансированных магнетронных источников распыления 11, стабилизировали ток до значений 9А, затем подавали кислород, задав его расход 5 л/ч, стабилизировали напряжение разряда до значений 450 В и перемещали изделия в отсек для напыления 2. Напыление производили в течение 6 часов. Затем изделия переводили в отсек выгрузки 3, прекращают подачу кислорода, отключают питание на магнетронах, и начинали охлаждение изделий в вакууме. Через 2 часа процесс охлаждения завершили, напустили воздух в вакуумную камеру и достали лопатки. Толщину покрытия измеряли металлографическим анализом на одной из лопаток с покрытием. Толщина покрытия составила от 52 до 59 мкм.
Пример 2.
В качестве изделий были взяты прямоугольные пластины размером 100×30 мм. из жаропрочного никелевого сплава в количестве 18 шт. В качестве полуфабриката использовались прямоугольные листы из циркония размером 450×100×1 мм. После предварительно обезжиривающей подготовки, промывки и сушки изделия установили с соблюдением правил вакуумной гигиены в держатели изделий 16 в оснастке 14 и затем установили на механизм 6 вращения и перемещения установки.
Вакуумную камеру закрыли, включили систему откачки 8. По достижении вакуума 1×10-5 мм рт.ст. в отсек загрузки подали аргон, задав расход равным 11 л/ч, включили систему ионной очистки 5 и в течение 5 минут осуществляли ионное травление изделий при напряжении 220В. Затем включили систему нагрева изделий 7 и осуществляли нагрев до достижения вакуума 8×10-5 мм рт.ст.
Далее в отсек напыления 2 подавали аргон, задав расход 12 л/ч, включали питание четырех несбалансированных магнетронных источников распыления 11, стабилизировали ток до значений 10А, затем подавали кислород, задав его расход 8 л/ч, стабилизировали напряжение разряда до значений 550 В и перемещали изделия в отсек для напыления 2. Напыление производили в течение 5 часов. Затем изделия переводили в отсек выгрузки 3, прекращают подачу кислорода, отключают питание на магнетронах, и начинали охлаждение изделий в вакууме. Через 2 часа процесс охлаждения завершили, напустили воздух в вакуумную камеру и достали лопатки. Толщину покрытия измеряли металлографическим анализом на одной из пластин с покрытием. Толщина покрытия составила от 16 до 19 мкм.
Claims (5)
1. Устройство для нанесения защитного покрытия методом магнетронного распыления, содержащее вакуумную камеру с оппозитными планарными магнетронными источниками распыления, механизм вращения и перемещения обрабатываемых изделий, систему подачи газов, систему нагрева и ионной очистки, систему откачки, систему оборотного водоохлаждения и систему электропитания с управляющим компьютером, отличающееся тем, что вакуумная камера разделена затворами на отсек загрузки, по меньшей мере один отсек напыления и отсек выгрузки, причем отсек загрузки содержит систему нагрева, систему подачи инертного газа, систему ионной очистки обрабатываемых изделий и механизм вращения и перемещения изделий с оснасткой для крепления изделий, при этом в отсеке напыления размещена по меньшей мере одна пара оппозитных планарных магнетронных источников распыления и система подачи инертного и реактивного газа, а механизм вращения и перемещения изделий выполнен с возможностью перемещения обрабатываемых изделий по упомянутым отсекам.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отсек напыления с магнетронными источниками распыления содержит две или три пары оппозитных планарных магнетронных источников распыления, расположенных симметрично относительно оси вращения обрабатываемых изделий.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что каждый из отсеков вакуумной камеры снабжен автономной системой откачки.
4. Способ нанесения защитного покрытия с использованием устройства по п. 1, характеризующийся тем, что обрабатываемые изделия размещают на оснастке, установленной на механизме вращения, по обе стороны от оси вращения, закрепленной на упомянутом механизме, откачивают воздух из вакуумной камеры, проводят ионную очистку и нагрев изделий, затем изделия перемещают в отсек напыления, последовательно напускают инертный газ, а затем после стабилизации параметров магнетронного источника распыления подают кислород и осуществляют магнетронное распыление полуфабриката из сплава на основе циркония или гафния с образованием керамического слоя и термообработку изделия, причем покрытие наносят на обрабатываемое изделие при напряжении разряда 450-550 В и расходе кислорода 5-8 л/ч.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на изделие наносят покрытие переменной толщины при вращении оснастки относительно поверхности распыляемых мишеней.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130493A RU2691166C1 (ru) | 2018-08-22 | 2018-08-22 | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130493A RU2691166C1 (ru) | 2018-08-22 | 2018-08-22 | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691166C1 true RU2691166C1 (ru) | 2019-06-11 |
Family
ID=66947400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018130493A RU2691166C1 (ru) | 2018-08-22 | 2018-08-22 | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691166C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765136C1 (ru) * | 2021-03-30 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ непрерывного контроля толщины напыляемой на лопатки керамики в электронно-лучевой вакуумной установке |
| RU2769819C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2022-04-06 | Общество с ограниченной ответственностью "СИЛЬВЕР АСЕПТИКА" | Антисептическое изделие |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220226C1 (ru) * | 2002-04-12 | 2003-12-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Магнетронная распылительная система |
| RU2308538C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Установка для нанесения многослойных покрытий с периодической структурой методом магнетронного распыления |
| US20110031116A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Magnetron sputtering target assembly and coating apparatus having same |
| RU2606363C2 (ru) * | 2015-05-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Установка карусельного типа для магнетронного напыления многослойных покрытий и способ магнетронного напыления равнотолщинного нанопокрытия |
| US20170047205A1 (en) * | 2011-09-30 | 2017-02-16 | Teer Coatings Limited | Apparatus and a method for deposition of material to form a coating |
| EP2324139B1 (en) * | 2008-08-27 | 2017-07-19 | Teer Coatings Limited | Apparatus and method for deposition of material to form a coating |
| RU182457U1 (ru) * | 2017-12-27 | 2018-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Накопители Энергии Супер Конденсаторы" (ООО "НЭСК") | Установка для вакуумного магнетронного напыления тонких пленок |
-
2018
- 2018-08-22 RU RU2018130493A patent/RU2691166C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220226C1 (ru) * | 2002-04-12 | 2003-12-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Магнетронная распылительная система |
| RU2308538C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Установка для нанесения многослойных покрытий с периодической структурой методом магнетронного распыления |
| EP2324139B1 (en) * | 2008-08-27 | 2017-07-19 | Teer Coatings Limited | Apparatus and method for deposition of material to form a coating |
| US20110031116A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Magnetron sputtering target assembly and coating apparatus having same |
| US20170047205A1 (en) * | 2011-09-30 | 2017-02-16 | Teer Coatings Limited | Apparatus and a method for deposition of material to form a coating |
| RU2606363C2 (ru) * | 2015-05-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Установка карусельного типа для магнетронного напыления многослойных покрытий и способ магнетронного напыления равнотолщинного нанопокрытия |
| RU182457U1 (ru) * | 2017-12-27 | 2018-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Накопители Энергии Супер Конденсаторы" (ООО "НЭСК") | Установка для вакуумного магнетронного напыления тонких пленок |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765136C1 (ru) * | 2021-03-30 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ непрерывного контроля толщины напыляемой на лопатки керамики в электронно-лучевой вакуумной установке |
| RU2769819C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2022-04-06 | Общество с ограниченной ответственностью "СИЛЬВЕР АСЕПТИКА" | Антисептическое изделие |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4596718A (en) | Vacuum plasma coating apparatus | |
| US6113752A (en) | Method and device for coating substrate | |
| EP2261387B1 (en) | Electron beam vapor deposition apparatus for depositing multi-layer coating | |
| CN104884667B (zh) | 基板处理设备 | |
| RU2691166C1 (ru) | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления | |
| US20190214234A1 (en) | Deposition system with integrated cooling on a rotating drum | |
| RU2489514C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА СИСТЕМЫ Ti-Al | |
| CN100999814A (zh) | 一种多功能溅镀系统及溅镀方法 | |
| US9885107B2 (en) | Method for continuously forming noble metal film and method for continuously manufacturing electronic component | |
| Boone | Physical vapour deposition processes | |
| RU2294395C2 (ru) | Установка для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей | |
| RU2549813C1 (ru) | Способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия на поверхности изделий из жаропрочных никелевых сплавов. | |
| US11542593B2 (en) | Nanoparticle formation mitigation in a deposition process | |
| CN112501578A (zh) | 渐变色镀膜机的镀膜质量控制方法 | |
| RU2409701C2 (ru) | Способ нанесения керамического покрытия | |
| Volpian et al. | Ion-vacuum technology for manufacturing elements for nanogradient optics and metamaterials | |
| JP7390997B2 (ja) | 成膜装置 | |
| RU2677043C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия на основе интерметаллида системы Ti-Al | |
| RU2705834C1 (ru) | Способ нанесения покрытий на изделия из материалов, интенсивно окисляющихся в атмосфере воздуха, и установка для его реализации | |
| RU2806258C1 (ru) | Способ нанесения PVD-покрытия на многогранные подложки | |
| CN111020522B (zh) | 基于气体放电型大功率电子枪的复合型基材连续镀膜系统 | |
| CN221777979U (zh) | 一种溅射镀膜设备 | |
| RU2287610C2 (ru) | Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий | |
| RU2296182C2 (ru) | Установка для нанесения покрытий в вакууме | |
| RU2816980C1 (ru) | Устройство для вакуумного нанесения упрочняющего покрытия на поверхность изделий |