Устройство для обработки подложек в вакууме

 

Изобретение относится к технике упрочнения режущего инструмента и деталей машин методом вакуумно-плазменной технологии. Цель изобретения - упрощение конструкции. В вакуумной камере 1 размещен изолированный подложкодержатель 2 для подложек 3. Экран 6 служит для формирования границы металлической плазмы между катодом электродугового испарителя и анодом 4. Источник (И) 7 постоянного тока отрицательного полюсом соединен с катодом соединен с катодом 5, а положительным с общим выводом двухпозиционного переключателя 8, два позиционных вывода которого подключены к подложкодержателю 2 и аноду 4 соответственно. Управление переключателем 8 производится с помощью регулятора 9 температуры. Благодаря наличию границы металлической плазмы, являющейся плазменным катодом не самостоятельного газового разряда, возможно применение одного И 7. В этом случае две разнородные в физическом отношении области дугового разряда в парах металла катода 5 и не самостоятельного газового разряда включены в цепь И 7 последовательно. Использование устройства позволяет провести быстрый нагрев подложки 3, когда анодом разряда является подложка 3. Кроме того, возможно проведение процесса химикотермической обработки в необходимом температурном интервале при максимально активной газовой среде (ток разряда в процессе поддержания температуры на необходимом уровне остается постоянным). 2 ил.

Изобретение относится к области нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано в технике упрочнения режущего инструмента и деталей машин методом вакуумно-плазменной технологии. Целью изобретения является упрощение конструкции за счет исключения дополнительного источника питания для нагрева подложкодержателя. На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показаны элементы электрической схемы устройства. Устройство для обработки подложек в вакууме состоит из рабочей камеры 1, в которой размещены изолированный подложкодержатель 2 для установки обрабатываемых подложек 3, анод 4 несамостоятельного газового разряда и катод 5 электродугового испарителя металлов. Между катодом 5, с одной стороны, и подложкодержателем 2 и анодом 4, с другой стороны, размещен оптически не прозрачный экран 6, разделяющие рабочую камеру 1 на два отсека. Электропитание дугового испарителя осуществляется от источника 7 постоянного тока, который своим отрицательным полюсом соединен с катодом 5, а положительным с общим выводом управляемого двухпозиционного переключателя 8. Два позиционных вывода переключателя 8 соединены с подложкодержателем 2 и анодом 4. Управление переключателем 8 осуществляется от регулятора 9 температуры. Источник питания 7 постоянного тока состоит из трехфазного трансформатора 10 и коммутирующего выпрямителя, содержащего диоды 11 и две тиристорные группы 12 и 13, в цепи управления которых подключены нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты 14 и 5 соответственно регулятора 9 температуры. Датчиком регулятора 9 температуры служит термопара 16, подсоединяемая к подложкам 3. Ограничение тока разряда производится с помощью балластного резистора 17. Для электропитания дугового испарителя используют трехфазный источник 7 питания с выпрямителем по схеме Ларионова. В качестве переключателя используются включенные попарно в каждую фазу тиристоры, цепи управления которых записываются через нормально открытые 15 и нормально закрытые 14 контакты регулятора 9 температуры. В качестве регулятора 9 температуры используется самопишущий потенциометр КСП-4. Датчиком температуры является хромель-алюмелевая термопара, укрепленная на подложке 3. Ток разряда ограничивается с помощью балластного реостата ≈ 0,25 Ом. Напряжение источника 7 питания 80 В. Напряжение на электродах разряда при давлении 1˙10^-3 мм рт.ст. ≈ 50 В. Сила тока разряда ≈120-130 А. Устройство работает следующим образом. Рабочую камеру 1 откачивают до давления ≈ (1-5)˙10^-5 мм рт.ст. производят напуск азота до давления 1˙10^-4 5˙10^-3 мм рт.ст. и поддерживают его на необходимом уровне. Включают источник питания 7, и с помощью системы поджига зажигается разряд. Пока температура подложек 3 ниже рабочей, регулятор 9 температуры переводит переключатель 8 в положение, при котором положительный полюс источника питания подключен к подложкодержателю 2. В этом случае вся доля энергии, выделяющаяся на аноде, приложена к подложкам 3 и они прогреваются с максимально возможной скоростью. После прогрева подложек 3 регулятор температуры 9 переключает переключателем 8 источник 7 питания на анод 4 и разряд при том же токе существует между катодом 5 и анодом 4. Поддержание температуры подложек 3 на необходимом уровне осуществляется переключением тока разряда с подложкодержателем на анод 4 и наоборот. Особенностью проведения процесса является то, что подложка 3 при проведении рабочего процесса помещена в газовую плазму с неизменными параметрами, что способствует стабилизации процесса и максимальной скорости его проведения. При включении температура подложек 3 ниже рабочей температуры, поэтому контакты 14 регулятора температуры замкнуты, а контакты 15 разомкнуты. После прогрева подложки 3 до рабочей температуры контакты 14 размыкаются, а контакты 15 замыкаются. Разряд переводится с изделия на анод 4. В результате подложка 3 начинает охлаждаться. Включением и отключением тиристорных групп 12 и 13 температура подложки 3 поддерживается на заданном уровне. Данная установка конструктивно более простая за счет использования одного источника питания постоянного тока (вместо двух, применяемых в прототипе, для питания электродугового и не самостоятельного газового разрядов).

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖЕК В ВАКУУМЕ, содержащее подложкодержатель, электрически изолированный от рабочей камеры, электродуговой испаритель, оптически не прозрачный экран, разделяющий рабочую камеру на два отсека, в одном из которых установлен электродуговой испаритель, а в другом - подложкодержатель, и анод несамостоятельного газового разряда, источник питания электродугового испарителя и регулятор температуры подложкодержателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве катода несамостоятельного газового разряда использован катод электродугового испарителя, при этом положительная клемма источника питания электродугового испарителя соединена с общим выводом двухпозиционного переключателя, управляемого регулятором температуры, причем выходные клеммы переключателя соединены с подложкодержателем и с анодом не самостоятельного газового разряда соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2