Устройство для нанесения покрытий конденсацией вещества в вакууме на плоские подложки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНО-ДУГОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПЛОСКИЕ ПОДЛОЖКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Андреев Михаил Анатольевич Суворов Анатолий Николаевич Саевич Леонтий Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство для вакуумно-дугового нанесения металлического покрытия на плоские подложки, содержащее вакуумную камеру-корпус, внутри которой размещены испаряемый токопроводящий металлический электрод и стол, на котором установлена оснастка для закрепления обрабатываемых подложек и поочередного перевода их в вертикальное рабочее положение так, чтобы горизонтальная ось испаряемого электрода поочередно прошла через середину каждой подложки, а также систему управления, отличающееся тем, что указанная оснастка содержит две параллельных цепных передачи, на цепях которых установлены парные держатели, соединенные друг с другом осями, на каждой из которых с возможностью свободного поворота вокруг нее установлен планшет для обрабатываемой подложки, удерживаемый горизонтально благодаря контакту с наклонной направляющей, а также соединенный с указанными передачами и управляемый микропроцессором системы управления шаговый двигатель, выполненный с возможностью последовательного вывода всех планшетов, общим числом более двух, из указанного зацепления посредством управляемого натяжения указанных цепей для поочередного перевода планшетов вместе с соответствующими подложками в вертикальное рабочее положение. Предлагаемое техническое решение относится к области вакуумной техники и технологии нанесения покрытий и может быть использовано для нанесения упрочняющих, декоративных и других функциональных покрытий на плоские подложки. 18351 1 2014.06.30 Известно устройство, предназначенное для нанесения тонкопленочных износостойких покрытий способом конденсации вещества в вакууме 1, содержащее вакуумную камеруанод, поворотное устройство, подложкодержатель, катод из испаряемого металла, расположенный на верхнем торце цилиндрической вакуумной камеры. Недостатком данного устройства является ограниченное количество плоских подложек (одна штука, горизонтально расположенная на подложкодержателе), помещаемых в вакуумную камеру в одну загрузку. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство 2, содержащее корпус-вакуумную камеру, электрод токопроводящий, представляющий собой электродуговой испаритель, выполняющий роль катода из испаряемого металла, механизм вращения с вращающимся столом с обрабатываемым изделием и предназначенное для нанесения упрочняющих покрытий методом конденсации вещества в вакууме. Данное устройство вследствие своего конструктивного решения - электрод токопроводящий, представляющий собой электродуговой испаритель, выполняющий роль катода из испаряемого металла, расположен на боковой стенке корпус-вакуумной камеры осуществляется вращение стола с обрабатываемыми изделиями, позволяет наносить покрытия на обе стороны плоской подложки, расположенной перпендикулярно потоку металла,испаряемого катодом. Недостатком данного устройства является ограниченное количество плоских подложек (две штуки, примыкающие друг к другу тыльной стороной), помещаемых в корпусвакуумную камеру установки в одну загрузку. Покрытие на вторую подложку наносят при повороте стола на 180. Задачей изобретения является увеличение производительности оборудования. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для вакуумно-дугового нанесения металлического покрытия на плоские подложки, содержащем вакуумную камеру-корпус, внутри которой размещены испаряемый токопроводящий металлический электрод и стол, на котором установлена оснастка для закрепления обрабатываемых подложек и поочередного перевода их в вертикальное рабочее положение так, чтобы горизонтальная ось испаряемого электрода поочередно прошла через середину каждой подложки, а также систему управления, указанная оснастка содержит две параллельных цепных передачи, на цепях которых установлены парные держатели, соединенные друг с другом осями, на каждой из которых с возможностью свободного поворота вокруг нее установлен планшет для обрабатываемой подложки, удерживаемый горизонтально благодаря контакту с наклонной направляющей, а также соединенный с указанными передачами и управляемый микропроцессором системы управления шаговый двигатель, выполненный с возможностью последовательного вывода всех планшетов, общим числом более двух, из указанного зацепления посредством управляемого натяжения указанных цепей для поочередного перевода планшетов вместе с соответствующими подложками в вертикальное рабочее положение. На фигуре представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит вакуумную камеру-корпус 1, испаряемый металлический токопроводящий электрод 2, стол 3. На столе 3 установлен корпус 4 оснастки. Корпус 4 оснастки расположен по отношению к испаряемому металлическому токопроводящему электроду 2 таким образом, что ось испаряемого металлического токопроводящего электрода 2 перпендикулярна плоскости размещенного в корпусе 4 оснастки свободно висящего на оси 5 планшета 6 с плоской подложкой 7, закрепленной с помощью защелки 8, и проходит через его центр. В корпусе 4 оснастки установлены две цепные передачи, состоящие из звездочек ведущих 9 с шаговым двигателем 10 с системой микропроцессорного пошагового управления 11, звездочек обводных 12 и роликов обводных 13, связанных цепями 14. На цепях 14 закреплены держатели 15, на которых установлены оси 5. На осях 5 2 18351 1 2014.06.30 с возможностью поворота установлены планшеты 6 с плоскими подложками 7 и с роликами 16. Перед началом процесса нанесения покрытия на плоские подложки 7 один планшет 6 с плоской подложкой 7 висит на оси 5 в свободном состоянии (вертикально). Остальные планшеты 6 с плоскими подложками 7 удерживаются в горизонтальном положении с помощью направляющей 17, которая одновременно предохраняет горизонтально расположенные планшеты 6 с плоскими подложками 7 от запыления. Устройство работает следующим образом. После создания в вакуумной камере-корпусе 1 необходимого вакуума (10-3 Па) между испаряемым металлическим токопроводящим электродом 2 и вакуумной камеройкорпусом 1 зажигают электрическую дугу и наносят покрытие на плоскую подложку 7,закрепленную с помощью защелок 8 на свободно (вертикально) висящем планшете 6. После нанесения покрытия необходимой толщины на плоскую подложку 7, закрепленную на планшете 6 защелками 8, включают систему микропроцессорного пошагового управления 11, которая управляет шаговым двигателем 10. Шаговый двигатель 10 приводит во вращение звездочки ведущие 9. Цепные передачи (звездочки ведущие 9, звездочки обводные 12, ролики обводные 13) с помощью цепей 14 приводят в движение держатели 15 с планшетами 6 с закрепленными плоскими подложками 7 и установленными на осях 5. Держатели 15 вместе с цепями 14 перемещаются вниз и перемещают вниз и в сторону звездочки ведущей 9 очередной планшет 6 с плоской подложкой 7. Ролик 16 планшета 6 перемещается по направляющей 17, выходит из зацепления с направляющей 17 и планшет 6 с плоской подложкой 7 занимает вертикальное положение, поворачиваясь на оси 5. После выполнения заданного числа шагов, необходимых для выполнения этой операции, система микропроцессорного пошагового управления 11 останавливает шаговый двигатель 10. Покрытие наносят на очередную плоскую подложку 7, закрепленную на планшете 6, принявшем вертикальное положение. Процедуру перемещения горизонтально расположенных планшетов 6 с закрепленными на них плоскими подложками 7 с выводом их из зацепления с направляющей 17 и переводом в вертикальное положение с помощью шагового двигателя 10 с системой микропроцессорного пошагового управления 11, перемещающих цепи 14 с держателями 15 и осями 5, с установленными на них планшетами 6 с плоскими подложками 7, после завершения нанесения покрытия на очередную плоскую подложку 7, закрепленную защелками 8 на планшете 6 и находящуюся в вертикальном положении, повторяют до тех пор, пока на все плоские подложки 7, закрепленные на планшетах 6, не будет нанесено покрытие. Использование предлагаемой оснастки для нанесения покрытия на плоские подложки при загрузке, например, восьми планшетов с плоскими подложками одновременно вместо двух позволяет затрачивать в четыре раза меньше времени для откачки вакуумной камеры-корпуса до необходимого вакуума, что значительно увеличивает производительность оборудования. Таким образом, увеличение количества планшетов с плоскими подложками, размещенных в оснастке в зависимости от габаритов вакуумной камеры-корпуса, увеличивает производительность оборудования. Источники информации 1. Установка вакуумная ВУ-1 Б. Руководство по эксплуатации 6500.00.00.000 РЭЛ. 2.2214477 2, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3