Вакуумно-дуговая напылительная установка ВДНУ презентация

Подготовил :
студент гр.2341-21
Проверила:
Карибуллина
Фарида Рахимова

для Ланчжоуского института физики Китайской аэрокосмической корпорации. Установка предназначена для нанесения различных функциональных покрытий (нитриды, оксиды и карбиды металлов) методом вакуумно-дугового осаждения на металлические и неметаллические изделия. Она обеспечивает вакуумную откачку, создание требуемой для технологических процессов газовой среды, финишную ионную очистку и нанесение покрытий: на трубы (длиной от 1 до 3 м, диаметром от 10 до 60 мм, с максимальной загрузкой 40 штук), листы (размером 2 м × 1 м, с максимальной загрузкой 5 штук) и антенны (диаметром до 2 м).

Введение

- основание; 2 - патрубок для подсоединения средств откачки;
3 - эллиптическая крышка; 4 - привод вакуумный прижимной;
5 - окно смотровое; 6 - секция экрана; 7 - планетарный механизм вращения;
8 - механизм перемещения; 9 - электродуговой источник; 10 - ионный источник

камеры с внутрикамерной оснасткой; системы вакуумной откачки;
системы газопитания (газонапуска, поддержания и контроля давления);
системы внутрикамерного нагрева изделий;
системы источников финишной ионной очистки;
системы электродуговых источников металлической плазмы;
системы подачи и поддержания напряжения смещения;
системы электропитания и управления; системы водяного охлаждения.

охлаждения. Внутренний диаметр камеры 2400 мм, внутренняя длина 4400 мм. Вакуумная камера состоит из стационарного и подвижного модулей. Загрузка (выгрузка) изделий осуществляется в положении, когда подвижный модуль отведён от стационарного модуля.

Вакуумная камера с внутрикамерной оснасткой

покрытий существенное влияние оказывает первоначально достигнутая степень разрежения в вакуумной камере и чистота используемых технологических газов. Для эксплуатации установки в промышленном режиме, кроме того, остро встает вопрос достижения требуемой степени разрежения за минимально возможное время. С учётом этого система высокопроизводительной безмасляной вакуумной откачки ВДНУ разработана на основе двух криогенных насосов НВК 630-20 с быстротой действия 20 м3/с каждый.

их смесей в вакуумную камеру и поддержание необходимого давления для реализации технологических процессов синтеза и осаждения покрытий. Плавное регулирование и установка необходимых потоков технологических газов осуществляются с помощью четырёхканального регулятора массового расхода газов 1179G (MKS Instruments, США).

Система газопитания

400°С) перед нанесением покрытия и поддержания необходимых температурных режимов во время технологического процесса. Для определения оптимального сценария нагрева изделий: достижение требуемой температуры за приемлемое время (за время вакуумной откачки) с минимальными энергозатратами и поддержания температуры во время процесса напыления, а также для выбора нагревательного элемента - были проведены тепловые расчёты.

Системы внутрикамерного нагрева и охлаждения

теплового экрана криогенных насосов, механических вакуумных насосов, компрессоров криогенных насосов, электродуговых и ионных источников.

Система водяного охлаждения

изделий перед нанесением покрытия. Система электродуговых источников металлической плазмы обеспечивает генерацию и подачу в вакуумную камеру металлической плазмы для осуществления процессов синтеза и осаждения на поверхности изделий покрытий из нитридов, оксидов, карбидов металлов и их комбинаций, так же как и осаждение чистых металлических покрытий

Системы источников ионной очистки и электродуговых источников металлической плазмы

на напыляемом изделии в процессе напыления отрицательного потенциала (разном для реализации различных технологий). Для ВДНУ разработан специальный импульсный источник напряжения смещения для подачи и поддержании на изделии отрицательного потенциала с амплитудой выходного напряжения 10 - 1000В, максимальной амплитудой выходного тока 70А при частоте выходных импульсов 25 – 25000Гц, длительности импульсов 20 – 2000мкс, скважности 5 – 50%.

Система подачи и поддержания напряжения смещения

системы управления установкой входят:
HOST-PC, содержащий два одинаковых двухпортовых адаптера асинхронной связи RS-485(CI 132).
Три программируемых логических контроллера (PLC1 – PLC3).
Связь HOST-PC c PLC1 – PLC3 осуществляется по трём витым парам. PLC1 управляет работой систем откачки, газонапуска, нагрева, охлаждения, вращения внутрикамерных механизмов и подачи напряжения смещения. Возможны два варианта управления работой PLC1.

Система электропитания и управления

передаёт ему информацию о текущем состоянии исполнительных устройств, блокировках вакуумметров, температуре и давлении в камере, величине расходов технологических газов, параметрах импульсного источника напряжения смещения. Все эти данные отображаются на экране HOST-PC.

основе криосорбционных насосов):
предельное остаточное давление, Па 5х10-4
время откачки до предельного остаточного давления, ч 1
Внутрикамерный нагрев изделий (с возможностью регулировки):
максимальная мощность, кВт 55
максимальная температура нагрева изделий, °С 400
Система подачи технологических газов:
(четыре канала), см3/мин 0 - 1000
Механизмы внутрикамерного перемещения изделий:
держатель для труб (длиной до 3 м, диаметром до 60мм), обеспечивающий их планетарное внутрикамерное перемещение,
держатель для листов (длиной до 2 м, шириной до 1 м), обеспечивающий их внутрикамерное вращение,
держатель для антенны (диаметром до 2 м), обеспечивающий ее внутрикамерное вращение

  Технические характеристики ВДНУ

ионного тока и ускоряющего напряжения:
ток ионного пучка, мА 15030
рабочее ускоряющее напряжение, кВ 1-4
Система электродуговых источников металлической плазмы (11 электродуговых источников с возможностью регулировки тока дуги и распределения плазменного потока):
рабочий ток, А 40 - 130
рабочее напряжение, В 25 - 35
Источник импульсного напряжения смещения, подаваемого на изделие:
напряжение импульса, В 0 -1000

ток импульса, А 0 - 70
частота следования импульсов, Гц 25 -25000
коэффициент заполнения импульса, % 5 -50
Система общего электропитания и управления установкой:
программно-логическое управление вакуумной откачкой, работой ионных и дуговых источников,
возможность компьютерного управления установкой.
максимальная потребляемая мощность, кВт 150
максимальный расход воды, м3/час 6,2

Edited by R.L. Boxman, P.J. Martin, D. Sanders// Noyes Publications, New Jersey, USA, 1995.
2. Nanotechnology: Benefits, Challenges, and Risks/ A.D. Romig, Jr., and T.A. Michalske//
46th Annual Technical Conference Proceeding of the Society of Vacuum Coaters. 2003. p. 3 – 8.
3. Two- chamber vacuum – arc plant “DECOR” for deposition of functional and decorative coatings/ M.V. Gordienko, V.V. Ivanov, D.A. Karpov, V.Y. Moiseev, L.I. Popkov, A.I. Prudnikov and V.N. Sharonov// Plasma Devices and Operations. 1997. vol.5. p. 227 – 237.
4. Cathodic arc deposition of TiN and Zr(C,N) at low substrate temperatures using a pulsed bias voltage/ J. Fessmann, W. Olbrich and G. Kampschulte// Materials Science and Engineering. 1991. vol. A140. p. 830 – 837.
5. Experiments on thick coatings deposited by means of arc technology/ D.A. Karpov, I.F. Kislov, A.I. Ryabchikov, A.A. Ganenko// Surface and Coatings Technology. 1997. vol. 89. p. 58 – 61.

Список литературы