Испаритель электронно-лучевой

Наиболее распространены водоохлаждаемые тигли, которые позволяют избежать взаимодействия испаряемого материала с материалом испарителя, а также позволяют испарять самые тугоплавкие материалы. С помощью электронно-лучевого нагрева трудно осуществлять испарение диэлектрических материалов из-за накопления на испаряемом материале электрического заряда. Наличие заряженных частиц, в том числе и вторичных электронов, приводит к необходимости принятия мер предосторожности против- попадания их на подложку, что может привести к пробоям по поверхности подложки. [c.426]

Па. Покрытия наносятся с помощью электронно-лучевого плазменного испарителя. Режущий инструмент монтируется на специальной оснастке, которая позволяет равномерно вращать его в процессе напыления. На установке ЭПН-16 можно обрабатывать в смену около 2 тыс. единиц инструмента. С помощью этого метода при относительно высоких давлениях можно получать слои карбида титана стехиометрического состава. [c.172]

Установки для вакуумного конденсационного напыления покрытий классифицируются по ряду признаков. В зависимости от режима работы установки бывают периодического или полунепрерывного действия. Ось рабочей камеры располагается вертикально и горизонтально. По структурному строению установки делятся на одно- и многопозиционные. Средства откачки среды бывают масляные и безмасляные, низко- и высоковакуумные, а типы распылительных устройств - термического распыления, взрывного дугового испарения-распыления, ионного распыления, комбинированные. Применяют несколько типов установок, различающихся между собой способом нагрева испаряемого материала. К ним относятся установки с резистивными, электронно-лучевыми, высокочастотными индукционными и дуговыми испарителями. [c.375]

Метод ионного осаждения покрытий в вакууме основан на термическом напылении защитного металлического покрытия на защищаемую деталь в газовом разряде [70]. При этом обрабатываемая металлическая деталь (подложка) является катодом, испаритель — анодом тлеющего разряда. Металл, используемый в качестве покрытия (подложка), напревают любым методом электрическим, электронно-лучевым и др. Пары [c.125]

На рис. 1.8 приведена схема специализированной электронно-лучевой установки периодического действия для нанесения защитных покрытий испарением в вакууме из одного источника [26]. Рабочая камера установки разделена на камеру 1 испарения и полость электронно-лучевой пушки 9. Пушка является составной частью испарителя 11, который установлен в нижней части рабочей камеры. Специальными полюсными наконечниками электронный луч изгибается на 270° и фокусируется на торце слитка 10. Расплавленный металл разогревается до температуры, при которой скорость осаждения парового потока на подложке достигает 15 мкм/мин. Процесс испарения ведется при разрежении не ниже 10 Па. В установке предусмотрено раздельное вакуу-мирование камеры испарения и полости электронно-лучевой пушки механическими и диффузионными насосами. [c.431]

Установка состоит из нескольких вакуумных камер, конструктивно соединенных между собой основной технологической 5, двух шлюзовых 2 и трех камер, в которых расположены пушки 3 для нагрева лопаток. Основная камера разделена вертикальной стенкой на две секции. В задней секции расположены пять электронно-лучевых пушек 6, предназначенных для испарения материалов, в передней — испаритель 4. Основная камера отделе- [c.432]

Электронно-лучевой испаритель [c.438]

Все испарители различаются между собой в зависимости от способа нагрева испаряемого вещества резистивного, индукционного, электронно-лучевого, лазерного и электро-дугового. [c.111]

В мощных электронно-лучевых испарителях применяют электронные пушки с аксиальным пучком и с ленточным плоским пучком электронов. Отклонение электронных пучков (лучей) и управление ими осуществляется с помощью магнитных систем. Можно поочередно направлять луч на близко расположенные объекты (тигли, стержни, навески) и напылять послойно пленки из разных материалов. Сконструированы также двухлучевые прожекторы, с помощью которых можно одновременно испарять два различных материала и получать пленки из сплавов и смесей. Если необходимо, используют несколько электронных пушек. Процесс ведут в вакууме 6,7(10 2— Ю- ) Па [5(10 — 10 ) мм рт. ст.] [37]. [c.40]

Комбинация электронно-лучевого нагрева с разрядами в парах металлов реализована в электронно-лучевом плазменном устройстве. В последнее время создан электронно-лучевой плазменный испаритель, производительность которого в 6—8 раз выше обычного электронно-лучевого испарителя. В нем используют явление несамостоятельного электрического разряда в парах металлов. При этом благодаря значительной степени ионизации испаряемых веществ (31,2—32% против 0,13—1,0% при электронно-лучевом и [c.43]

Электронно-лучевые испарители позволяют превращать в парообразное состояние десятки килограммов в час таких металлов, как медь, алюминий, никель. [c.22]

ОЛ до 20 мкм. В настоящее время ведутся многочисленные ра- боты по нанесению в вакууме тонких пленок цинка, кадмия, хрома, никеля, титана и др. Вакуумное напыление дает возможность получать двухслойные и многослойные покрытия, например цинковое и алюминиевое. Возможности вакуумного напыления далеко еще не изучены, но можно с уверенностью сказать, что этот метод займет определенное место при нанесении антифрикционных износостойких покрытий. Аппаратура для получения покрытий вакуумным напылением довольно сложна. В камере, в которой производится покрытие, должен быть создан и постоянно поддерживаться вакуум не ниже 10 мм рт. ст. Наносимый в качестве покрытия металл помещается в специальный тигель, называемый лодочкой, изготавливаемый обычно из тугоплавкой керамики. Металл, находящийся в лодочке, нагревается до температуры испарения. Существуют несколько методов нагрева металла высокочастотный, электросопротивлением и электронным лучом. Наиболее эффективен с точки зрения достижения стабильности характеристик испаряемого металла электронно-лучевой метод. Обычно источником электронов в пушке служит вольфрамовый катод. Электроны фокусируются в магнитном поле и направляются в тигель. Характерными параметрами испарителей являются количество испаряющегося металла, необходимая для этого мощность нагрева и срок службы. [c.120]

Попытка количественного сравнения различных методов нанесения покрытий в вакууме предпринята авторами работы [245], причем в каждом из методов учтены их разновидности. Так, метод термического напыления рассмотрен с точки зрения резистивного метода нагрева испаряемого материала, электронно-лучевого и взрывного с непрерывной догрузкой тигля порошком испаряемого материала. В методе катодного распыления рассмотрены обычное высокочастотное распыление и высокочастотное распыление при наличии отрицательного потенциала на подложке. Метод ионного осаждения представлен процессами с применением плазмы, получаемой в разряде постоянного напряжения и в высокочастотном поле, причем каждая из этих разновидностей рассмотрена с точки зрения резистивного и электронно-лучевого испарителя. Для возможности сравнения все рассматриваемые процессы нанесения покрытий были отнесены к вакуумной камере одного и того же размера — цилиндр диаметром 60 см. [c.16]

Рис. 7. Зависимость плотности мощности электронно-лучевого испарителя от необходимой температуры испарения А1

Форма хрома, загружаемого в тигель, влияет на скорость испарения и внешний вид покрытия. Электролитический хром в виде чешуек неправильной формы имеет низкую теплопроводность из-за плохого контакта между отдельными чешуйками. Под действием электронного луча такой хром быстро испаряется, не плавясь. При мощности электронно-лучевого испарителя 2 кВт скорость конденсации хрома на расстоянии 100 мм от тигля составляет несколько десятков микрометров в минуту. Испарение хрома, загруженного в тигель в виде чешуек, сопровождается разбрызгиванием наряду с парами хрома из тигля вылетают частицы размером вплоть до 1 мм. Эти частицы внедряются в покрытие, ухудшая декоративный вид поверхности, а при полировании они выкрашиваются, оставляя углубления, часто доходящие до основы и являющиеся впоследствии очагами коррозионного поражения. По-видимому, разбрызгивание хрома обусловлено резким расширением газов, находящихся в пустотах между кусочками хрома и внутри их. Нагрев тигля с хромом при температуре 500° С в вакууме 10 Па в течение нескольких часов не устраняет разбрызгивания дегазация оказывается малоэффективной. Испарение из монолитного хрома не сопровождается разбрызгиванием, но происходит с меньшей скоростью при той же мощности электронно-лучевой пушки. [c.86]

Основной частью непрерывного агрегата является рабочая камера 10, в которой испаряется металл, и его пары осаждаются на поверхности стали с образованием покрытия. В последние годы чаще всего применяют электронно-лучевой метод нагрева испаряемого металла, хотя в более ранних разработках были сделаны попытки использования металлокерамических испарителей, нагреваемых проходящим током. От последнего метода, несмотря на его простоту, отказались, так как скорость испарения порядка десятков килограммов в час достижима только при использовании электронно-лучевого нагрева. [c.213]

Расчет необходимой мощности электронно-лучевого испарительного устройства достаточно прост. Например, при скорости движения 5 м/с и ширине стальной полосы 1 м для нанесения алюминиевого покрытия толщиной 1 мкм с каждой стороны необходимо испарять 120 кг/ч алюминия (с учетом потерь паров). Удельная энергия испарения алюминия составляет 3,5 (кВт-ч)/кг. При к. п. д. испарителя 30% необходимая мощность составит 1400 кВт (по 700 кВт на каждую сторону полосы). Для сравнения приведем скорости испарения некоторых металлов при мощности испарителя 1400 кВт меди — 260 кг/ч, никеля — 210 кг/ч, титана — 150 кг/ч [148]. [c.213]

При конструировании непрерывного агрегата нет необходимости создавать очень мощные единичные электронно-лучевые испарители, а целесообразно распределить необходимую мощность между [c.213]

Повышению надежности работы способствует рассредоточение испарителей. В случае выхода из строя одного испарителя, его функции равномерно распределяются на оставшиеся путем незначительного увеличения мощности электронно-лучевых пушек. [c.216]

К. п. д. электронно-лучевых испарителей выше, чем гальванических ванн, и составляет 30—50%. Интересно отметить, что с увеличением скорости нанесения покрытий к. п. д. испарителя возрастает за счет относительного уменьшения потерь на теплопроводность и теплоизлучение, а к. п. д. гальванических ванн уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением плотности тока электролиза полезная мощность возрастает пропорционально току, а потери — пропорционально квадрату тока, так как сопротивления, вызывающие эти потери, постоянны. [c.218]

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ИСПАРИТЕЛИ [c.238]

К. п. д. электронно-лучевого испарителя. Мощность, потребляемая электронно-лучевым испарителем от сети, распределяется в общем виде в соответствии с уравнением [c.242]

Для анализа путей повышения к. п. д. электронно-лучевого испарителя необходимо рассмотреть зависимость полезной мощности и основных видов потерь от температуры испарения. В первом приближении потери на теплопроводность пропорциональны температуре, потери на излучение пропорциональны четвертой степени температуры, а зависимость полезной мощности от температуры выражается кривой, близкой к экспоненте. Таким образом, при повышении температуры полезная мощность растет быстрее, чем потери на теплопроводность и теплоизлучение, что приводит к увеличению к. п. д. [c.246]

В работе [231 ] приведены количественные данные о к. п. д. злектронно-лучевых испарителей А1, Си и N1 и об основных видах потерь (табл. 40). Данные табл. 40 соответствуют площади поверхности испарителя 1000 см . Температура выбрана такой, чтобы обеспечить одинаковую скорость испарения всех трех металлов — 10 мкм/с. Из табл. 40 следует, что термический к. п. д. электронно-лучевого испарителя приближается к 50%. Для сравнения укажем, что к. п. д. мощного испарителя с нагревом резистивным методом составляет всего 15% [231]. [c.247]

Пример расчета основных параметров электронно-лучевого испарителя. Для иллюстрации применения описанной методики рассчитаем основные параметры электронно-лучевого испарителя промышленной линии со следующими исходными данными скорость движения полосы и = 3 м/с размеры полосы (ширина 1000, толщина 0,25 мм) необходимая толщина алюминиевого покрытия — по 2 мкм с каждой стороны полосы. [c.248]

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ [146] [c.248]

Рис. 124. Расположение электронно-лучевых испарителей в вакуумной ка.чере

При получении медной фольги барабан диаметром 1,8 и длиной 1,5 м вращается так, что линейная скорость движения поверхности конденсации составляет 0,5 1,25 м/с. Температура поверхности барабана при помощи систем электронно-лучевого нагрева и водяного охлаждения поддерживается в диапазоне 135—155° С, что обеспечивает наилучшие условия для последующего отделения фольги от подложки (фольга отделяется в атмосфере). Графитовый испаритель располагается на расстоянии 15—45 см от поверхности конденсации, вакуум в рабочей камере составляет 2,7-10 Па. Для получения фольги из тугоплавких металлов, так же как при нанесении покрытий из этих металлов, испарение производят из водоохлаждаемого медного тигля. [c.257]

В заключение отметим, что для осуществления вариантов № 2—4 необязательно применение нескольких узких испарителей. При нагреве электронно-лучевым методом имеется возможность выделения зон эффективного испарения на прямоугольном испарителе большой площади путем управления движением электронного луча. Развертку луча следует осуществлять таким образом, чтобы она вычерчивала на поверхности расплава узкие линии, соответствующие рис. 155. Так как испарение носит локальный характер, то действие такого испарителя эквивалентно действию нескольких узких испарителей. Преимущество такого метода заключается в том, что основная масса металла в тигле находится при температуре, значительно более низкой, чем температура испарения. [c.280]

Испарители расположены вдоль стенок прямоугольной камеры тремя вертикальными рядами с каждой стороны, содержащими по четыре испарителя. Таким образом, в рабочей камере находятся 24 испарителя, по 12 на одну металлизируемую поверхность. Каждый испаритель представляет собой цилиндрический вращающийся тигель, ось которого расположена горизонтально. Испаряемый металл удерживается у стенок тигля центробежными силами. Непрерывная догрузка тиглей производится из атмосферы через специальный шлюз и отверстие в дне тигля. Для нагрева каждого тигля применены три электронно-лучевые пушки мощностью по 50 кВт, расположенные под углом 120° друг к другу. Всего в испарительной камере находится 72 электронно-лучевые пушки общей мощностью 3600 кВт. Один вертикальный ряд испарителей предназначен для нанесения хромового покрытия, а два других — для испарения 5Ю. В работе [163] сообщается, что неравномерность толщины покрытий вдоль всей поверхности стеклянной пластины размером 3x4 м не превышает сотых долей процента. [c.332]

Основные тенденции развития непрерывных линий вакуумной металлизации следующие применение электронно-лучевого метода для нагрева стальной полосы и испарения металла улучшение равномерности толщины покрытия за счет правильного размещения нескольких испарителей средней мощности (50—80 кВт) и других специальных мер резкое снижение потерь испаряемого металла путем применения экранов, разработки новых методов управления металлическими парами и рациональным размещением испарителей и полосы применение камер промежуточного охлаждения в инертном газе совмещение нанесения покрытий с последующей термической обработкой стали увеличение срока службы материалов тиглей и катодов электронно-лучевых пушек повышение надежности работы агрегата путем введения резервных блоков улучшение контроля работы всех звеньев линии путем введения датчиков для непрерывного измерения основных параметров (толщины покрытия, температуры стали на всех участках линии, мощности электронно-лучевых пушек и т. п.) введение автоматического регулирования по заданной программе основных технологических параметров. [c.350]

К газотермическому напылению относят методы, при которых распыляемый материал нагревается до температуры плавления п образовавшийся двухфазный газопорошковый поток переносится на поверхность изделия. Это процессы плазменного напыления, электро-дуговой металлизации, газопламенного напыления (непрерывные методы) и детонационно-газовый метод нанесения покрытий (импульсный метод). Покрытия формируются из частиц размером в десятки микромиллиметров. Термическим методом покрытие можно наносить также в вакуумной технологической камере (термовакуумное напыление), при этом материал покрытия нагревают до состояния пара, и паровой поток конденсируется на поверхности изделия. При использовании этих методов покрытие образуется из атомов или молекул вещества, а в некоторых случаях (электронно-лучевое плазменное, с помощью плазменных испарителей) — из ноиов испаряемого материала. Следует отметить, что чем выше степень ионизации потока вещества, тем выше качество покрытий. [c.138]

В настоящее время для повышения износостойкости и коррозионной стойкости получили применение пленочные покрытия (толщиной 2—10 мкм) из нитридов (TiN, Ti (N ), ZrN), карбидов (Ti ), оксидов (AI2O3 и др.), обладающих высокой твердостью. Существует много методов создания адгезионных пленочных покрытий. Нанесение покрытий осуществляется осаждением продуктов химических реакций между компонентами газовой среды (например, хлорида титана и метана) на поверхности детали (инструмента) при 1000—1200 °С (метод VD). Другие методы предполагают реактивное или конденсационное осаждение в вакууме при более низкой температуре 450—500 °С, Формирование покрытия в вакууме осуществляется в три стадии I) получение материала покрытия в парообразном состоянии 2) перенос материала покрытия от испарителя к детали 3) осаждение (конденсация) молекул (ионов) материала покрытия на поверхности детали. Чаще применяют следующие методы нанесения покрытия конденсацию из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки (КИБ) реактивное электронно-лучевое плазменное осаждение (РЭП) активированное реактивное напыление (ARE). Не- [c.347]

Рис. 84. Схема установки для актм-вироваииого реактивного напыления 1 - ресивер 2 - электронно-лучевой испаритель 3 - электрод 4 -клапан-дозатор для выпуска газа

Получение покрытий производится в вакуумных металлиза-ционных установках с помощью испарительных элементов (тигли, лодочки, кюветы), которые в зависимости от способа нагрева делятся на испарители косвенного (индукционный, электронно-лучевой) и прямого (резистивный) нагрева. [c.124]

Производительность установок определ i-ется непрерывностью ведения процесса испарения и согласованием времени выполнения ряда технологических операций (загрузки деталей, нагрев, осаждение покрытия) с операциями охлаждения деталей, извлечения из вспомогательной камеры, загрузки новой партии лопаток. Для решения этих задач в установке ES -30/300S (рис. 1. 9) фирмы Лей-больд-Гереус предусмотрены четыре шлюзовые устройства (по два с каждой стороны камеры испарения). После подогрева лопаток в промежуточной камере детали вводятся в рабочую камеру, оснащенную прямоугольным испарителем, где на них наносится покрытие. Электронно-лучевой испаритель состоит из водоохлаждаемого медного тигля 3 (120 х 4S0 мм), через днище которого снизу вверх одновременно подаются пять слитков, и двух аксиальных электронно-лучевых пушек 12 мощностью 150 кВт каждая. Для подогрева изделий в процессе осаждения покрытия применяются дополнительные электронные пушки, которые снабжены отклоняющей системой, разворачивающей лучи на угол более 90°. [c.432]

Многотигельные испарители с линейным расположением источников применяют в электронно-лучевых установках УЭ-137, УЭ-175М, УЭ-187, разработанных в Институте электросварки им. Е. О. Патона (табл. 1.10) [c.432]

На рис. 1.10 показана электрон1 о-лучевая установка УЭ-175М периодического действия, предназначенная для нанесения защитных покрытий на лопатки газовых турбин [22]. Мощность установки 350 кВт. Особенностью установки является возможность одновременного испарения нескольких материалов с помощью четырех- или пятитигельного электронно-лучевого испарителя и получения не только покрытий типа Me—Сг—А1—Y, но и композиционных покрытий с равномерным или градиентным распределением дисперсных фаз, двухслойных и многослойных покрытий металл-керамика. [c.432]

Испаритель 11 — это важнейший узел агрегата, и неслучайно наибольших успехов в создании непрерывных линий металлизации достигли фирмы, имеющие большой опыт конструирования и эксплуатации мощных электронно-лучевых систем, такие как Темескал (США), Лейболд—Гереус (ФРГ) и др. [c.213]

Конструкция мощных электронно-лучевых пушек для испарения металлов. Для испарения металла в непрерывных линиях применяют плосколучевые и аксиальные пушки с отдельной откачкой катодно-анодного узла. Для защиты от паров металла и брызг пушки располагают ниже уровня поверхности расплава или вдали от нее. Электронный поток, эмиттируемый разогретым вольфрамовым катодом, после фокусировки движется по искривленной траектории и попадает на поверхность испарителя. Для равномерного распределения мощности нагрева по поверхности металла электронный луч при помощи магнитной отклоняющей системы заставляют сканировать по поверхности расплава. Разработаны методы управления электронным лучом, позволяющие концентрировать повышенную мощность на отдельных участках испарителя, например, на краях тигля и повышать тем самым равномерность толщины покрытий [219]. [c.238]

Сравнение аксиальных и плосколучевых пушек описано в работе [202]. Показателем работы электронно-лучевого испарителя является зависимость количества испаренного за единицу времени веш,ества от электрической мош,ности пушки. На рис. 117 приведена такая зависимость для аксиальных, а на рис. 118 — для плосколучевых пушек. [c.239]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...