Научные разработки
Генераторы газовой и металлической плазмы
Серия генераторов газовой плазмы «ПИНК» (плазменный источник с накалённым катодом) на основе несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом
Плазмогенератор «ПИНК» в аксиальной геометрии
| Ток разряда | 1—160 А |
| Ток накала | 100—200 А |
| Напряжение горения | 40—60 В |
| Ток магнитной катушки | до 1 А |
| Рабочее давление | 0,05—1 Па |
| Концентрация плазмы | 109—1010 см-3 |
Плазмогенератор «ПИНК» в протяжённой геометрии
| Параметр | ПИНК П-04М | ПИНК П-06М | ПИНК П-12М |
| Ток разряда, А | 5—100 | 5—150 | 5—250 |
| Рабочее давление, Па | 0,3—1,5 | ||
| Рабочие газы | аргон, азот | ||
| Размеры выходной апертуры, мм | 400х70 | 600х70 | 1200х90 |
| Неравномерность распределения плотности плазмы вдоль вертикальной оси, % | ±5 | ±5 | ±7 |
Плазмогенератор может использоваться как независимо для создания плотной однородной плазмы в больших вакуумных объемах, так и использоваться для модернизации промышленных технологических установок (типа ННВ 6.6-И1, ВУ-1Б, ВУ-2, «Булат» и др.) для реализации комплексных технологий поверхностной обработки изделий, что существенно расширяет технологические возможности серийного оборудования и, соответственно, номенклатуру обрабатываемых изделий.
Использование протяженного плазмогенератора позволяет:
- обеспечить высокую энергетическую эффективность процесса генерации низкотемпературной объемной плазмы;
- уменьшить долю микрокапельной фракции в потоке плазмы вакуумных электродуговых испарителей;
- производить плазменную очистку, травление и активацию поверхности без подпыления ее парами материала катода;
- реализовать комплексную обработку изделий в едином вакуумном цикле, включая процессы финишной очистки, активации, электронно-ионно-плазменного азотирования поверхности и плазменно-ассистированного напыления функциональных покрытий;
- обеспечить формирование микро- и наноструктурированных покрытий, обладающих высокой твердостью (> 25 ГПа), повышенной (до 2-3 раз) износостойкостью, улучшенной коррозионной стойкостью и имеющих привлекательный внешний вид.
Реализуемые технологические процессы:
- Очистка, травление, отжиг, активация поверхности изделий.
- Азотирование поверхности изделий.
- Плазменно-ассистированное осаждение функциональных покрытий на изделия.
Генератор газовой плазмы с холодным полым катодом в магнитном поле
| Ток разряда, А | 20—200 |
| Напряжение горения, В | 20—40 |
| Ток магнитной катушки, А | 0,5 |
| Рабочее давление, Па | 0,1—1 |
| Концентрация плазмы, см-3 | 109—1010 |
Разработан генератор плазмы с холодным полым катодом для эффективной генерации плазмы реакционноспособных и химически активных газов в установках ионно-ассистированного осаждения функциональных покрытий. Газовая плазма, характеризующаяся плотностью ~ 1010 см-3 и температурой электронов ~ 3 эВ, генерируется в большом объеме (до 0,5 м3) с помощью самостоятельного дугового разряда с полым катодом при токах (20 — 200) A и давлениях (10-1 — 1) Па. Данный плазмогенератор состоит из цилиндрического полого катода, помещенного в аксиальное магнитное поле, и системы поджига дуги. Рабочая вакуумная камера играет роль полого анода. Инициируемое внутри полого катода катодное пятно вращается по круговой орбите, находясь в максимуме магнитного поля. В анодной области разряда генерируется плотная однородная низкотемпературная газовая плазма с минимальным содержанием микрокапельной фракции.
Преимущества
- Эффективная ионизация химически активных газов (O2, CH4, и др.).
- Большой срок службы плазмогенератора
Области применения
- Очистка, травление, отжиг, активация поверхности.
- Модификация поверхности (азотирование, оксидирование и др.).
- Ионно- и плазменно-ассистированное осаждение функциональных покрытий.
Серия усовершенствованных генераторов металлической плазмы на основе электродугового распыления катодной мишени
Дуговой катодный испаритель аксиальной геометрии
| Ток разряда, А | до 250 |
| Напряжение разряда, В | 20—30 |
| Величина магнитного поля, мТл | 2 |
| Скорость осаждения, мкм/час | до 6 |
| Рабочее давление, Па | 0.05—1 |
Дуговой катодный испаритель протяжённой геометрии
| Ток разряда, А | до 250 |
| Напряжение разряда, В | 15—25 |
| Длина рабочей зоны, мм | 380 |
| Скорость осаждения, мкм/час | до 6 |
| Рабочее давление, Па | 0.01—1 |
Краткое описание технологии:
Дуговой катодный испаритель используется для нанесения покрытий, в том числе чистых металлов и их соединений (нитриды, оксиды, карбиды, бориды и т.д.), с помощью метода вакуумно-дугового напыления на различные материалы (стали, твердые сплавы, стекло, керамика, пластик и т.д.) и изделия.
Оборудование и конечный продукт:
Синтез покрытий методом вакуумного дугового напыления обеспечивает повышение твердости, износостойкости, антизадирных свойств, коррозионной стойкости и улучшение внешнего вида изделий (инструмент, штамповая оснастка, детали машин и механизмов).
Данная технология позволяет получать покрытия толщиной ≥2 мкм. Состав и свойства синтезируемых покрытий можно изменять путем изменения состава катода и варьированием параметров разряда. С помощью предложенной технологии были получены покрытия Ti-Cu-N с нанокристаллической структурой (размер зерна 10—30 нм) толщиной 2 мкм, обладающие сверхтвердостью ≥40 ГПа, высокой адгезией и износостойкостью.
Преимущества технологии:
- нанесение сверхтвердых износостойких наноструктурных покрытий;
- возможность использования многокомпонентных композиционных катодов (Al-Ti, Ti-Cu, Ti-Si-Al и др.);
- изменяя энергию ионов реактивного газа и состав катодов, можно эффективно управлять микроструктурой растущего слоя и получать покрытия с заданными физико-химическими и механическими свойствами.
Области индустриального применения:
- все отрасли машиностроения;
- инструментальная промышленность.
