ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

НАНЕСЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

В 2001 г. в НПК ЛУЦ НИИЭФА введен в эксплуатацию "Участок плазменного напыления". Напыление на поверхность изделия пленок металлов, сплавов и диэлектриков производится на следующих магнетронных установках:

• Установка для нанесения высокопроводящих покрытий "УНВП" - разработана в НПК ЛУЦ;
• Агрегат непрерывного действия "Оратория 5"- производства НПО "Кварц", г. Калининград.

"УНВП"

---

Установка "УНВП" предназначена для нанесения высокопроводящих, защитных и других функциональных покрытий на крупногабаритные изделия. Необходимость создания установки продиктована потребностями нашего производства, а также тем, что отечественная промышленность не выпускает серийно магнетронные установки для обработки изделий требуемых габаритов.

Установка УНВП	Установка УНВП с открытой камерой	Обрабатываемый электрод ионного ускорителя

УНВП построена по принципу аксиально-симметричного диодного магнетрона.

Покрытие наносится на поверхность изделия в вакууме при распылении материала мишени - катода ионами плазмы магнетронного разряда.

Параметры магнетронного разряда:

• режим работы - импульсный;
• частота следования импульсов - 150 Гц;
• мощность в импульсе - до 100 кВт;
• скважность - 3.

Максимальные габариты изделия:

• лист - 0,2 м х 0,6 м х 1,6 м;
• труба - внутренний диаметр от 0,3 м до 0.7 м, длина - 1,6 м.

Материал покрытия: Сu, Ti, TiN, нерж.сталь и др.

Толщина покрытия - от 0,1 до 30 мкм, неоднородность по толщине - не более 10 %.

"ОРАТОРИЯ 5"

---

Общий вид установки "Оратория 5"	Рабочее место лаборанта

Установка "Оратория 5" обеспечивает нанесение функциональных покрытий на малогабаритные изделия. Установка позволяет осаждать пленки алюминия, меди, хрома, золота, серебра, титана, тантала и других немагнитных материалов и их сплавов.

Использование магнетронного разряда позволяет проводить плазмохимический синтез некоторых соединений. таких как нитриды, оксиды, карбиды ряда металлов.

Вакуумная камера установки снабжена планетарной системой вращения подложек для обеспечения равномерности покрытий.

Толщина осаждаемых покрытий - зависит от времени напыления и варьируется от 0.01 мкм до десятков микрон.

Мощность разряда (режим постоянного тока) - до 5 кВт.

Скорость напыления - 1 мкм/мин.

Максимальные размеры обрабатываемых изделий: диаметр - 200 мм, длина - 150 мм.

Для целей измерения основных параметров и свойств получаемых покрытий на "Участке плазменного напыления" создана экспресс-лаборатория. Для контроля состава плазмы в процессе нанесения покрытий приобретен "Спектрографический комплекс".

Преимущества магнетронного метода нанесения покрытия:

• отсутствие экологически вредных отходов производства, присущих, в частности гальваническому методу;
• отсутствие капельной фазы (недостаток вакуумно-дугового метода);
• более высокая адгезия по сравнению с испарительным методом;
• высокая однородность покрытия по длине ускоряющей структуры, недостижимая пучковыми методами, для которых нужны сложные системы сканирования пучка либо робототехнические устройства перемещений источника ионов;
• одновременное нанесение покрытия на всю поверхность изделия.

Использование технологий вакуумного осаждения функциональных покрытий позволяет:

• использовать в производстве более дешевые и легкие в обработке материалы;
• снизить расход дорогих материалов, придать поверхности требуемые свойства;
• заменить экологически вредные методы нанесения покрытий.

Изделия с нанесенными покрытиями могут использоваться в производстве:

• элементов ускоряющих структур линейных ускорителей и циклотронов;
• медицинской техники и инструментов;
• оборудования газо- и нефтеперерабатывающего комплекса;
• продукции машиностроения, приборостроения, микроэлектроники;
• оптических устройств.

В НПК ЛУЦ разработаны и внедряются в производство следующие технологии:

• меднение стальных дроссельных и контактных фланцев волноводов электронных ускорителей (под пайку);
• меднение танталовых мишеней электронных ускорителей (под диффузную cварку);
• покрытие из алюминия или титана на лавсановую основу для ионизационных камер электронных медицинских ускорителей;
• покрытие меди на алюминиевые электроды резонатора для линейных ионных укорителей;
• покрытие индия на детали ВЧ-системы электронного ускорителя, изготовленные из нержавеющей стали, латуни, углеродистой стали для обеспечения вакуумного уплотнения и ВЧ-контакта.

Внедрение указанных технологий позволяют существенно повысить качество изготовления наиболее ответственных узлов ускорителей и снизит их себестоимость. В будущем спектр предлагаемых покрытий и ассортимент изделий, при обработке поверхности которых используются плазменные технологии, будет неуклонно расти.