Spôsob a zariadenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies

Číslo patentu: 288278

Dátum: 25.05.2015

Autori: Kottfer Daniel, Dusza Ján, Lofaj František, Ferdinandy Milan

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vynález sa týka zariadenia na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies a uskutočňuje sa tak, že na vnútornú valcovú plochu rotačného telesa sa pôsobí odprášenými iónmi z materiálu, ktoré sa odprašujú z tyče, tvorenej príslušným materiálom, napr. z TiN, WC, CrN, CrC a ďalšími nitridmi a/alebo karbidmi, a/alebo boridmi prechodových kovov, a ktorá je umiestnená vnútri rotačného telesa a to tak, že geometrická os tyče je totožná s geometrickou osou vnútornej valcovej plochy rotačného telesa. Zariadenie pozostáva z vákuovej komory, do ktorej sa umiestni rotačné teleso, na ktoré je pripojený záporný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja a iónový zdroj, pričom na tyč z materiálu, určeného na nanášanie vrstvy na vnútornú plochu rotačného telesa je pripojený kladný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja.

Text

Pozerať všetko

PRIEMYSELNÉHO VLASTNÍCTVA SLOVENSKEJ REPUBLIKYČíslo prihlášky 85-2008 Dátum podania prihlášky 30. 12. 2008 Číslo prioritnej prihláškyDátum podania prioritnej prihlášky Krajina alebo regionálnaDátum zverejnenia prihlášky 7. 7. 2010 Vestník UPV SR č. 7/2010Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru v prípade odbočeniaČíslo podania medzinárodnej prihláškyČíslo zverejnenia medzinárodnej prihláškyČíslo podania európskej patentovej prihláškyMajiteľ Ústav materiálového výskumu SAV, Košice, SKNázov Spôsob a zariadenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných teliesVynález sa týka zariadenia na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies auskutočňuje sa tak, Že na vnútornú valcovú plochu rotačného telesa sa pôsobí odprášenými iónmi z materiálu, ktoré sa odprašujú z tyče,tvorenej príslušným materiálom, napr. zTiN, WC, CrN,CIC a ďalšími nitridrni a/alebo karbidrni, a/alebo boridmi prechodových kovov, a ktorá je umiestnená vnútri rotačného telesa ato tak, že geometrická os tyče je totožná s geometrickou osou vnútornej valcovej plochy rotačného telesa. Zariadenie pozostáva z vákuovej komory, do ktorej sa umíestni rotačné teleso, na ktoré je pripojený záporný elektrický potenciál z intervalu do l 0 kV z elektrického zdroja a iónový zdroj, pričom na tyč z materiálu, určeného na nanášanie vrstvy na vnútornú plochu rotačného telesa je pripojený kladný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja.Vynález sa týka zariadenia na vytváranie povlaku na vnútorné plochy rotačných telies s cieľom zvýšiť odolnosť proti otem a korózii.V súčasnosti sú známe metódy a zariadenia na vytváranie povlaku na vnútorné plochy rotačných telies metódami HVOF (High Velocity Oxygen Fuel - vysokorýchlostné nanášanie žiarového povlaku) - firma Sulzer METCO, ďalej vákuové naprašovanie (sputtering) - firma Rowan Technology Group, USA, firma PLATIT AG, Grenchen, Švajčiarsko, galvanické nanášanie Cr vrstiev. Ako najnovšie riešenie možno uviesť US Patent 7052736. Často sú používané látky ako nitridy, karbidy, boridy a silicidy prechodových kovov,ako aj ďalšie keramické materiály. Z metód PVD (Physical Vapour Deposition - fyzikálne nanášanie z pár) na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies sú známe metódy magnetrónového naprašovania z valcového magnetrónu umiestneného vnútri rotačného telesa, napr. v dokumentoch US 5178743, US 5178743,US 4407713, US 4179351 a ďalších, ako aj CS 248804 B 1. Sú tiež známe princípy nanášania povlakov metódou odprašovania látky iónovým zväzkom, ako je to uvedené napr. v US 5080455, alebo US 5525158. Tento princíp naprašovania povlaku rozprašovaním materiálu terča je využitý napr. v JP 2004137557 (A). Obdobne na základe tohto princípu rozprašovania iónovým zväzkom sú vytvárané povlaky na členitých telesách, rozprašovaním z vnútornej plochy terča v tvare rotačného telesa, teda nie je nutné, aby povlakované teleso umiestnené vnútri rotačného telesa vykonávalo rotačný a translačný pohyb z dôvodu rovnomerného pokrytia, ako je to uvedené napr. v dokumente US 4747922. Nevýhodou metód založených na princípe naprašovania z valcového magnetrónu je nerovnomemosť hrúbky nanesených povlakov, nerovnomerná erózia terča a zmena štruktúry, textúry a povrchovej morfológie pozdĺž vnútornej plochy rotačného telesa vzhľadom na tvar magnetického poľa valcového magnetrónu a nehomogenity hustoty toku odprašovaných častíc nad povrchom valcového magnetrónu v smere pozdĺž jeho osi. Navyše pri týchto postupoch je do značnej miery limitovaná dlžka a minimálny priemer rotačného telesa, ktorého vnútomá plocha má byť povlakovaná.Uvedené nedostatky odstraňuje zariadenie na povrchovú úpravu vnútomých plôch rotačných telies, kde dochádza k odprašovaniu materiálu povlaku z čela tyče a odprašovanie je vykonávané zväzkom urýchlených Ar iónov. Podmienky odprašovania sa nemenia v celom procese vytvárania povlaku. Navyše je možné presne kontrolovať hrúbku vytváraného povlaku reguláciou pohybu tyče.Podstata všeobecného riešenia prihlášky vynálezu spočíva vo vákuovom rozprašovaní materiálu z tyče,ktorej čelo (odprašovaná plocha) je tvarované, výhodne ukončené kužeľovou plochou s vrcholovým uhlom z intervalu 30 ° až 60 °, tvorenej materiálom vytváraného povlaku, výhodne nitridmi a/alebo karbidmi, a/alebo boridmi prechodových kovov, pričom tyč je umiestnená vnútri rotačného telesa, na ktorého vnútornej ploche sa má vytvárať povlak, a to tak, že geometrická os tyče je totožná s geometrickou osou vnútornej valcovej plochy rotačného telesa, umiestnenej pozdĺž osi v dutine rotačného telesa pôsobením iónového zväzku na tvarované čelo tyče, tvoreného iónmi inertného plynu výhodne iónmi argónu, je rovnobežné s osou dutiny rotačného telesa, pričom na vytváranie iónového zväzku sa používa iónový zdroj. Konkrétne uskutočnenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies podľa vynálezu spočíva v tom, že rotačné teleso, na ktoré je pripojený záporný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja, a iónový zdroj sú umiestnené vo vákuovej komore, pričom na čelo tyče z materiálu, určeného na nanášanie povlaku na vnútornú plochu rotačného telesa, je pripojený kladný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja a tyč je umiestnená v dutine pozdĺž osi dutého rotačného telesa, pričom rovnomernosť hrúbky nanášaného povlaku sa dosahuje rovnomerným pohybom tyče V dutine, pozdĺž osi rotačného telesa. Pohyb tyče, z ktorej je odprašovaný materiál na tvorbu povlaku, je zabezpečený posuvným zariadením, umiestneným vo vákuovej komore alebo výhodne mimo nej, čo umožňuje tvorbu povlaku s homogénnymi vlastnosťami po celej vnútornej ploche rotačného telesa. Ak je posuvné zariadenie umiestnené mimo vákuovej komory, tyč je posúvaná pomocou vodiacej tyče cez rotačnú vákuovú priechodku.Výhodou uvedeného zariadenia je rovnomemosť hrúbky a homo genita nanesených povlakov, pričom nedochádza k zmene štruktúry a textúry povrchovej morfológie pozdĺž vnútornej plochy rotačného telesa, čo je umožnené rotačným a translačným pohybom tyče materiálu, ktorý sa odprašuje iónovým zväzkom. Uvedené zariadenie umožňuje oproti známym zariadeniam povlakovanie vnútomých valcových plôch s podstatne menšími priemermi.Prehľad obrázkov na výkresochObrazok 1 Schéma zariadenia na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies.Zariadenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies má vákuovú komoru g V tvare valca,vybavenú prírubami, ktoré umožňujú uloženie dutých rotačných telies l, presahujúcich rozmer komory. Rozmer vymeniteľných prírub je prispôsobený rozmeru povlakovaného rotačného dutého telesa l. Pod iónový zdroj A, ktorý je umiestnený V strede vákuovej komory g, hore je umiestnené povlakované duté rotačné teleso l tak, aby os jeho dutiny bola totožná s osou vákuovej komory 2. Deponovaný materiál v tvare tyče â je posúvaný v uvedenej osi pozdĺž povlakovanej plochy, ktorá prechádza dutinou rotačného telesa l. Posuvné zariadenie Q, ktoré zabezpečuje priamočiary a/alebo rotačno-translačný pohyb tyče Q, je umiestnený pod súčiastkou dole, vo vákuovej komore g.Ďalšie konkrétne uskutočnenie zariadenia je rovnaké ako V príklade č. 1, pričom vodiaca tyč Z prechádza cez rotačnú vákuovú priechodku i z posuvného zariadenia Q tyče à. Uvedená metóda nanášania tenkých vrstiev bola použitá na nanesenie napríklad tenkej TiN povlaku na vnútornú valcovú plochu rotačného telesa l,ktoré bolo umiestnené vo vákuovej komore g pod iónový zdroj i. Tyč ą z materiálu určeného na prípravu povlaku je V tvare jednoduchého geometrického telesa umiestneného na vodiacej tyči Z V osi rotačného telesa l a počas prípravy povlaku sa pohybuje rovnomerným priamočiarym pohybom v osi rotačného telesa l pozdĺž povlakovanej plochy, pričom je odprašovaný materiál povlaku z čela tyče.Schematické uskutočnenie všeobecného riešenia zariadenia podľa vynálezu pozostáva z vákuovej komory g, v ktorej je umiestnené duté rotačné teleso l s vnútornou valcovou plochou, na ktorú sa pripravuje povlak. Vákuová komora g je vákuovo čerpaná vysokovákuovým čerpacím systémom. Vo vákuovej komore g je umiestnený iónový zdroj i, výhodne iónový zdroj Kaufmanovho typu.Schematické uskutočnenie všeobecného riešenia zariadenia podľa vynálezu je rovnaké ako V príklade č. l, pričom posuvné zariadenie Q pre rotačno-translačný pohyb je pripojené na tyč s cez tyč Z a cez rotačnú vákuovú priechodku Q.V strojárenskom a automobilovom priemysle na vnútorné plochy zariadení, pracujúcich pri jednorazovo alebo cyklicky zvýšených teplotách na vnútorných plochách, ako aj na vnútorných plochách hydraulických valcov, zásobníkov na lieky a potraviny a ďalších prvkov strojových zariadení s vnútornou valcovou plochou.l. Zariadenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že rotačné teleso (l), na ktoré je pripojený zápomý elektrický potenciál z intervalu do lO kV z elektrického zdroja (9), a iónový zdroj (4) sú umiestnené vo vákuovej komore (2), pričom na tyč (3), ktorej čelo je geometrický tvarované výhodne do kužeľa s vrcholovým uhlom z intervalu 30 ° až 60 °, je pripojený kladný elektrický potenciál z intervalu do 10 kV z elektrického zdroja (8) a k tyči (3) je rozoberateľne pripojená vodiaca tyč (7), ktorá je cez rotačnú vákuovú priechodku (5) spojená s posuvným zariadením (6), ktoré je umiestnené vo vákuovej komore (Z) alebo mimo nej.

MPK / Značky

MPK: C23C 14/46

Značky: ploch, zariadenie, úpravu, spôsob, rotačných, vnútorných, telies, povrchovú

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-288278-sposob-a-zariadenie-na-povrchovu-upravu-vnutornych-ploch-rotacnych-telies.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na povrchovú úpravu vnútorných plôch rotačných telies</a>

Podobne patenty