Установка для нанесения покрытий из газовой фазы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик р 11954513(22) Заявлено 25.12.80 (21) 3243478/22-02 51 М. К,п. з с присоединением заявки Нов С 23 С 11/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫИЗ ГАЗОВОИ ФАЗЫ женных нагревательныеакторы расположеныЗагрузка изделийв реакторе при сдственно на нагре нятовая нанесефазы, соеры предваий, реакцихлаждения, вакуумными ализации и ошка из не- ионной касложиНия т вестнаия покрфазы,еакторыблениянагреваи пульобщемиспособи их нв виде несе зово кие спос и их смес ные ке п. делииены Изобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию для нанесения иэносостойких покрытий на изделия методом осаждения иэ газовой фазы.Известна установка длния покрытий иэ газовойдержащая испаритель, камрительного нагрева изделонную камеру и камеру осоединенные между собойзатворами, систему нейтркамеру для осаждения порпрореагировавшей в реакцмере газовой смеси 11 .Недостатком установки являетсяость конструкции и. обслуживаа также низкая производительтакже установка для наытий на изделия иэ гасодержащая цилиндричессо съемной крышкой, при для размещения изделийпульт подачи газовой т управления, размещен- корпусе. В этой установления для размещения иэагрева совмещены и выпол зигзагообразных горизонтально располо хэлементов, а ргоризонтально.осуществляется йкрышке непосретели 21 .Такая нагрузка представляет значительные трудности; поскольку .через горловину реактора на нагреватели необходимо разместить большоеколичество изделий с небольшими зазорами, но так, чтобы они не касались друг друга, так как это приведет к браку.Размещение изделий в один слойпрактически по диаметру реакторавызывает необходимость применять реакторы достаточно большого диаметра для достижения необходимой производительности установки, а это увеличивает ее габариты.Увеличение диаметра реактора приводит к необходимости увеличения скорости подачи газовой смеси для до стижения необходимой концентрациикомпонентов у поверхности изделий и,тем самым, увеличивается расход газовой смеси. Кроме того, после,завершения процесса (при достижении не обходимой толщины покрытия) еще не65 прореагировавшая газовая смесь вытесняется из реактора инертным газом и направляется на выборос. Таким образом, в известной установке непроизводительно расходуются ценные реагенты, что увеличивает эксплуатационные расходы.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка, содержащая реакторы,с водоохлаждаемыми крышками, печь для нагрева реакторов и приспособление для их охлаждения и подачи газовой смеси и устройство для нейтрализацйи газов.В этой установке печь выполнена карусельной, реакторы закреплены на вращающемся своде печи, ступица которого снабжена устройством для распределения газовой смеси по реакторам, а приспособление для размещения изделий вЫполнено в виде дисковых полок, закрепленных на полой штанге с отверстиями, расположеннымк между полками. Приспособление для охлаждения реакторов не разработано, только предусмотрена возможность его применения 3 .Недостатками этой установки является сложность конструкции и ненадежность в эксплуатации газораспределительного устройства, расположенного в ступице вращающегося свода, а также то что после выхода реактора из печи несмотря на высокую температуру (л 400 фС) он ничем не огражден, а это повышает опасность травматизма.Цель изобретения - повышени надежности путем упрощения конструкции установки, безопасности обслуживания и интенсивности охлаждения.Поставленная цель достигается тем, что установка для нанесения покрытий из газовой формы, содержащая реакторы с водоохлаждаемыми крышками, печь для нагрева реакторов и приспособления для их охлаждения, пульт приготовления и подачи газовой смеси и устройство для нейтрализации использованных газов, снабжена устройством для перемещения печи в вертикальном направлении и от одного реактора к другому.При этом печь выполнена шахтной, а приспособление для охлаждения реактора выполнено в виде телескопического экрана, закрепленного на крышке, и сопел для подачи охлаждающей среды на реактор.о На фиг.1 показана установка, общий вид; на фиг.2 - узел крепления реактора; на Фиг.3 - газовая схема установка.Установка для нанесения покрытий на иэделия из газовой Фазы содержит 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 раму 1, два вертикально расположенных цилиндрических реактора 2 и 3с водоохлаждаемыми крышками 4, закрепленными на раме 1, и приспособлениями 5 для размещения изделий,выполненными в виде дисковых полок6, закрепленных на трубчатом держателе 7 с помощью шпилек 8. Держатель 7 выполнен с отверстиями 9, расположенными между полками 6 и снабженшайбой 10 с выступами для установкив реакторы 2 и 3. Крышка 4 снабженавинтом 11 для крепления реактора 2 или 3 с каналом 12 для подвода газовой среды и рукояткой 13 для его вращения. Винт 11 установлен в крышке 4 на шарикоподшипниках 14 и уплот нен Фторопластовыми шайбами 15.Установка снабжена шахтной печью 16, установленнЬй на платформе 17, закрепленной на верхнем конце штока 18 гидроцилиндра 19, заканчивающегосяподпружиненным конусом 20 для фиксации его в верхнем положении в замке 21. Платформа 17 установлена с возможностью поворота на 90 ф для последовательного совмещения оси печи 16 с осями реакторов 2 и 3,На крышке 4 закреплен телескопический экран 22 и сопла 23 для подачи охлаждающей среды на наружные стенки реакторов 2 и 3 (например воды или воздуха).Установка снабжена пультом приготовления и подачи газовой смеси (не показан), содержащим аппарат 24 для очистки и осушки водорода, газо- распределительное устройство 25 и термостат 26 с барботером для приготовления смеси паров, например, тетрахлорида титана и водорода.Аппарат 24 для очистки и осушки водорода представляет собой набор палладиевых каппилярных трубок, яв- ляющихся молекулярным ситом, пропускающиметолько водород (чистота водорода на выходе не хуже 10 10(сумма кислорода и азота), точка росы не выше - 70 С) .О Газораспределительное устройство 25 предназначено для приготовления газовой смеси и подачи ее поочередно в реакторы 2 и 3. Расход газов измеряется ротаметром 27 и регулируется вентилями 28-33. Вентили 34 и 35 служат для включенил подачи газовой смеси соответственно в реакторы 2 и 3, а вентили 36 - 39 для подачи чистых газов (нейтральных - азота, аргона или водорода) . Установка снабжена также пультом 40 управления, и устройством 41 для нейтрализации использованных газов, представляет собой барботер, заполненный щелочным раствором .(содовым или раствором едкого натра) для нейтрализации, образующейся в процессе реакции соляной кислоты.установка работает следующим образом.Приспособление 5 для размещенияизделий заполняют изделиями, вставляют его в реактор 2 и поворотомшайбы 10 закрепляют в нем. Затем реактор 2 соединяют с крышкой 4 и закрепляют его винтом 11, продуваютнейтральным газом, затем водородоми надвигают разогретую печь 16.После достижения 1050 ОС в реакторе . 102 в него подается газовая смесь, например, (водород+метан+тетрахлоридтитана), в случае получения покрытия из карбида ти-.ана. В результатереакции на изделиях осаждается покрытие. После завершения процессареактор 2 продувают водородом, а затем инертным газом. В это время печь16 опускают и подводят под реактор3. 20При опускании печи 16 телескопический экран 22 раздвигается, закрывая раскаленный реактор 2. Послепродувки инертным газом начинаютподавать охлаждающую среду (воздух,воду) на поверхность реактора 2,закрытого экраном 22, После охлаждения реактора 2 его снимают вместес приспособлением 5 для размещенияизделий и разгружают.30В это время печь 16 надвигают наследующий реактор 3, подготовленныйаналогично реактору 2, и проводятпроцесс осаждения так же, как и вреакторе 2,В то время, как идет процессосаждения в реакторе 3, реактор 2уже остыл, разгружен и вновь загружен. Затем его продувают инертнымгазом и водородом (закачивают к моменту завершения процесса в реакторе 3), 40печь 16 опускают, освобождая реактор 3, переводят к реактору 2 ивновь поднимают (реактор 2 снова начинает нагреваться).В установке могут быть нанесены 45износостойкие покрытия, например,из карбида титана, карбонитрида илинитрида титана.В случае нанесения нитрида титанав реактор подают газовую смесь, содержащую:водород, тетрахлорид тита- . на и азот, а в случае нанесения покрытия из карбонитрида титана вначале наносят покрытие из карбида титана, а затем выдерживают изделие при 1100 С в токе особого чистого азота.Установка проста по конструкции и надежна в эксплуатации, поскольку содержит лишь один подвижный элемент печь, перемещаемую простым (конструктивно и кинематически) устройством, а реакторы с газоподводящими магистралями закреплены неподвижно на раме, а также безопасна в эксплуатации. ,благодаря наличию телескопического экрана (в предлагаемой установке нет открытых горячих поверхностей) и позволяет повысить интенсивность охлаждения реактора и, тем самым, производительность установки .Формула изобретения1. Установка для нанесения покрытий из газовой фазы, содержащаяреакторы с водоохлаждаемыми крышками, печь для .нагрева реакторов иприспособления для их охлаждения иподачи газовой смеси, и устройстводля нейтрализации газов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности путем упрощения конструкции, она снабжена устройством перемещения печи в вертикальном направлении и от одного реактора к другому,2. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что печь выполнена шахтной, а приспособлениедля охлаждения реактора выполненов виде телескопического экрана, закрепленного на крышке и охватывающего реактор, и сопл для подачи хладагента на реактор.Источники информации,.принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельствоСССРМ 333225, кл. С 23 С;11/02, 1969,2. Авторское свидетельство СССРР 396448, кл. С 23 С 11/02, 1970.3. Авторское свидетельство СССР9 527478, кл. С 21 Р 9/00, 1972Подписнкомитета СССРоткрытийская наб., д.4/5 13035 фили Патент", г.у од, ул.Проектная Тираж 10Государственногелам изобретенийосква, Ж, Рауш егубов Корректор С,Шекмар: