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JPH06506986A - Method and equipment for processing products in gas discharge plasma - Google Patents

Method and equipment for processing products in gas discharge plasma

Info

Publication number
JPH06506986A
JPH06506986A JP4511099A JP51109992A JPH06506986A JP H06506986 A JPH06506986 A JP H06506986A JP 4511099 A JP4511099 A JP 4511099A JP 51109992 A JP51109992 A JP 51109992A JP H06506986 A JPH06506986 A JP H06506986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
product
arc discharge
plasma
temperature range
set temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4511099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
サブレヴ,レオニド・パブロヴィッチ
アンドリーヴ,アナトリー・アファナシエヴィッチ
グリゴリエヴ,セルゲイ・ニカラエヴィッチ
メテル,アレクサンドル・セルゲーヴィッチ
Original Assignee
ナウチノ−プロイズボドストヴェノーエ・プレドプリェティエ・“ノヴァテク”
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SU4938768 external-priority patent/RU2010031C1/en
Priority claimed from SU5002413 external-priority patent/RU2022056C1/en
Priority claimed from SU915002528A external-priority patent/RU1834911C/en
Application filed by ナウチノ−プロイズボドストヴェノーエ・プレドプリェティエ・“ノヴァテク” filed Critical ナウチノ−プロイズボドストヴェノーエ・プレドプリェティエ・“ノヴァテク”
Publication of JPH06506986A publication Critical patent/JPH06506986A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32055Arc discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325Electric arc evaporation

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置技術分野 本発明は一般にツールと機械要素との焼き入れ方法と装置に関し、より詳しくは 、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置に関する。[Detailed description of the invention] Product processing methods and equipment technology in gas discharge plasma TECHNICAL FIELD This invention relates generally to methods and apparatus for hardening tools and machine elements, and more particularly to , relates to a method and apparatus for processing products in a gas discharge plasma.

背景技術 製品を作業温度に予熱し、製品を設定範囲内の温度に維持することを含み、作業 空間においてアノードとカソードとの間で放1を実施する、ガス放電プラズマ中 での製品の処理方法は技術上公知である[Yu Lakht i n等による“ Chemical heat treatment of materials +1985、Metallurgia PH,モスクワ、177−181頁(ロ ンア語)を参照のことコ。Background technology Work includes preheating the product to working temperature and maintaining the product at a temperature within a set range. In a gas discharge plasma, the discharge is carried out between an anode and a cathode in space. Methods for processing products are known in the art [as described by Yu Lakht, et al. Chemical heat treatment of materials +1985, Metallurgia PH, Moscow, pp. 177-181 (Rom. (see English).

上記方法では、ガス放電プラズマが10〜1000Paの範囲内の反応ガスの分 圧におけるグロー放電を用いて形成される。反応ガスとしては、窒素が最も一般 的に用いられる、それ故、この方法はイオン窒化と呼ばれる。イオン窒化方法は 製品(カソード)とアノードとの間の異常なグロー放電の開始を含み、電極間の 電圧は400〜100OVである。実際に、グロー放電における全電位低下はカ ソードのカソード電位低下領域に集中する。反応ガス(窒素)のイオンはカソー ド電位低下領域において加速され、処理中の製品の表面に衝突して、前記表面を 加熱し、同時に深部に拡散して、硬化表面層を形成する。In the above method, the gas discharge plasma is charged with a reactive gas within the range of 10 to 1000 Pa. It is formed using a glow discharge at high pressure. Nitrogen is the most common reactive gas. Therefore, this method is called ion nitriding. The ion nitriding method is Including the initiation of an abnormal glow discharge between the product (cathode) and the anode; The voltage is 400-100OV. In fact, the total potential drop in glow discharge is Concentrates on the cathode potential drop area of the sword. The ions of the reactant gas (nitrogen) are cathode is accelerated in the region of reduced potential and collides with the surface of the product being processed, causing said surface to It is heated and simultaneously diffused deep to form a hardened surface layer.

しかし、イオン−化学処理中に実施される反応ガスの高エネルギーイオンによる 処理中の製品表面への衝突は、被処理製品表面のいわゆるカソードスパッタリン グを生じ、そのため表面仕上げの初期品質の低下をもたらす。However, due to the high energy ions of the reactant gases carried out during ion-chemical processing, Collisions on the product surface during processing are caused by so-called cathode sputtering on the surface of the product being processed. This results in a decrease in the initial quality of the surface finish.

被処理製品に比較的高電圧(400〜100OV)を印加してこのプロセスを実 施するかぎり、グロー放電はアーク放電に変わる可能性がある(プロセスの初期 段階で生ずる可能性が最も大きい)。アーク放電のカソードスポットは被処理製 品の表面腐食をカソードスパッタリングよりもさらに高度に惹起する。このプロ セスを徐々に実施することによって(すなわち、放電電流と電圧とを減すること によって)、アーク発生は減少する。しかし、この手段は処理能力に影響を与え る。カソードとアノードとに電気的に結合した直流源を含む、前記方法を実施す るための、ガス放電プラズマ中での製品の処理を目的とした装置は、公知である [Yu Lakhtin等による”Chemical heat treatm ent of materials−1985,Metallurgia PH ,モスクワ、1.77−181頁(ロシア語)を参照のこと]。This process is carried out by applying a relatively high voltage (400 to 100 OV) to the product being treated. glow discharge can turn into arc discharge (at the beginning of the process) stage). The cathode spot of arc discharge is made of treated material. This method causes surface corrosion of the product to a higher degree than cathode sputtering. this pro by gradually carrying out the process (i.e. by reducing the discharge current and voltage). ), arcing is reduced. However, this measure does not affect processing power. Ru. carrying out the method, including a direct current source electrically coupled to the cathode and the anode; Devices intended for the treatment of products in gas discharge plasma are known. [“Chemical heat treatm” by Yu Lakhtin et al. ent of materials-1985, Metalurgia PH , Moscow, pp. 1.77-181 (in Russian)].

前記装置にアノードとして、被処理製品を入れる室が用いられ、カソードは前記 製品自体である。A chamber containing the product to be treated is used as an anode in the device, and a cathode is used as the anode. It's the product itself.

直流源は電圧の100OVの範囲内での無限の調節を可能にする。The DC source allows infinite adjustment of the voltage within a range of 100 OV.

作用室は真空を形成するためのポンプと、室内に10〜1000Paの圧力を確 立する反応ガスの供給源とに連通する。The action chamber is equipped with a pump to create a vacuum and a pressure of 10 to 1000 Pa in the chamber. The reactor gas is in communication with a reactant gas supply source.

電極すなわちカソードとアノードにひと変電圧が印加されると、室内でグロー放 電が開始され、それによって製品(カソード)が反応ガスのイオンの衝突を受け る。この結果、製品は加熱され、その表面は反応ガスのイオンによって飽和され 、製品の表面層は硬化する。しがし、イオン衝突は表面層を腐食さ爪表面仕上げ の初期品質を劣化させる。When a variable voltage is applied to the electrodes, i.e. cathode and anode, a glow is emitted in the room. electricity is initiated, whereby the product (cathode) is bombarded with ions of the reactant gas. Ru. As a result, the product is heated and its surface is saturated with ions of the reactant gas. , the surface layer of the product is hardened. However, the ion bombardment corrodes the surface layer of the nail surface finish. deteriorates the initial quality of

製品を作用温度に予熱し、製品を設定範囲内の温度に維持することを含む、低い 反応ガス圧力においてアノードとカソードとの間に確立されるガス放電プラズマ 中で製品を処理するためのより最新技術状態の1方法は、公知である(Fl、A 、63.783)。low temperature, including preheating the product to working temperature and maintaining the product at a temperature within the set range. Gas discharge plasma established between anode and cathode at reactant gas pressure One of the more state-of-the-art methods for processing products in the market is known (Fl, A , 63.783).

前記方法によると、ガス放電プラズマがグロー放電を用いて確立される。According to the method, a gas discharge plasma is established using a glow discharge.

この方法は反応ガス(窒素−酸素混合物)を含む作用室(アノード)に入れた製 品(カソード)の400〜580℃に予熱とその後の製品の前記温度における維 持とを含む。予熱プロセスを強化し7、拡散層の微小硬さを高めることを考慮し て、化学的熱処理を101〜10Paの圧力において実施し、200eVに加速 された電子によってグロー放電が強化される。This method involves placing the product in a working chamber (anode) containing a reactant gas (nitrogen-oxygen mixture). Preheat the product (cathode) to 400-580℃ and then maintain the product at the temperature. Including holding. Considering that the preheating process is strengthened7 and the microhardness of the diffusion layer is increased. Then, chemical heat treatment was carried out at a pressure of 101-10 Pa and accelerated to 200 eV. The glow discharge is strengthened by the emitted electrons.

前記方法はグロー放電プラズマ中で実施され、被処理製品がカソードとして役立 つので、表面仕上げの初期品質を劣化させるイオン衝突を受ける製品表面は腐食 される。The method is carried out in a glow discharge plasma and the product to be treated serves as a cathode. Because the product surface is subject to ion bombardment which degrades the initial quality of the surface finish, it corrodes be done.

低圧下で反応カス媒質中に入れるカソードとアノードとに電気的に結合する直流 源を含む、ガス放電プラズマ中での製品の前記処理方法を実施する装置は、公知 である(Fl、A、68,783)。Direct current electrically coupled to the cathode and anode placed in the reaction waste medium under low pressure. Apparatus for carrying out the method for treating products in a gas discharge plasma, including a source, is known in the art. (Fl, A, 68,783).

上記装置では、アノードが実際に、処理下の製品であるカソードを入れる作用室 である。作用室は真空を形成するためのポンプと、前記室内に10〜1000P aの圧力を確立する反応ガスの供給源とに連通する。グロー放電がカソードとア ノードとの間に開始され、前記放電はそれ自体の供給源から電力を供給される加 熱コイルによって強化される(すなわち、放電電流が増大される)。もう一つの 直流源を設けて、反応ガスをイオン化する電子を加速する、前記電源の陰極は加 熱コイルに結合し、その陽極は真空室に結合する。In the above device, the anode is actually a working chamber that contains the cathode, which is the product under treatment. It is. The working chamber is equipped with a pump for creating a vacuum and a pump of 10 to 1000 P inside the chamber. and a source of reactant gas establishing a pressure of a. Glow discharge connects cathode and The discharge is initiated between the node and the enhanced by the heating coil (i.e. the discharge current is increased). one more A direct current source is provided to accelerate the electrons that ionize the reactant gas, the cathode of said power source being heated. It is coupled to a heating coil, the anode of which is coupled to a vacuum chamber.

しかし、この加熱コイルは高重量の製品を処理するために充分であるような電子 を放出することができず、そのために処理時間、特に加熱期間を遅延させて、装 置の処理能力に不利な影響を与える。However, this heating coil is sufficient for processing heavy weight products. The process time, especially the heating period, has to be delayed and the device adversely affect the throughput of the installation.

アノードと一体冷カソードとの間の真空アーク放電の開始と、製品を作用温度に 加熱し、反応ガス媒質中で設定温度範囲内に維持することによる製品の真空プラ ズマ処理とを含む、ガス放電プラズマ中で製品を処理するためのさらに他の方法 は公知である(US、 A、4. 734. 1.78)。Initiation of vacuum arc discharge between the anode and integral cold cathode and bringing the product to working temperature Vacuum plug of the product by heating and maintaining within the set temperature range in the reactant gas medium Still other methods for processing products in a gas discharge plasma, including Zuma processing and is known (US, A, 4.734.1.78).

前記方法によると、一体冷カソードを含む、より強力な(グロー放電と比較して )真空アークを用いてガス放電プラズマが形成される。この方法の独特な特徴は 処理下の製品が金属イオンとの衝突によって加熱されることにある。しかし、高 重量の製品の処理は、製品表面を腐食し、表面仕上げの初期品質を劣化させるほ どの、長時間の加熱時間を含む。According to said method, including an integral cold cathode, more powerful (compared to glow discharge) ) A gas discharge plasma is formed using a vacuum arc. The unique feature of this method is The product under treatment is heated by collisions with metal ions. However, high Treatment of heavy products can corrode the product surface and degrade the initial quality of the surface finish. Which, including long heating times.

さらに、比較的低重量の製品のみが処理可能であることは、この加熱方法の低効 率によるものであり、これは高重量の製品を処理する場合の最適線量の時間と加 熱時間との間の不調和が原因であり、このことが全体としてのこの方法の処理能 力を狭(している。Furthermore, the fact that only relatively low weight products can be processed is a sign of the low effectiveness of this heating method. This is due to the optimum dose time and addition when processing heavy products. This is due to the disharmony between the thermal time and the overall throughput of the method. Narrowing down one's power.

両方ともが低圧の反応カスを含む真空室内に含まれる、一体冷カソードとアノー ドとに電気的に結合した直流源を含む、前記方法を実施するためのガス放電プラ ズマ中での製品の処理装置は公知である(US、A、4,734.178)。An integrated cold cathode and anode, both contained within a vacuum chamber containing the reaction gas at low pressure. a gas discharge plug for carrying out the method, comprising a direct current source electrically coupled to the Equipment for processing products in Zuma is known (US, A, 4,734.178).

上記装置では、処理下の製品をカソードによって発生する金属イオンによって加 熱するので、この装置は製品表面の腐食を生じ、表面仕上げの初期品質を低下さ せる。In the above equipment, the product under treatment is heated by metal ions generated by the cathode. Due to the heat generated, this equipment can cause corrosion of the product surface and reduce the initial quality of the surface finish. let

さらに、前記装置は製品の全面的な処理に用いることができず、誘電性製品の充 分な処理を実施することもできず、このことがその技術的能力を大きく制限する 。Furthermore, the said equipment cannot be used for full-scale processing of products, and the charging of dielectric products This severely limits its technical capabilities. .

発明の開示 本発明は、その主な目的として、被処理製品の表面仕上げの初期品質の保有と、 プロセス能力の拡大とを可能にするような真空アーク放電を開始する、ガス放電 プラズマ中での製品の処理方法を提供し、並びに前記方法を実施する、ガス放電 プラズマ中での製品の処理装置であって、プロセス能力の拡大と前記製品の表面 仕上げの初期品質の保有とを可能にするような手段を備える装置を提供する。Disclosure of invention The present invention has as its main objectives the preservation of the initial quality of the surface finish of the treated product; Gas discharge initiating vacuum arc discharge, allowing for expansion of process capacity and gas discharge, providing a method for treating a product in a plasma, as well as carrying out said method; A device for processing products in plasma, which increases processing capacity and improves the surface of said products. To provide a device equipped with a means that allows the initial quality of finishing to be maintained.

上記目的は、アノードと一体冷カソードとの間の真空アーク放電の開始と、製品 を作用温度に予熱し、作用ガス媒質中で設定温度範囲内に維持することによる製 品の真空プラズマ処理とを含む、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法におい て、本発明によると、2段階真空アーク放電がアノードと一体冷カソードとの間 で開始され、前記放電がプラズマの金属−ガス段階とプラズマのガス段階すなわ ちガス放電とを特徴とし、前記段階の両方が相互に単離され、後者の段階が前記 真空アーク放電のプラズマの金属−ガス段階から分離される電子による作用ガス のイオン化によって確立されるという事実によって達成される。The above purpose is to initiate a vacuum arc discharge between the anode and the integral cold cathode, and to production by preheating to the working temperature and maintaining it within the set temperature range in the working gas medium. In a method of processing a product in a gas discharge plasma, including a vacuum plasma treatment of the product. According to the present invention, a two-stage vacuum arc discharge is generated between the anode and the integral cold cathode. The discharge is initiated at characterized by a gas discharge, both of said stages being isolated from each other, and the latter stage being isolated from said one. Working gas by electrons separated from the metal-gas phase of the plasma in a vacuum arc discharge This is achieved by the fact that it is established by the ionization of

真空アーク放電のプラズマは10−2〜10Paの範囲内の低いガス圧において 発生させることができる。The plasma of vacuum arc discharge is generated at low gas pressure within the range of 10-2 to 10 Pa. can be generated.

製品を作用温度までの主要な予熱に暴露させ、設定温度範囲内に維持することに よる製品の真空プラズマ処理を、真空アーク放出プラズマのガス段階において実 施することが望ましい。The product is exposed to primary preheating to the working temperature and maintained within the set temperature range. Vacuum plasma treatment of manufactured products is carried out in the gas phase of vacuum arc discharge plasma. It is desirable to do so.

処理下の製品を、主要な予熱に暴露させながら、さらに方向性加速ビームによっ て処理することが好ましい。The product under treatment, while being exposed to the main preheating, is further exposed to a directionally accelerated beam. It is preferable to treat it by

作用ガスとして窒素を用いることが、非常に妥当である。It is very reasonable to use nitrogen as working gas.

処理下の製品の作用温度までの主要な加熱を、前記製品に正(pos i t  1ve)電位を与えることによって実施することが好ましい。The main heating up to the working temperature of the product under treatment is applied to said product. 1ve) Preferably, this is carried out by applying a potential.

処理下の製品の作用温度までの主要な加熱は、前記製品に負(negative )電位を与えることによって実施することもできる。The main heating up to the working temperature of the product under treatment causes negative effects on said product. ) It can also be carried out by applying a potential.

被処理製品の作用温度までの主要な加熱は、処理下の製品に浮動(floati ng)電位を与えることによっても実施され、真空アーク放電のプラズマによっ て開始される。The primary heating up to the working temperature of the product being treated is carried out by floating the product under treatment. ng) It is also carried out by applying an electric potential, and by the plasma of vacuum arc discharge. will be started.

方向性加速ビームとして中性粒子の方向性ビームを用いることが望ましい。It is desirable to use a directional beam of neutral particles as the directional accelerated beam.

処理下の製品を前記製品に正電位を与えることによって設定温度範囲内に維持す ることが望ましい。The product under treatment is maintained within a set temperature range by applying a positive potential to said product. It is desirable that

正電位を処理下の製品に段階的に加えることが有利である。It is advantageous to apply the positive potential stepwise to the product under treatment.

処理下の製品をそれに負電位を与えることによって設定温度範囲内に維持するこ とが望ましい。Maintaining the product under treatment within a set temperature range by applying a negative potential to it is desirable.

処理下の製品をそ第1に浮動電位を与えて設定温度範囲内に維持し、前記電位を 真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始させることが便利である。The product under treatment is first maintained within a set temperature range by applying a floating potential; It is convenient to start with a gas phase plasma of a vacuum arc discharge.

処理下の製品から負電位を除去し、製品上でアーク放電破壊が生ずるや否や真空 アーク放電プラズマのガス段階を停止することが実利的である。Remove the negative potential from the product under treatment and remove the vacuum as soon as arcing breakdown occurs on the product. It is practical to stop the gas phase of the arc discharge plasma.

真空アーク放電のガス段階において設定温度範囲内に処理下製品を維持した後に 、mJ記型製品表面に塗膜を塗布することが効果的である。After maintaining the product under treatment within the set temperature range in the gas stage of vacuum arc discharge , mJ It is effective to apply a coating film to the surface of the product.

真空アーク放電プラズマのガス段階において処理下製品の表面に塗膜を塗布する と同時に磁界を発生させ(build up)、磁界の磁力線を真空アーク放電 電流の方向に直角な面に配置することが便利である。Applying a coating film to the surface of the product under treatment in the gas phase of vacuum arc discharge plasma At the same time, a magnetic field is generated (build up), and the magnetic field lines of the magnetic field are generated by vacuum arc discharge. It is convenient to arrange it in a plane perpendicular to the direction of current flow.

本発明の目的は、両方ともが真空室内の低圧の作用ガス媒質中に閉じ込められた 、一体冷カソードと主要アノードとに電気的に結合した直流源を含む、上記方法 を実施するだめのカス放電プラズマ中での製品の処理装置において、本発明によ ると、真空アーク放出プラズマの金属−カス段階からの電子の分離を目的とした 手段であって、一体冷カソート・帯に存在し、一体冷カソードによって発生され る金属イオンに不浸透性である手段を備えるという事実によって達成される。The object of the present invention is that both are confined in a working gas medium at low pressure in a vacuum chamber. , a direct current source electrically coupled to the integral cold cathode and the main anode. The present invention can be used in a product processing apparatus in a waste discharge plasma for carrying out Then, the purpose of separating electrons from the metal-dregs stage of vacuum arc emission plasma was means present in the integral cold cathode band and generated by the integral cold cathode. This is achieved by the fact that the material is impermeable to metal ions.

主要アノードとしては、処理上製品自体を用いることができる。As the main anode, the processing product itself can be used.

装置が一体冷カソードと電子分離手段とに対して、処理下製品がカソードと電子 分離手段と付加的アノードとの間に配置されることができるように配置された1 1加的アノードと、両アノードと直流源とに結合した三路スイッチとを倫えるこ とが好ましい。The product under treatment has a cathode and an electronic separation means, whereas the device has an integral cold cathode and an electronic separation means. 1 arranged so as to be able to be placed between the separation means and the additional anode; It is possible to connect one additive anode and a three-way switch coupled to both anodes and a DC source. is preferable.

電子分離手段がそれらの側面の一つによって一体冷カソードに面し、他方の側面 によって主要アノードに面するV形プレートセットとして形成されることが望ま しい。The electronic separation means faces the integral cold cathode by one of their sides and by the other side. preferably formed as a V-shaped plate set facing the main anode by Yes.

電子分離手段のV形プレートは真空室の壁に対して往復運動させることができる 。The V-shaped plate of the electron separation means can be reciprocated against the wall of the vacuum chamber. .

電子分離手段がルーバーボード(Iouverboard)として形成されるこ とが適当である。The electronic separation means may be formed as a louverboard. is appropriate.

電子分離手段は真空室の長袖に沿った重複帯においてその可動部分が間隔をおい て配置される虹彩絞りとして形成することもできる。The electronic separation means has its movable parts spaced in overlapping bands along the long sleeve of the vacuum chamber. It can also be designed as an iris diaphragm, which is arranged as follows.

電子分離手段をその端部の一つが主要アノードに面したL形ブランチとして形成 し、一体冷カソードを対立ノズル端部に極めて近接して配置することが好まし電 子分離手段が、実際に、その作用部位が真空室壁に面するように配置された一体 冷カソード帯に存在する真空室壁であることが、非常に効果的である。forming the electron separation means as an L-shaped branch with one of its ends facing the main anode; However, it is preferable to place the integral cold cathode in close proximity to the opposing nozzle ends. The secondary separating means is actually an integral part arranged so that its area of action faces the wall of the vacuum chamber. It is very effective to have a vacuum chamber wall in the cold cathode zone.

電子分離手段は真空室壁に対して間隔を置いた位置に配置されたディスクとして 形成することができる。The electron separation means is a disk placed at a distance from the vacuum chamber wall. can be formed.

一体冷カソードをその作用部位が電子分離手段として役立つ真空室壁に対して1 80℃を通して角度的に移動可能であるように配置することが実利的である。An integral cold cathode is placed against the vacuum chamber wall, the active site of which serves as an electron separation means. It is practical to arrange it so that it can be moved angularly through 80°.

付加的アノードを中空シリンダーとして形成し、その端部の一つが一体冷カソー ドに面し、その内部が被処理製品を収容すること、及び付加的アノードを取り巻 くソレノイドと、中心孔を有し、電子分離手段と付加的アノードの端部との間で 前記手段と前記アノードとの両方に極めて接近して付加的アノードと共軸に配置 されたディスクとを備えることが有意義である。The additional anode is formed as a hollow cylinder, one of the ends of which is connected to an integral cold cathode. facing the board, the interior of which accommodates the product to be treated, and surrounding an additional anode. a solenoid with a central hole between the electronic separation means and the end of the additional anode. disposed coaxially with an additional anode in close proximity to both said means and said anode; It is meaningful to have a disc with a

本発明の装置に、中心孔を有し、個々の直流源の陰極に結合したスパッタリング ターゲットを備え、前記ターゲットが電子分離手段と付加的アノードとの間に挿 入することが便利である。In the apparatus of the invention, a sputtering tube having a central hole and coupled to the cathode of each DC source a target, said target being inserted between the electron separation means and the additional anode; It is convenient to enter.

スパッタリングターゲットは付加的アノードと共軸に配置することができる。The sputtering target can be placed coaxially with the additional anode.

スパッタリングターゲットを中心孔を有するディスクとして形成することが有利 である。It is advantageous to form the sputtering target as a disk with a central hole It is.

付加的アノードが環状であり、前記環状アノードの断面積がスパッタリングター ゲットの中心孔の内部の断面積に等しいか又はこれより大きいことが好ましい。The additional anode is annular, and the cross-sectional area of the annular anode is equal to that of the sputtering It is preferably equal to or larger than the internal cross-sectional area of the central hole of the target.

スパッタリングターゲットをその内部が実際にスパッタリングターゲットの中心 孔となる中空シリンダーとして形成することもできる。The inside of the sputtering target is actually the center of the sputtering target. It can also be designed as a hollow cylinder with holes.

スパッタリングターゲットを相互に絶縁され、スパッタリングターゲットの中心 孔を形成するように円周状に配置された、1組のアーチ形プレートとして形成す ることが望ましい。The sputtering targets are isolated from each other and the center of the sputtering target Formed as a set of arcuate plates arranged circumferentially to form a hole. It is desirable that

本発明によると、提案方法のこのような実現と、前記方法を実施する装置のこの ような構成配置は表面仕上げの初期品質に影響を与えずに製品の処理を可能にし 、これによって加熱プロセスと製品の設定温度範囲内の維持とをこのように処理 された表面に研削と研磨とをもはや必要とせずに塗膜を塗布する前の最終操作に すること、並びに同じ真空室内で連続テクノロジープロセスとして製品表面に塗 膜を塗布することを可能にし、ここに提案する方法と装置とのプロセス能力を相 当に拡大する。According to the invention, such an implementation of the proposed method and this implementation of the device implementing said method is provided. Such a configuration allows processing of the product without affecting the initial quality of the surface finish. , thereby maintaining the heating process and product within the set temperature range and thus handling Grinding and polishing of the painted surface is no longer necessary for final operations before coating. coating the product surface as a continuous technology process in the same vacuum chamber. The process capability is compatible with the method and equipment proposed here. Really expand.

さらに、提案方法を実施するための本発明による装置は高重量製品を、長いサイ ズの製品を含めて、加熱する可能性によって提案処理方法の処理能力を高め、か つ誘電性製品の効果的な処理を可能にする。Furthermore, the device according to the invention for carrying out the proposed method handles heavy products of long size. The possibility of heating increases the throughput of the proposed treatment method, including products from Enables effective processing of dielectric products.

図面の簡単な説明 以下では、本発明の特定の例示的な実施態様の、添付図面を参照した、詳細な記 載によって本発明を説明する。Brief description of the drawing Below, a detailed description of certain exemplary embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings, is provided. The present invention will be explained by the following description.

図1は本発明による、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法を実施するための 、ガス放電プラズマ中で製品を処理する提案装置の一般的な概略図であり、装置 の作用室の縦断面図を示す: 図2は図1の装置の代替え実施態様の一般的な概略図である:図3は図1と2の 装置の他の実施態様の一般的な概略図である:図4は図3の装置の他の実施態様 の一般的な概略図である:図5は図1の装置の実施態様の一つの一般的な概略図 である;図6は図1の装置のさらに他の実施態様の一般的な概略図である:図7 は図6に示した装置の他の実施態様の一般的な概略図である;図8は図1と4に 示した装置の実施態様の一つの一般的な概略図である;図9は図8に示した本発 明による装置の他の実施態様の一般的な概略図である図10は図9に示した装置 の実施態様の一つの一般的な概略図である:図11は図10に示した装置の他の 実施態様の一般的な概略図である;図12は図11のラインXII−XIIに沿 った断面図である:図13は図1と4に示した、本発明による装置の実施態様の 一つの一般的な概略図である: 図14は図2の装置によって得られた高速工具鋼としての被処理製品の窒化層の 微小硬さ対前記層の深さの特性曲線を示す。FIG. 1 shows a diagram for carrying out the method for treating products in a gas discharge plasma according to the present invention. , is a general schematic diagram of the proposed apparatus for processing products in gas discharge plasma, and the apparatus Shows a longitudinal section of the working chamber of: 2 is a general schematic diagram of an alternative embodiment of the apparatus of FIG. 1; FIG. 3 is a general schematic diagram of an alternative embodiment of the apparatus of FIG. 4 is a general schematic diagram of another embodiment of the device: FIG. 4 is another embodiment of the device of FIG. 3; FIG. FIG. 5 is a general schematic diagram of one embodiment of the apparatus of FIG. FIG. 6 is a general schematic diagram of yet another embodiment of the device of FIG. 1: FIG. is a general schematic diagram of another embodiment of the apparatus shown in FIG. 6; FIG. 9 is a general schematic diagram of one embodiment of the apparatus shown; FIG. FIG. 10 is a general schematic diagram of another embodiment of the apparatus according to FIG. 11 is a general schematic diagram of one embodiment of the device shown in FIG. 12 is a general schematic diagram of an embodiment; FIG. 12 is taken along line XII-XII of FIG. 13 is a cross-sectional view of the embodiment of the device according to the invention shown in FIGS. 1 and 4; FIG. One general schematic diagram is: Figure 14 shows the nitride layer of the processed product as high-speed tool steel obtained by the apparatus of Figure 2. Figure 3 shows a characteristic curve of microhardness versus depth of the layer.

本発明の最良の実施方法 本発明によるガス放電プラズマ中での製品の処理方法は、2段階真空アーク放電 をアノードと一体冷カソードとの間で開始し、製品を作用温度に予熱し、作用ガ ス媒質中で設定温度範囲に維持することによって製品を真空プラズマ処理するこ とから成る。アノードと一体冷カソードとの間で開始される2段階真空アーク放 電はプラズマの金属−ガス段階とプラズマのガス段階(ガス放電)とを有する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of treating products in a gas discharge plasma according to the invention comprises a two-stage vacuum arc discharge between the anode and the integral cold cathode, preheat the product to the working temperature, and Vacuum plasma treatment of the product by maintaining it within a set temperature range in a storage medium It consists of Two-stage vacuum arc radiation initiated between an anode and an integrally cold cathode. The electric current has a metal-gas phase of the plasma and a gas phase of the plasma (gas discharge).

後者の段階は作用ガスを真空アーク放電のプラズマの金属〜ガス段階から分離さ れる電子による作用ガスのイオン化によって達成される。真空アーク放電を作用 ガスの存在下の一体冷カソードとアノードとの開で開始する場合には、電極間ス ペースは真空アークのカソードスポットによって形成される、金属イオンが存在 する金属−ガスプラズマと、電極間スペースへの金属イオン再装入のプロセスか ら生ずるガスイオンとによって満たされる。電極間スペースにおいて電子流をイ オン流から分離する場合に、プラズマの金属−ガス段階から分離された電子はア ノードによって発生される電界の影響下で加速され、アノードの周囲のスペース 内に閉じ込められた作用ガスをイオン化する。The latter stage separates the working gas from the metal-gas phase of the vacuum arc discharge plasma. This is achieved by the ionization of the working gas by the electrons generated. Acting vacuum arc discharge When starting with an integral cold cathode and anode open in the presence of gas, the interelectrode spacing Pace is formed by the cathode spot of the vacuum arc, metal ions are present metal-gas plasma and the process of recharging metal ions into the interelectrode space. It is filled with gas ions generated from Inducing electron flow in the interelectrode space When separated from the on-stream, the electrons separated from the metal-gas phase of the plasma are The space around the anode is accelerated under the influence of the electric field generated by the node. ionizes the working gas trapped within.

上記スペースは金属イオンを含まない作用ガスプラズマのみによって満たされ、 真空アーク放電の全てのメリy I−は保有される、すなわち強い放電電子電流 が保有される。The above space is filled only by the working gas plasma, which does not contain metal ions, All the advantages of vacuum arc discharge are retained, i.e. strong discharge electron current is held.

真空アーク放電において得ることができる電子電流の大きさは最低安定性アーク 発生電流によって拘束される下限を有する(カソード材料とカソード上の力゛ノ ードスポット保有方法とに依存して、アーク発生電流は20〜200Aの範囲内 である)。放電電流の上限は冷却されるカソードの熱物理的性質によって定義さ れる。カソード作用表面は操作中に腐食が増大するような温度に加熱されてはな らず、前記温度はカソード形成材料の融点に依存する。The magnitude of the electron current that can be obtained in vacuum arc discharge is the lowest stable arc It has a lower limit constrained by the generated current (cathode material and force on the cathode). The arcing current is in the range of 20-200A depending on the method of holding the spot. ). The upper limit of the discharge current is defined by the thermophysical properties of the cooled cathode. It will be done. Cathode-active surfaces must not be heated to temperatures that increase corrosion during operation. Rather, the temperature depends on the melting point of the cathode forming material.

高い値の真空アーク放電電子電流は作用ガスプラズマの高度のイオン化を生じ、 それ故、高いプラズマ活性を生ずる。High values of vacuum arc discharge electron current result in a high degree of ionization of the working gas plasma, Therefore, high plasma activity occurs.

さらに、高い値の真空アーク放電電流は大きいサイズの高重量製品の真空プラズ マ処理にとって必要である、放電の加熱容量を高める。In addition, the high value of vacuum arc discharge current is Increasing the heating capacity of the discharge, which is necessary for machining.

ガス放電プラズマは主として10−2〜1− OP aの範囲内の真空アーク放 電の安定な持続性を可能にする、低い作用ガス圧(ごおいて発生される。Gas discharge plasma is mainly a vacuum arc discharge within the range of 10-2 to 1-OPa. Low working gas pressure (generated in the oven) allows stable continuity of electricity.

放電電極を横切る電圧は作用ガス圧が前記範囲を超える又はこれに満たない場合 に実質的に上昇するので、上記圧力範囲は真空アーク放電が安定に持続する最適 領域の特徴であり、放電の安定性は電流の脈動によって不利に影響され、放電が 長期間にわたって自然に中断される。The voltage across the discharge electrode is greater than or equal to the working gas pressure above or below the said range. The above pressure range is optimal for stable vacuum arc discharge. are characteristic of the region, the stability of the discharge is adversely affected by current pulsations, and the discharge Naturally suspended over long periods of time.

作用温度までの製品の予熱と設定温度範囲内での維持とを含む真空プラズマ処理 は真空アーク放電プラズマのガス段階において、好ましくは作用ガスとして用い られる窒素媒質中で実施される。Vacuum plasma treatment including preheating of the product to the working temperature and maintenance within the set temperature range is preferably used as the working gas in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The test is carried out in a nitrogen medium.

真空アーク放電プラズマのガス段階における真空プラズマ処理は加速粒子の方向 性ビームによる、特に例えばガスの分子のような、例えばアルゴン分子のような 、中性粒子の方向性ビームによる製品の付加的処理と同時に実施される。加速粒 子のビームによる処理中に外部源から製品に電位が加えられない限り、誘電性製 品の有効な処理が、上部にカソードスポットの痕跡を残さない金属製品の処理と 同様に実施可能であり、表面仕上げの初期品質の実質的な劣化による、処理下製 品の18傷を防止する。Vacuum plasma treatment in the gas phase of vacuum arc discharge plasma is based on the direction of accelerated particles. by a chemical beam, especially molecules of gas, such as molecules of argon. , carried out simultaneously with additional processing of the product with a directional beam of neutral particles. accelerated grain dielectric products unless a potential is applied to the product from an external source during processing with Effective treatment of metal products without leaving traces of cathode spots on top Processed under-processing may also be carried out, resulting in substantial deterioration of the initial quality of the surface finish. Prevents 18 scratches on items.

処理下製品の表面仕上げの初期品質を保護しなけねばならない場合には、又は本 発明による提案方法の1実施態様において、フィルム塗膜の完全な又は一部の破 壊の危険性のために表面のエツチングが許容されない、薄層塗膜を有する製品の 真空プラズマ処理の場合には、処理下製品を作用温度に予熱し、それに正電位を 与えることによっCガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持する。If the initial quality of the surface finish of the product under treatment must be protected or In one embodiment of the proposed method according to the invention, complete or partial rupture of the film coating is carried out. For products with thin coatings where etching of the surface is not permissible due to the risk of damage. In the case of vacuum plasma treatment, the product under treatment is preheated to the working temperature and a positive potential is applied to it. The temperature is maintained within a set temperature range in the C gas discharge plasma by giving

処理下製品を作用温度に予熱し、ガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持す る期間中に、処理下製品に正電位を与える場合には、製品は電子衝突を受ける。The product under treatment is preheated to the working temperature and maintained within the set temperature range in the gas discharge plasma. During this period, if a positive potential is applied to the product under treatment, the product will be bombarded with electrons.

衝突される表面のスパッタリングが低い電子質量のために生じず、そのため表面 仕上げの初期品質が保持されることは、一般に公知である。カソードとアノード とに与える正電位の値は数ボルトのスコア(一般に100V未満)に等しい。ア ノードの出力は放電に与えられる総入力電力の60%になる。さらに、正電位を 与える製品上にカソードスポットが生ずる傾向はない、前記スポットは処理下製 品の表面腐食の原因である。Sputtering of the impacted surface does not occur due to the low electron mass, so the surface It is generally known that the initial quality of the finish is preserved. cathode and anode The value of the positive potential applied to and equals a score of several volts (generally less than 100V). a The output of the node will be 60% of the total input power given to the discharge. Furthermore, the positive potential There is no tendency for cathode spots to form on the applied product; said spots are produced under treatment. This causes surface corrosion of the product.

処理下製品を維持する設定温度範囲は放電電流を必要レベルにまで減することに よって維持される。しかし、放電ili流を真空アーク放電の安定な持続のため に必要な最低電流値(一般に、数アンペアのスコア)にまで減する間に前記温度 を必要レベルに維持することができない場合には(これは比較的低重量を有する 製品の真空プラズマ処理の場合である)、提案方法のこの実施態様は実行不可能 であると実証された。A set temperature range that maintains the product under treatment reduces the discharge current to the required level. Therefore, it is maintained. However, due to the stable continuation of the vacuum arc discharge, temperature while reducing to the lowest current value required (generally a score of a few amperes). cannot be maintained at the required level (which has a relatively low weight) in the case of vacuum plasma treatment of products), this implementation of the proposed method is not feasible. It has been proven that.

比較的低重量を有する製品の表面仕上げの初期品質を保護しなければならない場 合には、処理下製品を正電位の供給によって作用温度に予熱し、被処理製品全域 にわたる浮動電位によってガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持する、本 発明による提案方法の他の実施態様を利用することができる。Where the initial quality of the surface finish of products with relatively low weight has to be protected. If the product to be treated is preheated to the working temperature by supplying a positive potential, the entire area of the product to be treated is heated. The present invention maintains a temperature range within a set temperature range in a gas discharge plasma by a floating potential over Other embodiments of the proposed method according to the invention can be used.

この浮動電位はプラズマ中に入れた、外部電源から電圧を印加されない製品によ って受容される。製品に同数のイオンと電子とを入射させるような電位に製品が 自己一致的に負に帯電することは、電子の高移動性(イオンに比べて)による。This floating potential is created by a product placed in the plasma that is not powered by an external power source. It is accepted. The product is placed at a potential that causes equal numbers of ions and electrons to enter the product. The self-consistent negative charge is due to the high mobility of electrons (compared to ions).

製品が電力供給の停止によって冷却する場合には、正電位の連続的又は不連続的 な供給によって製品を再熱することができる。Continuous or discontinuous positive potential if the product is cooled by disconnection of power supply. The product can be reheated by a suitable supply.

プラズマ中の浮動電位は材料スパッタリングの限界値未満であるので、浮動負電 位の値は製品の材料スパッタリングを生ずるようなイオン衝突を惹起するには不 適切に高い。Since the floating potential in the plasma is below the material sputtering limit, the floating negative potential The value of Appropriately high.

高重量製品の表面仕りげの初期品質の保護が重要ではないが、被処理製品の接着 性の改良が必要である場合には、製品を正電位の供給によって作用温度に予熱し 、負電位の供給によって設定温度範囲内に維持する。イオン衝突から生ずる表面 不規則性と、負電位下の設定温度範囲内の製品の維持中に生ずる結晶化核の活性 化とは処理上製品の接着性の改良に寄与する。Although protection of the initial quality of the surface finish of heavy products is not important, adhesion of the treated product is If it is necessary to improve the properties, the product can be preheated to the working temperature by supplying a positive potential. , the temperature is maintained within the set temperature range by supplying a negative potential. Surfaces resulting from ion bombardment Irregularities and the activity of crystallization nuclei that occur during the maintenance of the product within a set temperature range under negative potential. This process contributes to improving the adhesion of the product.

例えばスリーブ又はバイブのような、貫通孔を存する製品が真空プラズマ処理を 受ける場合には、本発明による方法は、ガス放電プラズマ中での作用温度までの 製品の予熱と、負電位の供給による前記製品の設定温度範囲内での維持とを含み 、放電は製品の孔を通過する。製品に負電位を供給すると、前記孔を通過するガ ス放電プラズマからガスイオンが引き出され、壁に衝突する、従って壁を加熱す ることによって、加速される。Products with through-holes, such as sleeves or vibrators, may be subjected to vacuum plasma treatment. The method according to the invention can be carried out in gas discharge plasmas up to including preheating the product and maintaining said product within a set temperature range by supplying a negative potential. , the discharge passes through the holes in the product. When a negative potential is applied to the product, the gas passing through the hole Gas ions are extracted from the gas discharge plasma and impinge on the wall, thus heating it. It is accelerated by

処理上製品への負電位の供給は、急激な電流上昇と電圧低下とを特徴とするアー ク放電中断を伴うことになる。このような中断の結果として、製品は真空アーク 放電のカソードとなり、製品の表面にはカソードスポットが現れるので、カソー ドに発生する真空アーク放電の全エネルギーは前記カソードスポットに集中する 。これらのスポットは処理上製品の表面の腐食を惹起し、表面仕上げの初期品質 を劣化させる。この現象を防止するために、ガス放電中断が生じ、真空アーク放 電プラズマのガス段階に電力供給が停止されるや否や、製品から負電位を除去す る。アーク放電中断の解消を目的とした製品がらの負電位を除去は、2段階真空 アーク放電の条件下では不充分である。Supplying a negative potential to a product during processing is an arc that is characterized by a rapid current rise and voltage drop. This will result in interruption of electrical discharge. As a result of such an interruption, the product may be exposed to a vacuum arc. It becomes a cathode for discharge, and a cathode spot appears on the surface of the product. All the energy of the vacuum arc discharge generated at the cathode spot is concentrated on the cathode spot. . These spots cause corrosion on the surface of the product during processing and impair the initial quality of the surface finish. deteriorate. To prevent this phenomenon, gas discharge interruptions occur and vacuum arc discharge As soon as the power supply is stopped during the gas phase of the electric plasma, the negative potential is removed from the product. Ru. A two-stage vacuum is used to remove the negative potential from the product to eliminate arc discharge interruptions. This is insufficient under arc discharge conditions.

これは、製品へのアーク放電中断の開始かつ電源の遮断時に、単極真空アークは 外部源からの電子の供給なしに燃焼することができるので、ガスプラズマ中に入 れた製品にχ此で持続することができるという事実Iこよって説明することがで きる。プラズマの電子成分はそのイオン成分に比べて高移動崩であるために、電 子がガス放電プラズマから直接に、アーク放電持続のために供給される。製品に 対して正に帯電したガス放電プラズマへのカソードスポットからの電子放出のた めに、製品からの電子引き出しが行われる。This means that at the start of an arc discharge interruption to the product and when power is cut off, the unipolar vacuum arc into the gas plasma because it can burn without the supply of electrons from an external source. The fact that this product can last for so long can be explained by Wear. Since the electronic component of plasma has a higher mobility than its ionic component, directly from the gas discharge plasma for sustaining the arc discharge. to the product Due to the electron emission from the cathode spot to the positively charged gas discharge plasma, Electronic withdrawals from the product are made for this purpose.

提案方法によって製品が放電カソードとして用いられず、より強方な真空アーク 放電のイオンが用いられる限りでは、提案方法によって形成される作用カスプラ ズマ中での処理上製品への負電位の供給がグロー放電における被処理製品への負 電位の供給と同じではないことを強調しなければならない。With the proposed method, the product is not used as a discharge cathode, and a stronger vacuum arc is generated. As long as the ions of the discharge are used, the working cusp formed by the proposed method is The supply of a negative potential to the product during processing in the ZUMA causes a negative potential to be applied to the product during glow discharge. It must be emphasized that this is not the same as supplying a potential.

しかし、貫通孔を有する製品への正電位の供給は、放電が孔を通過せず、カソー ドに最も近い製品端部に達するので、孔面の均一硬化層を得るという問題を解決 することができない。However, when supplying a positive potential to products with through holes, the discharge does not pass through the holes and the cathode reaches the product edge closest to the surface, solving the problem of obtaining a uniform hardened layer on the hole surface Can not do it.

従って、貫通孔を有する製品の真空プラズマ処理における負電位を含むガスイオ ンによる製品の予熱は、実際には、代替えず段を有さない。Therefore, gas ions containing negative potential in vacuum plasma processing of products with through holes are The preheating of the product by means of a heat exchanger is practically stepless.

設定温度範囲内への製品の維持は放電電流の強度を適当に制御することによって 実施される。Maintaining the product within the set temperature range is achieved by appropriately controlling the intensity of the discharge current. Implemented.

例えばスリーブ又はパイプのような、貫通孔を有する製品が真空プラズマ処理を 受ける、本発明による提案方法の他の実施態様では、本発明による方法は、処理 上製品に負電位を供給することによって、ガス放電プラズマ中で設定温度範囲内 に処理上製品を予熱し、被処理製品に浮動電位を供給して設定温度範囲内に前記 製品を維持することを含む。Products with through-holes, such as sleeves or pipes, may be subjected to vacuum plasma treatment. In another embodiment of the proposed method according to the invention, the method according to the invention comprises By supplying a negative potential to the upper product, it is possible to maintain the temperature within the set temperature range in the gas discharge plasma. Preheat the product for processing and supply a floating potential to the product to be processed to bring it within the set temperature range. Including maintaining the product.

浮動電位の供給によって被処理製品を維持する上記プロセスは20μmまでの厚 さの層に高速真空プラズマ処理、特に化学的熱処理を施すことが必要である場合 に、実施することが好ましい。このような場合には、真空アーク放電電流が最大 レベルに維持されるので(予熱におけるように)、作用ガスプラズマはその最大 活性を示す。The process described above, which maintains the treated product by supplying a floating potential, is suitable for applications with a thickness of up to 20 μm. If it is necessary to subject the layer to a high-speed vacuum plasma treatment, especially a chemical heat treatment. It is preferable to carry out the In such cases, the vacuum arc discharge current is level (as in preheating) so that the working gas plasma is at its maximum Shows activity.

本発明による方法の実施態様の一つでは、処理上製品を作用温度に予熱し、前記 製品に浮動電位を供給してガス放電プラズマ内で設定温度範囲内に維持する。In one embodiment of the method according to the invention, the product is preheated to the working temperature and the A floating potential is applied to the product to maintain it within a set temperature range within a gas discharge plasma.

処理上製品に浮動電位を供給して、これを外部源から製品に電位を供給すること によって加速されないプラズマ粒子のエネルギーによって加熱される。プラズマ に与えられるエネルギーは作用ガス圧に依存する、すなわち、このガス圧が高け れば高いほど、ガスプラズマに与えられるエネルギー量は大きくなる。Supplying a floating potential to the product during processing and supplying this potential to the product from an external source is heated by the energy of plasma particles that are not accelerated by plasma The energy given to depends on the working gas pressure, i.e. if this gas pressure is high The higher the value, the greater the amount of energy given to the gas plasma.

直径3mm未満の小サイズ製品の真空プラズマ処理を実施する場合に、処理上製 品を作用温度に予熱し、ガス放電プラズマ内で前記製品に浮動電位を供給して設 定温度範囲内に維持することが好ましい。When performing vacuum plasma treatment on small products with a diameter of less than 3 mm, The product is preheated to the working temperature and set by supplying a floating potential to said product in a gas discharge plasma. Preferably, it is maintained within a constant temperature range.

このような場合に、放電パラメーター(すなわち、作用ガス圧、アーク放電電流 )が製品の温度を非常に適切に測定する、このことが上記パラメーターに厳密に 固執することが必要である理由であり、これによって小サイズ製品の温度を観察 から除外することができる、このような観察はルーチンの工業技術的プロセスに 幾つかの困難さをもたらす。In such cases, discharge parameters (i.e. working gas pressure, arc discharge current ) measures the temperature of the product very well, this may be done strictly to the above parameters. That is why it is necessary to stick and thereby observe the temperature of small size products Such observations can be excluded from routine industrial technical processes. poses some difficulties.

小サイズ製品、特に鋭い切断リップを有する切削工具を処理する場合には、処理 上製品に正又は負の電位を供給するときに、後者の過熱は前記切断リップに接近 した電界強度の高い値にその原因を有する、荷電粒子の濃度上昇のために生じな い。Processing when processing small size products, especially cutting tools with sharp cutting lips When supplying a positive or negative potential to the upper product, the overheating of the latter approaches the cutting lip. This occurs due to an increase in the concentration of charged particles, which has its origin in high values of electric field strength. stomach.

一般的な場合に、処理上製品の予熱と維持との上記変形を別として、製品を正電 位の供給によって設定温度範囲内に予熱し、正電位を段階的に加えて維持するこ とができる:製品を正電位の供給によって予熱し、製品に浮動電位を供給して設 定温度範囲内に維持する。製品の予熱を負電位の供給によって実施し、設定温度 範囲内での製品の維持は正電位の段階的供給によって実施する:製品の予熱は負 電位の供給によって実施し、製品の設定温度範囲内での維持は前記製品への正電 位の供給によって実施される:製品の予熱は浮動電位の供給によって実施され、 製品の設定温度範囲内での維持は製品への正電位の供給によって実施する;製品 の予熱は浮動電位の供給によって実施し、製品の設定温度範囲内での維持は前記 製品への正電位の段階的供給によって実施する:製品の予熱は浮動電位の供給に よって実施し、設定温度範囲内での前記製品の維持は前記製品への負電位の供給 によって実施する。In general, apart from the above variations of preheating and maintenance of the product during processing, the product is It is possible to preheat the temperature within the set temperature range by supplying a positive potential and maintain it by applying a positive potential in stages. The product can be preheated by supplying a positive potential and the product can be preheated by supplying a floating potential. Maintain within constant temperature range. The product is preheated by supplying a negative potential to the set temperature. Maintaining the product within the range is carried out by stepwise supply of positive potential: preheating of the product is carried out with negative The product is maintained within the set temperature range by supplying a positive voltage to the product. Preheating of the product is carried out by supplying a floating potential, Maintaining the product within the set temperature range is carried out by supplying a positive potential to the product; The preheating of the product is carried out by supplying a floating potential, and the maintenance of the product within the set temperature range is performed by the above-mentioned Carry out by stepwise supply of positive potential to the product: preheating of the product is carried out by supplying a floating potential. Therefore, maintaining the product within the set temperature range is carried out by supplying a negative potential to the product. Implemented by

本発明による提案方法を実施するための全ての変形は、製品の作用温度への予熱 と製品の設定温度範囲内での維持とのプロセス後に、真空アーク放電のガス段階 における製品の表面への塗膜の塗布を含む。All variants for implementing the proposed method according to the invention include preheating of the product to the working temperature. And after the process with maintaining the product within the set temperature range, the gas stage of vacuum arc discharge Including the application of a coating film to the surface of the product.

提案方法の実施態様の一つによると、被処理製品の表面への塗膜の塗布は真空ア ーク放電プラズマのガス段階における磁界の発生を伴い、この磁界の磁力線は前 記真空アーク放電の電子流の方向と直角をなす面内に配置される。According to one embodiment of the proposed method, the application of the coating to the surface of the product to be treated is performed using a vacuum application. With the generation of a magnetic field in the gas phase of the arc discharge plasma, the magnetic field lines of this field are It is arranged in a plane perpendicular to the direction of electron flow of the vacuum arc discharge.

この方法の前記実施態様によって発生する磁界はアノード−カソード放電ギャッ プ内で電流を導く電子流を設定方向にそらせる。この結果、イオン電流密度が増 加し、プラズマの活性と本発明による方法の処理能力とも強化される。The magnetic field generated by this embodiment of the method is applied to the anode-cathode discharge gap. deflects the electron flow that conducts current within the loop in a set direction. As a result, the ion current density increases. In addition, the activity of the plasma and the throughput of the method according to the invention are also enhanced.

以下では、本発明による方法を実施して、ガス放電プラズマ中で製品を処理する ための、ここに提案する装置の幾っがの実施態様を詳述する。In the following, the method according to the invention is carried out to treat a product in a gas discharge plasma. A number of embodiments of the proposed apparatus for this purpose will now be described in detail.

提案方法を実施するための、本発明によるガス放電プラズマ中での製品の処理装 置は、一体冷カソード2、アノード3、及び被処理製品5の保持固定具4を収容 する作用室1(図1)を含む。Equipment for processing products in gas discharge plasma according to the invention for implementing the proposed method The housing accommodates an integral cold cathode 2, an anode 3, and a holding fixture 4 for the product to be treated 5. It includes a working chamber 1 (FIG. 1).

室1は作用ガス源6に連通し、接続部7を有する、接続部7は室1内に真空を確 立するために矢印の方向に室1の作用スペースから排気するためのポンプ(本発 明の対象では無いため図面では省略)と連通ずる。Chamber 1 communicates with a source of working gas 6 and has a connection 7, which establishes a vacuum in chamber 1. A pump for evacuating the working space of chamber 1 in the direction of the arrow in order to (Omitted in the drawing as it is not a subject of light).

カソード2とアノード3の両方は、室1の壁に取り付けられた絶縁体8を介して 直流源9に結合する。Both the cathode 2 and the anode 3 are connected via an insulator 8 attached to the wall of the chamber 1. It is coupled to a DC source 9.

カソード2は、カソード2の非作用部分11と作用部分12とを確立するシール ド10を有する。The cathode 2 has a seal that establishes a non-active part 11 and a working part 12 of the cathode 2. 10.

アノード3として被処理製品5を用いる。The product to be treated 5 is used as the anode 3.

室1は真空アーク放電プラズマの金属−ガス段階からの電子分離手段13をも含 む、この手段は一体冷カソード2の領域に配置され、一体冷カソード2によって 生成されるイオンに対して不浸透性である。Chamber 1 also contains means 13 for separating electrons from the metal-gas phase of the vacuum arc discharge plasma. This means is arranged in the area of the integral cold cathode 2 and is caused by the integral cold cathode 2. Impermeable to the ions produced.

本発明による装置のこの実施態様では、手段13は一組の■形プレート14とし て形成され、それらの側面15はカソード2に面し、その他の面16は製品5に 面する。In this embodiment of the device according to the invention, the means 13 are a set of ■-shaped plates 14. their side 15 faces the cathode 2 and the other side 16 faces the product 5. face

手段13は室1の内部スペースをコンパートメント17と18に分割し、そのう ちの後者は室】の作用スペースとして役立ち、前者のコンパートメントは補助コ ンパートメントであり、コンパートメント18への電子放出を助成する。Means 13 divide the internal space of chamber 1 into compartments 17 and 18, The latter compartment serves as a working space for the chamber, while the former compartment serves as an auxiliary compartment. compartment and assists in electron emission into compartment 18.

熱電対19を被処理製品5に対して保持し、室1の壁の一つに取り付けられた絶 縁体20を介して作用(真空)室1の外部に出され、処理上製品5の温度の測定 を目的とした温度ゲージ21に結合する。A thermocouple 19 is held against the product 5 to be treated and a thermocouple attached to one of the walls of the chamber 1 Measurement of the temperature of the processed product 5 which is exposed to the outside of the working (vacuum) chamber 1 via the rim 20 It is connected to a temperature gauge 21 for the purpose of.

本発明による上記装置の実施態様は、ここに開示した方法を大きいサイズの高重 量製品に適用する場合に、好都合に用いられる、この実施態様では、製品5が予 熱され、製品5すなわちアノード3に正電位を供給することによって設定温度範 囲内に維持される場合に、作用温度において取り出される熱量がカソード2上の 最小安定性アーク発生電流においてアノード3上に発生する電力を越える。Embodiments of the above apparatus according to the present invention utilize the methods disclosed herein for large-sized, heavy-duty In this embodiment, which is advantageously used when applying to bulk products, the product 5 is The set temperature range is set by supplying a positive potential to the product 5, i.e. the anode 3. The amount of heat extracted at the operating temperature when maintained within the The minimum stability exceeds the power generated on the anode 3 at the arcing current.

図2に示す、ここに提案する方法を実施するための本発明による装置の実施態様 は、図1の装置と同様である。An embodiment of the device according to the invention for carrying out the method proposed here, shown in FIG. 2 is similar to the device in FIG.

唯一の差は、図2の装置は処理上製品5がカソード2、手段13とアノード22 との間に挿入されるように、一体系カソード2と電子分離手段13とに対して配 置されたアノード22と、直流源9とアノードjと22とに結合する2路スイツ チ23と、2路スイツチ23の制御ユニット24とを備え、前記制御ユニ・ント の入力が熱電対19に電気的に結合し、その出力が2路スイツチ23に機械的に 結合することである。アノード22は室1の壁の一つに取り付けられた絶縁体8 によって室1から電気的に単離される。The only difference is that in the apparatus of FIG. The integrated cathode 2 and the electron separation means 13 are arranged so as to be inserted between the a two-way switch connecting the DC source 9 and the anodes j and 22; a control unit 24 for the two-way switch 23; is electrically coupled to thermocouple 19, and its output is mechanically coupled to two-way switch 23. It is about joining. The anode 22 is attached to an insulator 8 mounted on one of the walls of the chamber 1. electrically isolated from chamber 1 by.

ここに述べた、本発明による方法を実施する装置の実施態様では、電子分離手段 13が虹彩絞りとして形成され、その可動部分25は真空室1の長軸に沿った重 複帯において相互から間隔“a”だけ離れて配置され、/%ンドル27を有し、 可動部分25の一つと共に保持されたクランク25によって動かされる、前記ク ランクは室1のコンパートメント17の限界の外部に真空シール28を通して出 される。In the embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the invention described here, the electronic separation means 13 is formed as an iris diaphragm, the movable part 25 of which is arranged along the longitudinal axis of the vacuum chamber 1. are arranged at a spacing “a” from each other in the double band and have /% ends 27; said crank being moved by a crank 25 held together with one of the movable parts 25; The rank exits through a vacuum seal 28 outside the limits of compartment 17 of chamber 1. be done.

ここに開示した装置の実施態様は、次の場合のように、本発明による方法を実施 する:製品5を予熱し、正電位に維持する場合;予熱を正電位で実施し、維持を 浮動電位で実施する場合:及び予熱と維持を浮動電位で実施する場合。Embodiments of the apparatus disclosed herein are suitable for carrying out the method according to the invention, such as when: : Preheat the product 5 and maintain it at a positive potential; Preheat at a positive potential and maintain it. When carried out at floating potential: and when preheating and maintenance are carried out at floating potential.

さらに、考慮中の実施態様は、製品5を真空アーク放電プラズマのガス段階にお いて設定温度範囲内に維持し、その後に製品5の表面に一体系カソード2の材料 と作用ガス例えば窒素との化合物から成る塗膜を塗布する方法を実施する。Furthermore, the embodiment under consideration places the product 5 in the gas phase of a vacuum arc discharge plasma. to maintain the temperature within the set temperature range, and then apply the material of the integral cathode 2 to the surface of the product 5. A method is carried out in which a coating is applied consisting of a compound of a working gas such as nitrogen and a working gas such as nitrogen.

図3に示す、本発明による装置の実施態様は図1と2の装置と同様である。The embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 3 is similar to the device of FIGS. 1 and 2.

差は、手段13の■形プレート14(図3)が室1の壁に対して矢印BとCによ って示される方向に往復運動することにある。このために、室1はハンドル31 を備え、ソケット29の壁に取り付けられた真空シール32を通してソケット2 9の外部に出される連結ロンド30を収容するソケット29を備える。連結口・ ソド30の反対端部はプレート14と共に固定される。ここに提案した装置のこ の実施態様は、その後に製品の表面に一体系カソード2を製造する金属と作用ガ スすなわち窒素との化合物から成る耐摩耗性塗膜を塗布することによって、真空 プラズマ処理、特に化学熱処理を通った製品の耐摩耗性を高めるために用いる場 合に、最大の有用性を見い出すことができる。処理方法に関する限り、装置のこ の実施態様は図2に示す先行実施態様と異ならない。The difference is that the ■-shaped plate 14 (Fig. 3) of the means 13 is placed against the wall of the chamber 1 according to arrows B and C. The goal is to make a reciprocating motion in the direction shown. For this purpose, chamber 1 has handle 31 through the vacuum seal 32 attached to the wall of the socket 29. 9 is provided with a socket 29 for accommodating a connecting iron 30 that is brought out to the outside. Connection port/ The opposite end of the rod 30 is fixed together with the plate 14. The device proposed here Embodiments include metal and working gas which subsequently produce an integral cathode 2 on the surface of the product. By applying a wear-resistant coating consisting of a compound with nitrogen, Plasma treatment, especially when used to increase the wear resistance of products that have undergone chemical heat treatment. The greatest utility can be found when As far as processing methods are concerned, the equipment The embodiment does not differ from the previous embodiment shown in FIG.

図4に示す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図3の装置と 同様である。The embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the invention shown in FIG. 4 is similar to the apparatus of FIG. The same is true.

先行実施態様との唯一の差は、電子分離手段13(図4)がルーバーボードとし て形成され、そのスレート33がハンドル35を備え、室1の壁の一つに取り付 けられた真空シール36を通して室1の作用スペースのコンパートメント17の 外部に出される連結ロッド34に結合する。The only difference from the previous embodiment is that the electronic separation means 13 (FIG. 4) is a louvered board. The slate 33 is provided with a handle 35 and is attached to one of the walls of the chamber 1. of the compartment 17 of the working space of chamber 1 through the closed vacuum seal 36. It is coupled to a connecting rod 34 that is taken out to the outside.

問題の装置は他の直流源37を備え、その陰極は、スイッチ38を介して、製品 5の保持固定具4に結合し、その陽極は室1に接続する。The device in question comprises another direct current source 37, the cathode of which is connected to the product via a switch 38. 5 and its anode is connected to chamber 1.

装置のこの実施態様は本発明による方法を実施し、製品5を正電位の供給によっ て予熱し、負電位の供給によって設定温度範囲内に維持する場合;製品5を浮動 電位の供給によって予熱し、維持する場合;製品5を負電位によって予熱し、正 電位の段階的な供給によって維持する場合;製品5の予熱と維持を負電位の供給 によって実施する場合:予熱を負電位によって実施し、維持を製品5への正電位 の供給によって実施する場合:加熱を負電位によって実施し、維持を製品5への 浮動電位の供給によって実施する場合;予熱を浮動電位によフて実施し、維持を 製品5への正電位の供給によって実施する場合:及び予熱を浮動電位によって実 施し、維持を製品5への負電位の供給によって実施する場合に、適用可能である 。This embodiment of the device carries out the method according to the invention and applies a positive potential to the product 5. If the product 5 is preheated and maintained within the set temperature range by supplying a negative potential; When preheating and maintaining by supplying a potential; the product 5 is preheated by a negative potential and When maintaining by supplying potential in stages; preheating and maintaining product 5 by supplying negative potential If carried out by: preheating is carried out by a negative potential and maintenance is carried out by a positive potential to the product 5. If carried out by supplying: heating is carried out by a negative potential and maintenance is carried out by supplying product 5 When carried out by supplying a floating potential; preheating is carried out by floating potential and maintenance is carried out. If carried out by supplying a positive potential to the product 5: and if preheating is carried out by means of a floating potential. Applicable when application and maintenance are performed by supplying a negative potential to the product 5. .

さらに、装置のこの実施態様は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通った製 品に、続いて実際にカソード2の材料又は前記材料と作用ガスすなわち窒素との 化合物から成る、製品の耐摩耗性を高めることを目的とした耐摩耗性塗膜を塗布 する場合に、提案方法を実施する。Furthermore, this embodiment of the device is suitable for manufacturing through vacuum plasma treatment, especially chemical heat treatment. material of the cathode 2 or the material and said material with a working gas, i.e. nitrogen. Applying an abrasion-resistant coating made of a chemical compound to increase the abrasion resistance of the product. If so, implement the proposed method.

図5に示す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図1の装置と 同様である。The embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the invention shown in FIG. 5 is similar to the apparatus of FIG. The same is true.

先行実施態様からの唯一の差は、電子分離手段13(図5)がL形ブランチ39 として形成され、その端部40が室1に連通し、アノード3に面しており、カソ ード2が前記ブランチ39の端部111に極めて接近して存在し、前記カソード 2の作用部分12が室1の内壁12の直接覗き窓(optical view) の領域の外に配置される。The only difference from the previous embodiment is that the electron separation means 13 (FIG. 5) is an L-shaped branch 39. the end 40 of which communicates with the chamber 1 and faces the anode 3; A node 2 is present in close proximity to the end 111 of said branch 39, and said cathode The active part 12 of 2 is a direct optical view of the inner wall 12 of chamber 1. placed outside the area of

図5の装置は、製品5に正電位を供給して電力を与えることによって製品5を予 熱し、設定温度範囲内に維持する、ここに提案する方法を実施する。The device of FIG. 5 preloads the product 5 by supplying a positive potential to the product 5 to provide power. Implement the method proposed here to heat and maintain within the set temperature range.

しかし、I−形ブランチ39として形成される手段13を備えた、装置の実施態 様が図2. 3. 4に示した、前述し、図2. 3. 4に説明した装置に固 有のプロセス技術を用いる真空プラズマ処理を実施するための装置に使用可能で あることは明らかである。However, an embodiment of the device with means 13 formed as an I-shaped branch 39 Figure 2. 3. 4, as described above and shown in FIG. 3. Fixed to the equipment described in 4. It can be used in equipment for performing vacuum plasma processing using existing process technology. It is clear that there is.

ここに開示する方法を実施するための装置の他の実施態様を図6に示す。Another embodiment of an apparatus for carrying out the methods disclosed herein is shown in FIG.

図6に承す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図1の装置と 同様である3゜ 唯一の差は、真空室1の壁43自体が電子分離手段13(図6)として用(\ら れ、前記壁が一体系カソード2の領域にあり、一体系カソード2はその作用部り 〕12が前記壁43に面するように配置されることにある。FIG. 6 shows an embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention which is similar to the apparatus of FIG. Similar 3゜ The only difference is that the wall 43 of the vacuum chamber 1 itself is used as the electron separation means 13 (Fig. 6). , said wall is in the area of the monolithic cathode 2, and the monolithic cathode 2 is in its active part. ] 12 is arranged so as to face the wall 43.

図6に示す装置は、製品5に正電位を供給することによって製品5を予熱し、設 定温度範囲内に維持する、ここに提案する方法を実施する。The device shown in FIG. 6 preheats the product 5 by supplying a positive potential to the product 5 and Implement the method proposed here to maintain within a constant temperature range.

しかし、一体系カソード2がその作用部分12がアノード3に対立的に而するよ うに配置され、室1の対応壁が手段13として役立つ実施態様は、図2,3゜4 の装置にも適用可能である。However, the monolithic cathode 2 has its active part 12 opposed to the anode 3. An embodiment in which the corresponding wall of the chamber 1 serves as the means 13 is shown in FIGS. It is also applicable to other devices.

図7に示す装置の他の実施態様は、図6の装置と同じである。The other embodiments of the device shown in FIG. 7 are the same as the device of FIG.

唯一の差は、一体系カソート2(図7)がその作用部分12が図7に点線で示す 壁43に対して180°を通して角麿的に変位可能であるように配置されるとい う事実にある。The only difference is that the monolithic cathode 2 (Fig. 7) has its active part 12 shown in dotted lines in Fig. 7. It is arranged so that it can be angularly displaced through 180° with respect to the wall 43. It is true.

図7に示す装置は、正電位を供給することによって製品5を予熱し、設定温度範 囲内に維持jる、ここに提案する方法を実施する、図8に示す装置の他の実施態 様は、図1と4の装置と同じである。The device shown in Figure 7 preheats the product 5 by supplying a positive potential and Other embodiments of the apparatus shown in FIG. 8 for carrying out the method proposed herein The configuration is the same as the device in FIGS. 1 and 4.

唯一の差は、”rノード22(1m8)がカソード2に面するその端部45を台 マる中)/リンダー4,4として形成され、中空シリニノダ−44の内部46が 、固定具48に保持されたロッドと見なされる処理上製品47を収容することに ある。The only difference is that the r node 22 (1m8) has its end 45 facing the cathode 2 The inside 46 of the hollow cylinder 44 is formed as a cylinder 4, 4. , for housing a processing product 47 which is considered to be a rod held in a fixture 48. be.

シリンダー44は室1の外部に存在するソレノイド49によって囲まれる。中心 孔51を備えたディスク50は室1内に収容され、手段13の■形ブレー1・1 4とシリンダー44の端部45との間に両方に極めて接近して、シリンダー44 と共軸に配置される。The cylinder 44 is surrounded by a solenoid 49 located outside the chamber 1. center A disc 50 with holes 51 is housed in the chamber 1 and is connected to the ■-shaped brakes 1 and 1 of the means 13. 4 and end 45 of cylinder 44 in close proximity to both, cylinder 44 is placed coaxially with.

上記装置は真空プラズマ処理方法を強化するために、また処理上製品47を作用 温度に予熱し、製品47に浮動電位を供給することによってガス放電プラズマ内 で設定温度範囲内に維持する場合、並びに正電位と浮動電位とによってそれぞれ 、製品47を作用温度に予熱し、設定温度範囲内に維持する場合にここに開示す る方法を実施するために使用可能である。上記両方の場合に、製品47を維持す る設定温度を正電位の段階的供給によって維持することが好ましい。The above equipment is used to enhance the vacuum plasma processing method and also to act on the processing product 47. in the gas discharge plasma by preheating to a temperature and supplying a floating potential to the product 47. to maintain within the set temperature range, as well as by positive potential and floating potential respectively. , disclosed herein for preheating the product 47 to the working temperature and maintaining it within the set temperature range. It can be used to implement the method. In both of the above cases, product 47 must be maintained. Preferably, the set temperature is maintained by stepwise application of a positive potential.

図9の装置は図8の装置と同じである。The device of FIG. 9 is the same as the device of FIG.

唯一の差は、中心孔53を有するスパッタリングターゲット52(図9)を備え 、前記ターゲットを手段J3のプレート14とシリンダー44の端部45との間 に挿入され、ディスク49及びシリンダー44と共軸に配置されることにある。The only difference is that the sputtering target 52 (FIG. 9) has a central hole 53. , said target between the plate 14 of the means J3 and the end 45 of the cylinder 44. and is arranged coaxially with the disk 49 and the cylinder 44.

装置のこの実施態様におけるスパッタリングターゲット52は実際に、中心孔5 3を有するディスク54である。The sputtering target 52 in this embodiment of the apparatus actually has a central hole 5 3. The disc 54 has a number of discs.

スパッタリングターゲット52は室の壁3に取り付けられた絶縁体56を通して 各直流源55の陰極に結合し、スパッタリング面57を有する。The sputtering target 52 is passed through an insulator 56 attached to the wall 3 of the chamber. It is coupled to the cathode of each DC source 55 and has a sputtering surface 57 .

上記装置の実施態様は真空プラズマ処理方法を強化するために、また処理上製品 47を作用温度に予熱し、製品47に浮動電位を供給することによってガス放電 プラズマ内で設定調度範囲内に維持する場b1並びに正電位によって、製品47 を作用温度に予熱し、浮動電位の供給によって前記製品の維持を実施する場合に 提案方法を実施するために合理的である。Embodiments of the above apparatus are used to enhance vacuum plasma processing methods and to process products. Gas discharge by preheating the product 47 to the working temperature and supplying a floating potential to the product 47 The product 47 is maintained within the set temperature range in the plasma by field b1 and a positive potential. when maintaining said product by preheating it to the working temperature and supplying a floating potential. The proposed method is reasonable to implement.

さらに、考慮中の装置の実施態様は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通っ た製品の耐摩耗性を、続いて実際にスパッタリングクーゲット52を製造する金 属と作用ガスすなわち窒素等とから成る耐摩耗性塗膜を塗布することによって高 めるために使用可能てあろ、。Additionally, the device embodiments under consideration may undergo vacuum plasma treatment, in particular chemical heat treatment. The wear resistance of the sputtered product was then evaluated using the gold used to actually manufacture sputtering Couget 52. By applying a wear-resistant coating consisting of metal and a working gas, such as nitrogen, It can be used to store images.

図10の装置(8図9の装置と同じである1、唯−の差は、スパッタリングター ゲット52(図10)が中空シリンダー58として形成され、アノード22が環 59として形成され、電子分離手段13が真空室1の壁61に対して隙間“b” を保って配置されたディスク60として形成されることにある。環59の内部ス ペース62とシリンダー58の内部スペース63とは断面積において等しい。The apparatus in Figure 10 (8 is the same as the apparatus in Figure 9; the only difference is the sputtering The target 52 (FIG. 10) is formed as a hollow cylinder 58 and the anode 22 is attached to the ring. 59, the electron separating means 13 is formed at a gap "b" with respect to the wall 61 of the vacuum chamber 1. It is formed as a disk 60 arranged so as to maintain the same. Internal space of ring 59 The pace 62 and the internal space 63 of the cylinder 58 are equal in cross-sectional area.

処理上製品47の保持固定具48はシリンダー58の内部スペース63中に存在 する。ディスク60はシリンダー58の端部64に対して隙間”C”を有する。For processing purposes, the holding fixture 48 for the product 47 is present in the internal space 63 of the cylinder 58. do. Disc 60 has a gap "C" with respect to end 64 of cylinder 58.

シリンダー58の内部スペース63は実際に、スパッタリング面57を有するタ ーゲット52の中心孔53である。The internal space 63 of the cylinder 58 is actually a tarpaulin with a sputtering surface 57. This is the center hole 53 of the target 52.

装置の上記実施態様は真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通った後の製品47 に、スパッタリングターゲット52の製造材料から成る耐摩耗性塗膜を塗布する プロセスを強化するために用いることが好ましい。The above embodiment of the apparatus is suitable for the product 47 after passing through a vacuum plasma treatment, in particular a chemical heat treatment. A wear-resistant coating made of the material from which the sputtering target 52 is made is applied to the sputtering target 52. Preferably used to intensify the process.

真空プラズマ処理に含まれるプロセス技術、すなわち処理上製品の予熱と設定温 度範囲内での維持とに関する限り、装置のこの実施態様は先行実施態様に同じで ある。The process technology involved in vacuum plasma treatment, i.e. preheating and setting temperature of the product during treatment. As far as maintenance within the temperature range is concerned, this embodiment of the device is the same as the previous embodiment. be.

ここに開示し、図11と12に示した方法を実施するための、本発明による装置 は図10の装置と同じである。Apparatus according to the invention for implementing the method disclosed herein and illustrated in FIGS. 11 and 12 is the same as the device in FIG.

唯一の差は、スパッタリングターゲット52(図11と12)が絶縁体65によ って相互に絶縁され、図12に示すように円周状に配置され、それによってスパ ッタリング面57を有するスパッタリングターゲット52の中心孔53を確立す る一組のアーチ状プレート66として形成されることにある。The only difference is that the sputtering target 52 (FIGS. 11 and 12) is are insulated from each other and arranged circumferentially as shown in FIG. Establishing the center hole 53 of the sputtering target 52 with the sputtering surface 57 It is formed as a set of arch-shaped plates 66.

装置の上記実施態様では、環59の内部スペース62(図11)の断面積がスパ ッタリングターゲット52の中心孔53の断面積よりも大きい。In the above embodiment of the device, the cross-sectional area of the internal space 62 (FIG. 11) of the ring 59 is It is larger than the cross-sectional area of the center hole 53 of the cutting target 52.

装置のこの実施態様は、ターゲット52のこのような構成配置が、ターゲット表 面にアーク放電が衝突する危険性を非常に太き(減じ、製品47の塗膜における ドロップ(drop)相形成を除くので、高品質の硬質塗膜を得るために用いる ことが妥当である。This embodiment of the apparatus provides that such configuration of targets 52 The risk of arc discharge hitting the surface is greatly reduced (reducing the risk of arc discharge impacting the surface). Used to obtain high quality hard coatings as it eliminates drop phase formation That is reasonable.

図13に示した装置は図1と14の装置と同じである。The device shown in FIG. 13 is the same as that of FIGS. 1 and 14.

唯一の差は、図13の装置には加速粒子供給源67を備えることにあり、供給源 67は真空室1に結合し、中空冷力ソード69、アノード70、ガス放電室68 中て開始される放電の電源手段71を収容するガス放電室68を含み、前記手段 71はカソード69、アノード70及び真空室1に結合した陰極を有する加速電 圧手段72に結合する。供給源67は電源手段74の陰極に結合した放出グリッ ド73を備え、電源手段74は手段72に結合する。The only difference is that the apparatus of FIG. 13 is equipped with an accelerated particle source 67; 67 is connected to the vacuum chamber 1, a hollow cooling power sword 69, an anode 70, a gas discharge chamber 68 a gas discharge chamber 68 accommodating power supply means 71 for a discharge initiated in said means; 71 is an accelerating electrode having a cathode 69, an anode 70 and a cathode coupled to the vacuum chamber 1; It is coupled to pressure means 72 . Source 67 is an emissive grid coupled to the cathode of power source means 74. A power supply means 74 is coupled to the means 72.

装置のこの実施態様は、主として誘電性物質から製造される製品の真空プラズマ 処理プロセスの効率を強化する点を考慮して、浮動電位の供給による製品5の予 熱と維持に用いることが好ましい。This embodiment of the apparatus is primarily used for vacuum plasma production of products manufactured from dielectric materials. With a view to enhancing the efficiency of the treatment process, the product 5 can be pre-empted by supplying a floating potential. Preferably used for heat and maintenance.

本発明による方法を実施する、ガス放電プラズマ中で製品を処理するための、こ こに開示する装置の操作形式は次の通りである:接続部7を通してポンプ(図示 せず)を用いて、真空室1に確立された圧力が作用圧力よりも約1桁だけ低くな るまで、真空室1から排気する。室1がひと度脱気されたならば、作用ガスを室 を満たすまで入れる。この後に、窒素を作用ガスとして用いる場合に工業的条件 下で最も一般的に用いられる窒化プロセスに適用される、ここに開示する方法の 特定の実施態様が考えられる。この特定の場合に、窒素は作用ガス源6から供給 され、その圧力は10−2及び10Paの範囲内に設定される。This method for treating products in a gas discharge plasma carrying out the method according to the invention The mode of operation of the device disclosed here is as follows: through the connection 7 the pump (as shown) (without) so that the pressure established in vacuum chamber 1 is approximately an order of magnitude lower than the working pressure. Vacuum chamber 1 is evacuated until Once chamber 1 is evacuated, the working gas is Add until full. This is followed by industrial conditions when nitrogen is used as working gas. The method disclosed herein is applied to the most commonly used nitriding processes under Certain implementations are contemplated. In this particular case, nitrogen is supplied from the working gas source 6. The pressure is set within the range of 10-2 and 10 Pa.

アノード3と一体系カソード2には直流源9から電圧が印加される。次に、真空 アーク放電開始系(結合して公知であり、本発明の対象では無いので、図面では 省略)によって、カソード2上でカソードスポットが開始される。A voltage is applied to the anode 3 and the integrated cathode 2 from a DC source 9. Then the vacuum Arc discharge initiation system (combined) is known and is not subject to the present invention, so it is not shown in the drawing. (omitted) initiates a cathode spot on the cathode 2.

このように開始されたカソードスポットはカソード2の作用部分12上を移動す るが、カソードスポットはカソード2の非作用部分11上を移動することはでき ない、この理由はカソード2の全非作用部分11が、カソード2から絶縁され、 プラズマカラムを通してカソード2とアノード3との間の電気的接続を遮断する シールド10によって覆われるからである。The cathode spot started in this way moves over the active part 12 of the cathode 2. However, the cathode spot cannot move over the non-active part 11 of the cathode 2. No, the reason for this is that the entire non-active part 11 of the cathode 2 is insulated from the cathode 2, Breaking the electrical connection between cathode 2 and anode 3 through the plasma column This is because it is covered by the shield 10.

カソードスポットによって生成されるプラズマカラムは、真空アーク放電のカソ ード付近領域においてイオン化され、高速度で直線路に沿ってカソード2から伝 播する金属イオン(すなわち、カソード2を製造する材料の腐食生成物)と、電 子とから成る。プラズマカラムは、金属イオンの池に、中性作用ガス分子の金属 への衝突時の再充填プロセスから生ずる作用ガスイオンを含む。金属イオン力( 直線路に沿って伝播し、電子分離手段13がカソード2とアノード3との間1こ 挿入されている限り、金属イオンは■形プレート14に妨害され、そυ)−Lに 凝縮する。手段13のV形プレート14の間隙を通過する、金属ガスプラズマの 電子(まアノード3の電界によって活性化され、金属カスプラズマを含む室1の コン/り一トメント17から室1のコンパートメント18へ進んで、前記コンノ (−トメントに含まれる作用ガスをイオン化し、真空アーク放電電流が自由1こ 通過できるガスプラズマを確立する。The plasma column produced by the cathode spot is the cathode of vacuum arc discharge. It is ionized in the region near the cathode 2 and transmitted from the cathode 2 along a straight path at high speed. The disseminating metal ions (i.e. corrosion products of the material from which the cathode 2 is made) and the electrical Consists of children. Plasma columns combine neutral working gas molecules with metal into a pond of metal ions. contains working gas ions resulting from the refilling process upon impact with the Metal ion force ( The electrons are propagated along a straight path, and the electron separation means 13 is separated between the cathode 2 and the anode 3. As long as the metal ions are inserted, they will be blocked by the ■-shaped plate 14 and will be directed to υ)-L. Condense. The metal gas plasma passes through the gap between the V-shaped plates 14 of the means 13. Electrons (activated by the electric field of the anode 3, in the chamber 1 containing the metal scum plasma) Continuing from the con/compartment 17 to the compartment 18 of room 1, (-Ionizes the working gas contained in the Establish a gas plasma that can pass through.

このように、手段13は本質的に、物理的に異なる2領域、すなわち室1のコン パートメント17を充填する金属ガスプラズマ領域と室1のコンパ−トメント1 8を充填する純粋なカスプラズマ領域との間の境界である。Thus, the means 13 essentially cover two physically different areas, namely the controller of the chamber 1. Metal gas plasma region filling part 17 and compartment 1 of chamber 1 8 is the boundary between the pure gas plasma region and the filling region.

真空アーク放電の特有の特徴は、このような放電の電子流カ一体系力゛ノード2 2の熱物理的性質にのみ限定されるという事実に成る。数百アンペア又(よ数千 アンペアさえもの大きさの真空アーク放電電流の発生が容易1こ達成されること 6<一般に知られている。このように高い値の電流強度では、室1のフンノクー トメント18内のカスプラズマは高度のイオン化(数十%のオーダー)とそのた めの高L1活性とを特徴とする。The characteristic feature of vacuum arc discharge is that the electron flow power of such discharge is This results in the fact that it is limited only to the thermophysical properties of 2. Several hundred amperes (or several thousand) The generation of a vacuum arc discharge current as large as an ampere can be easily achieved. 6<Generally known. At such high values of current strength, the funnocouple in chamber 1 The gaseous plasma in the chamber 18 has a high degree of ionization (on the order of several tens of percent) and therefore It is characterized by high L1 activity.

アノード3すなわち処理上製品5の表面は、この表面が受ける電子衝突の結果と して加熱される。表面の温度は製品5に固定される熱電対191こよって監視さ れる。製品5の作用温度に達したならば、放電電流の強度を、アノード3.上( 二発生する電力が製品5から引き出される熱量(熱輻射と熱移動の両刃゛)と等 しくなる値にまで低下させる。このような電流におL)て、製品5(ま設定温度 範囲内(こ維持さね、この間に製品5の表面層が作用ガスによって飽和さ第1る 、すなわち、真空ブラズ?処理、特に化学熱処理が実施される。真空アーク方父 電電流の下限lまこのような放電を安定に持続させ、それ以下ては放電力<不安 定(=進イテするような最低電流である。多様な材料から製造されるカソード2 では、このような電流(よ数十アンペア−のオーダーである。この理由から、ア ノ−Iご3力く実際(二製品5である(構造的1.:最も部用である)装置が、 作用温度(こt、; 0て力Aなりの熱油14j速度を特徴とする比較的丈夫、 ″慕製品の真空プラズマ処理に適用ciJ能である。正電位1こお1ける真空プ ラズマ処理の実施は、製品5の表面の電子衝突が表面スパツタリングの原因では なく、それ故、このような真空プラズマ処理を受けた製品5が表面仕上げの初期 品質を保護する点で有利である。真空プラズマ処理、特に化学熱処理を、・イオ ン衝突(すなわち、製品への負電位供給下で)によって部分的に又は完全に破壊 されるような、薄フイルム塗膜を塗布されたような製品に実施する場合には、こ のことが非常に重要である。The surface of the anode 3, i.e. the processing product 5, is exposed to the effects of electron bombardment to which this surface is subjected. and heated. The surface temperature is monitored by a thermocouple 191 fixed to the product 5. It will be done. Once the working temperature of the product 5 has been reached, the intensity of the discharge current is changed to the anode 3. Up( 2) The amount of heat extracted from the product 5 by the generated electricity (double edge of heat radiation and heat transfer), etc. lower it to a value that makes it more accurate. At such current (L), product 5 (set temperature During this period, the surface layer of the product 5 is saturated with the working gas. , i.e. vacuum braz? A treatment, in particular a chemical heat treatment, is carried out. vacuum arc father The lower limit of current is such that such a discharge can be maintained stably, and below that, the discharge power is less than uneasy. Cathode 2 made from a variety of materials So, this kind of current (on the order of several tens of amperes) is for this reason. The equipment that is actually the second product (structural 1.: the most part) is Relatively durable, characterized by the hot oil 14j speed at 0 and force A; ``This is the ciJ capacity applicable to vacuum plasma processing of products. The implementation of the plasma treatment ensures that electron collisions on the surface of product 5 do not cause surface sputtering. Therefore, product 5 that has undergone such vacuum plasma treatment has an initial surface finish. This is advantageous in terms of protecting quality. Vacuum plasma treatment, especially chemical heat treatment, ion Partially or completely destroyed by negative potential impact (i.e. under negative potential supply to the product) When applied to products coated with thin film coatings, such as This is very important.

図2に示した、本発明による方法を実施するための装置では、正電位と浮動電位 の両方において製品5を設定温度範囲内に維持するが、この装置は、製品の重量 に関係なく、製品の処理の実施に全く限定を与えない。In the apparatus for carrying out the method according to the invention, shown in FIG. 2, a positive potential and a floating potential are used. The device maintains the product 5 within the set temperature range in both cases, but the device does not impose any limitations on the implementation of the processing of the product, regardless of the

装置は次のように操作される。The device is operated as follows.

直流源9から供給される正電位を与えて、製品5を予熱する。2路スイツチ23 は1位置にあり、製品5の温度が設定温度に達するや否や7、制御ユニツI・2 4が2路スイツチ23を11位置にシフトさせる、この位置では放電アノードは 実際にアノード22であり、製品5は浮動電位下にある。放電がアハード3から アノード22に達した後に真空アーク放電電流はその初期値を保有するので、ガ ス放電プラズマはその活性を変化されないレベルに保有する。このことは本発明 の装置構成を図1に示した構成とかなり匹敵可能にする、図1の構成では放電電 流の低下と真空プラズマ処理の処理能力の低下とのために、製品5の温度制御が 行われる。A positive potential supplied from a DC source 9 is applied to preheat the product 5. 2 way switch 23 is in the 1 position, and as soon as the temperature of the product 5 reaches the set temperature 7, the control unit I・2 4 shifts the two-way switch 23 to position 11, in which position the discharge anode is Actually the anode 22, the product 5 is under a floating potential. Discharge from Ahad 3 After reaching the anode 22, the vacuum arc discharge current retains its initial value, so the The discharge plasma retains its activity at an unchanged level. This invention The configuration of Figure 1 allows the configuration of the device to be quite comparable to that shown in Figure 1. Temperature control of product 5 is difficult due to reduced flow and reduced throughput of vacuum plasma processing. It will be done.

図2の装置は、2路スイツチ23が1位置にある図1の装置と同様に適用される ことができる。。The device of FIG. 2 is applied similarly to the device of FIG. 1 with the two-way switch 23 in position 1. be able to. .

図4に示したグラフは図2に示した装置を用いて実施される真空プラズマ処理の プロセス効率を示す。The graph shown in Figure 4 shows the vacuum plasma processing performed using the apparatus shown in Figure 2. Demonstrate process efficiency.

次の化学分析値(重量%)を有する高速工具鋼製の製品5の窒化を実施する。A product 5 made of high speed tool steel having the following chemical analysis values (% by weight) is subjected to nitriding.

W、6. 1;C,0,8,No、5. 1:Cr、4. O,;Va、]、8 ;残部のFe。W, 6. 1; C, 0, 8, No, 5. 1: Cr, 4. O,;Va,],8 ;Remaining Fe.

製品5を正電位供給によって予ML、正電位と浮動電位の組合せによって設定温 度節[IFl内Iこ維持する。製品5の温度を2路スイ・ンチ23の1位置から In置・\又はこの逆の切り替えによって維持づる。1真′η“プラズマ処、理 、この特定0−)場合の化学熱処理のプロセスパラメーターを次に挙げる・窒素 分圧8xlO−2Pa;真空アーク放電電流、120A、アノード3,22とカ ソード2の間の電圧。Product 5 is pre-MLed by supplying a positive potential, and set temperature is set by a combination of positive potential and floating potential. Maintain the degree of control. Measure the temperature of product 5 from position 1 of 2-way switch 23. It can be maintained by switching In/\ or vice versa. 1 true′η“plasma treatment, treatment , the process parameters for chemical heat treatment in this specific case are as follows: ・Nitrogen Partial pressure 8xlO-2Pa; vacuum arc discharge current 120A, anodes 3, 22 and capacitor Voltage between Sword 2.

60V:400℃の維持期間、35分間;500℃の維持期間、35分間。60V: 400°C maintenance period, 35 minutes; 500°C maintenance period, 35 minutes.

図4に示したグラフはmPaでの窒化層の微小硬さHu(X軸に対してプロット )対ミクロンでの層の深さ“h” (2種温度すなわち400℃(曲線“d”) と500℃(曲線“e”)についてY軸に対してプロット)を表す。The graph shown in Figure 4 shows the microhardness Hu of the nitrided layer in mPa (plotted against the X-axis). ) vs. layer depth “h” in microns (two temperatures i.e. 400°C (curve “d”) and 500° C. (plotted against the Y-axis for curve “e”).

図2の装置は予熱と維持を製品5への浮動電位供給によって実施する場合に小サ イズ製品の真空プラズマ処理に用いるのが好ましい。この場合に、2路スイツチ 23は11位置にあり、真空アーク放電パラメーター(すなわち、電流値と電圧 値)は製品5の温度が処理方法によって設定された値を越えないように選択され る。The device of Figure 2 is small in size when preheating and maintenance are carried out by supplying a floating potential to the product 5. It is preferable to use it for vacuum plasma treatment of sized products. In this case, the two-way switch 23 is in the 11th position, and the vacuum arc discharge parameters (i.e., current value and voltage value) is selected so that the temperature of product 5 does not exceed the value set by the processing method. Ru.

製品を予熱し、設定温度範囲内に維持するこのような方法によって、製品の温度 は真空アーク放電パラメーターを必要なレベルに一定に維持することによって、 工業的な実施に非常に適した精度で維持されることができ、それによって温度制 御手段を不要にすることができる。By this method of preheating the product and maintaining it within the set temperature range, the temperature of the product By keeping the vacuum arc discharge parameters constant at the required level, temperature control can be maintained with an accuracy that is very suitable for industrial implementation. control measures can be made unnecessary.

図3の装置では、カソード2は作用ガスとの化学反応時に耐摩耗性金属含有化合 物を形成するような材料から製造される、例えばカソード2は窒素との反応時に 安定な耐摩耗性化合物すなわち窒化チタンを形成するチタンから製造される。In the apparatus of Figure 3, the cathode 2 is a wear-resistant metal-containing compound during chemical reaction with the working gas. For example, the cathode 2 is made from a material that forms an object, for example cathode 2, upon reaction with nitrogen. Manufactured from titanium, which forms a stable wear-resistant compound, titanium nitride.

ここに開示した方法の上記実施態様の一つによって製品5の真空プラズマ処理を 実施した後に、連結ロッド30に固定された一組の■形プレート11として形成 された手段13をハンドル31によってソケット29まで上げる。この結果、カ ソード2によって生成される金属イオンの処理上製品5の表面までの妨害されな いフライトが行われる。このようにして、真空プラズマ処理、特に化学熱処理の プロセスを通った処理上製品5の表面に、作用ガスすなわち窒素の存在下で、耐 摩耗性窒化チタン化合物の薄フイルム層が形成される。Vacuum plasma treatment of product 5 by one of the above embodiments of the method disclosed herein After implementation, it is formed as a set of ■-shaped plates 11 fixed to the connecting rod 30. raised means 13 by means of handle 31 to socket 29. As a result, the Due to the processing of the metal ions generated by the sword 2, it is difficult to reach the surface of the product 5 without being disturbed. A new flight will take place. In this way, vacuum plasma treatment, especially chemical heat treatment During the process, the surface of the product 5 is exposed to a resistant material in the presence of a working gas, namely nitrogen. A thin film layer of an abrasive titanium nitride compound is formed.

次の化学分析値(重量%) :W、6. 1 ;C,0,8,Mo、5. 1  ;Cr。The following chemical analysis values (wt%): W, 6. 1; C, 0, 8, Mo, 5. 1  ;Cr.

4、Q、;Va、1. 8;残部のFeを有する高速工具鋼製の切削工具の全体 的処理は、15〜25 It m厚さの窒化層を形成するための窒化と、その後 の4μm厚さの耐摩耗性窒化チタン層の塗布とを含み、化学熱処理のみを通った 切削工具に比べて150〜300%、工具の耐摩耗性を強化する。4, Q,; Va, 1. 8; Whole cutting tool made of high speed tool steel with remaining Fe The main treatments include nitriding to form a nitride layer with a thickness of 15 to 25 m, followed by coating of a 4 μm thick wear-resistant titanium nitride layer and passed only through chemical heat treatment. Strengthens the wear resistance of tools by 150-300% compared to cutting tools.

図4の装置では、直流源37が負電位の供給によって処理上製品の設定温度範囲 内の維持を可能にする。このために、正電位の供給による製品5の予熱プロセス が終了したならば、2路スイツチ23を11位置へ切り替える、すなわち放電が アノード3からアノード22に移され、被処理製品の保持固定具4が、スイッチ 38によって、直流[38に接続する。この結果、高電圧の負電位が製品5に与 えられて、ガスプラズマのイオンを製品5の表面方向に加速させ、前記表面の真 空プラズマ処理、特に化学熱処理を実施する。In the apparatus shown in FIG. 4, the DC source 37 supplies a negative potential to control the set temperature range of the product during processing. Allows for maintenance within. For this, a preheating process of the product 5 by supplying a positive potential When the discharge is completed, the two-way switch 23 is switched to the 11th position, that is, the discharge is stopped. Transferred from the anode 3 to the anode 22, the holding fixture 4 for the product to be treated is switched 38 connects to the direct current [38. As a result, a high voltage negative potential is applied to the product 5. The ions of the gas plasma are accelerated toward the surface of the product 5, and the ions are accelerated toward the surface of the product 5. Carry out empty plasma treatment, especially chemical heat treatment.

以下に実施例には、本明細書で開示された方法であって図4の装置で実施された ものの有利性が例証されている。The following examples illustrate the methods disclosed herein performed in the apparatus of FIG. The advantages of this are illustrated.

製品5の表面の窒化を実施する。すなわち、塗膜を含む工具を提供する。このよ うな窒化手順は前記の塗膜を介して実施する。工具の基金属、すなわち、高速度 工具鋼への窒化チタン層の密着性が最も良好だからである。The surface of product 5 is nitrided. That is, a tool including a coating film is provided. This way The nitriding procedure is carried out through the coating described above. Base metal of the tool, i.e. high speed This is because the adhesion of the titanium nitride layer to the tool steel is the best.

たくさんの製品5、すなわち、切削工具用高速度工具鋼のチップは窒化する。Many products 5, ie chips of high speed tool steel for cutting tools, are nitrided.

該高速度工具鋼の化学組成は、重量%で、W 6. 1. C0,8,Mo 5 ゜1、Cr 4. 0. Va 1. 8を含み残部がFeからなる。The chemical composition of the high-speed tool steel is W6. 1. C0, 8, Mo 5 ゜1, Cr 4. 0. Va 1. 8 and the remainder consists of Fe.

図4の装置において、処理下チップ前置て4umの厚さの窒化チタン層で被覆す る。該被覆は、一体系カソード2によって生じた金属イオンが処理上製品5の表 面へ自由に行くことができるように開いているルーバーボードのスラットの手段 13で塗布して行う。その後、ルーバーボードのスラットの手段13を閉めて、 全部で10ツトのチップ20を、正電位で予熱して化学熱処理に暴露し、正電位 と浮動正電位との組み合わせ供給によって設定温度に維持する。処理パラメータ は以下の通りである。すなわち、作用ガス分圧 8X10−2Pa、真空アーク 放電電流 1.20A、アノード3.22とカソード2との間の電圧 60V、 処理下チップの温度 500℃、窒化時間 40分である。外のロットのチップ 20も正電位で予熱して化学熱処理に暴露し、負電位を処理上製品に供給するこ とによって設定温度に維持する。処理パラメータは以下の通りである。すなわち 、作用ガス分圧 8X10−2Pa、真空アーク放電電流 60A、アノード2 2とカソード2との間の電圧 60V、処理下チップの温度 500℃、源37 からチップに供給された負電圧 800V、窒化時間 40分である。2つのロ ットのチップを目視検査すると、第2のロットのチップの切削エツジが、窒化チ タン層の陰極スパッタリングをもたらす切削エツジでのイオンの流れの濃度によ て2mmまで窒化チタン塗膜が欠けていることが分かったものを、重量%で、C 0,36゜Si 0. 2. Mn 0. 5. Cr 1. 1を含み残部が Feからなる化学組成の鋼を旋削する処理に以下の切削速度と送りに従って使用 して試験した。In the apparatus of Figure 4, the chip under treatment is coated with a 4 um thick layer of titanium nitride in front of it. Ru. The coating allows metal ions generated by the monolithic cathode 2 to be removed from the surface of the product 5 during processing. The louvered board slats measure open to allow free access to the surface. 13 and apply it. Then, close the slat means 13 of the louver board, A total of 10 chips 20 were preheated at a positive potential and exposed to a chemical heat treatment. The set temperature is maintained by a combined supply with a floating positive potential. Processing parameters is as follows. That is, working gas partial pressure 8X10-2Pa, vacuum arc Discharge current: 1.20A, voltage between anode 3.22 and cathode 2: 60V, The temperature of the chip under treatment was 500°C, and the nitriding time was 40 minutes. outside lot chips 20 is also preheated at a positive potential and exposed to chemical heat treatment, and a negative potential is applied to the product during the process. and maintain the set temperature by The processing parameters are as follows. i.e. , working gas partial pressure 8X10-2Pa, vacuum arc discharge current 60A, anode 2 Voltage between 2 and cathode 2: 60V, temperature of chip under treatment: 500°C, source 37 The negative voltage supplied to the chip was 800 V, and the nitriding time was 40 minutes. two lo Visual inspection of the chips from the second lot reveals that the cutting edges of the chips from the second lot are nitrided. The concentration of ion flow at the cutting edge results in cathodic sputtering of the tan layer. It was found that the titanium nitride coating film was chipped up to 2 mm by weight percentage, and C 0.36°Si 0. 2. Mn 0. 5. Cr 1. Including 1 and the rest Used in the process of turning steel with chemical composition consisting of Fe according to the following cutting speed and feed: It was tested.

−切削速度 60m/分 −送り速度 0.63mm/rev −切削深さ 1mm 最初のものと比べて、正電位と負電位を組み合わせて処理したロフトのチップの 平均耐摩耗性(耐久性)は6.7倍も増大する。一方、負電位で処理したチップ の耐摩耗性は2.3倍増大する。-Cutting speed 60m/min -Feeding speed 0.63mm/rev -Cutting depth 1mm Compared to the first one, the lofted tip treated with a combination of positive and negative potentials. The average abrasion resistance (durability) increases by 6.7 times. On the other hand, the chip treated with negative potential The wear resistance of is increased by 2.3 times.

上で引用された実施例によれば、負電位の処理上製品への適用を含むルーチン手 順を用いて薄膜を備えた製品の化学熱処理は実際的ではないことが明らかである 。According to the examples cited above, routine procedures involving the application of a negative potential to the processing product It is clear that chemical heat treatment of products with thin films using .

図4の装置においては、製品5、すなわち、直径1.8mmのドリルを硬化を浮 動電位をそれに適用することによって実施した。全部で多数のドリル50を用い る。ドリルは、保持固定具4でクランプして、以下の処理パラメータで窒化する 。すなわち、窒素分圧 6.5x10−IPa、放電電流 120A、製品の温 度 500℃、ドリルを浮動電位下で480℃まで予熱する時間 12分、48 0℃での保持時間 12分である。In the apparatus of Fig. 4, product 5, i.e., a drill with a diameter of 1.8 mm, is hardened and floated. This was done by applying a potential to it. A total of 50 drills were used. Ru. The drill is clamped with a holding fixture 4 and nitrided with the following process parameters: . In other words, nitrogen partial pressure: 6.5x10-IPa, discharge current: 120A, product temperature: degree 500℃, time to preheat the drill to 480℃ under floating potential 12 minutes, 48 Holding time at 0°C is 12 minutes.

そのようにして処理したドリルを、重量%で、CO,36,Si O,2゜Mn  0. 5. Cr 1. 1を含み残部がFeからなる化学組成の鋼を以下の 処理条件で孔あけして試験した。The drill treated in this way had a weight percentage of CO, 36, SiO, 2°Mn 0. 5. Cr 1. 1 and the balance is Fe as follows: Holes were drilled and tested under treatment conditions.

一ドリルスピンドル速度 8430rpm−ドリルスピンドル回転当たりの送り の長さ 0.043mm−ドリル深さ =1mm ドリルの耐摩耗性の増大の平均は180%である。- Drill spindle speed 8430 rpm - feed per revolution of the drill spindle Length 0.043mm - Drill depth = 1mm The average increase in drill wear resistance is 180%.

図5の装置においては、カソード2とアノード3の間の真空アーク放電の開始に よって発生し直線パスに沿ってカソード2の作用領域12から進展する金属イオ ンは、室1の内部空間のコンパートメント18には入らない。In the apparatus of FIG. 5, at the beginning of the vacuum arc discharge between the cathode 2 and the anode 3, Therefore, the metal ions generated and propagating from the active area 12 of the cathode 2 along a straight path does not enter the compartment 18 of the interior space of the chamber 1.

図6の装置においては、金属−ガスプラズマのイオン流は180°に等しくカソ ード2の中心で頂点をもつ立体角の限界を超えることはない。それ故、金属は処 理上製品5上にほこない。In the apparatus of Figure 6, the ion flow of the metal-gas plasma is equal to 180°, with the cathode does not exceed the limit of a solid angle with its vertex at the center of code 2. Therefore, metals Theoretically, there is no difference in product number 5.

図7の装置においては、製品の真空−プラズマ処理を図7の点線で示された部分 を仮定しているカソード2で実施する。このような位置のカソード2を用いて、 カソードの材料からなる硬化塗膜の適用を1800の立体角によって境界をつけ られた内部空間で適度に効率的に実施する。In the apparatus shown in Figure 7, the vacuum-plasma treatment of the product is performed in the area indicated by the dotted line in Figure 7. This is carried out at cathode 2 assuming that Using cathode 2 in such a position, Bound the application of the cured coating of cathode material by a solid angle of 1800 be carried out reasonably efficiently in a limited internal space.

図8の装置においては、中空シリンダー44の内部46で電場をその軸に通常向 ける。端部45が一体系カソード2に向けられている(アノード22として作用 する)中空シリンダー44の中心孔51を有するディスク50があるためである 。アノードを囲むソレノイド49は軸的に対称な磁界を生み出す。In the apparatus of FIG. 8, the electric field is normally directed along its axis in the interior 46 of the hollow cylinder Let's go. An end 45 is directed towards the integral cathode 2 (acting as anode 22). ) This is because there is a disk 50 with a central hole 51 of the hollow cylinder 44. . A solenoid 49 surrounding the anode produces an axially symmetrical magnetic field.

従って、中空シリンダー44の内部46の電場と磁場はお互いに直角に向いてい る。Therefore, the electric and magnetic fields inside 46 of hollow cylinder 44 are oriented at right angles to each other. Ru.

互いにクロスしている半径方向の電場と軸方向の磁場におかれたガスプラズマで は方位角の電子ホール(Hall)電流が生ずることは常識である。電子パスが 延びその寿命がのびた電子ホール電流が出現し、それによって電子のイオン化容 量が増大しその結果としてガスのプラズマイオン化の程度が上がるからである。A gas plasma placed in a radial electric field and an axial magnetic field that cross each other. It is common knowledge that an azimuthal electron Hall current is generated. electronic pass An electron hole current with an extended lifetime appears, thereby increasing the ionization capacity of electrons. This is because the amount increases and, as a result, the degree of plasma ionization of the gas increases.

プラズマイオン化のこのような増大は以下の重大な結果を招く。This increase in plasma ionization has the following serious consequences.

−真空プラズマ処理のプロセスの強化につながるガスプラズマの活性度の増大と 一処理下製品を予熱しそして設定温度で維持するときに浮動電位を供給して実施 するのに利用できる加熱容量を増大させる、ガスプラズマへの真空アーク放電か ら移送された電気エネルギーの割合の増大、である。- Increased activity of gas plasma leading to enhanced vacuum plasma treatment process Performed by supplying a floating potential when preheating the product under treatment and maintaining it at the set temperature Vacuum arc discharge into a gas plasma increases the heating capacity available for an increase in the proportion of electrical energy transferred from

図8の装置では、重量%で、W6.1.C018,Mo 5. 1. Cr4、  0. Va 1.8を含み残部がFeからなる化学組成の高速度工具鋼からつ くった製品47を2種類の変法で窒化した。In the apparatus of FIG. 8, W6.1. C018, Mo 5. 1. Cr4, 0. Made of high-speed tool steel with a chemical composition of Va 1.8 and the remainder Fe. The resulting product 47 was nitrided using two different methods.

第1の変法によれば、製品47を電気を中断したソレノイド49で窒化する。According to a first variant, the product 47 is nitrided with an electrically interrupted solenoid 49.

すなわち、窒化手順は図1内至7の装置で実施したものと何ら変わってはいない 。In other words, the nitriding procedure is no different from that carried out in the apparatus shown in Figure 1 to 7. .

窒化プロセスのパラメータは以下の通りである。すなわち、窒素分圧 1.33 XIO−’Pa%真空アーク放電電流 60A1ソレノイド49の電流はカソー ド2とアノード22との間に80Vの電圧を確立するようなもの、15umの窒 化層を形成する時間は 12分である。The parameters of the nitriding process are as follows. In other words, the nitrogen partial pressure is 1.33 XIO-'Pa% Vacuum arc discharge current 60A1 Solenoid 49 current is cathode 15um of nitrogen such as to establish a voltage of 80V between the node 2 and the anode 22. The time for forming the layer was 12 minutes.

従って、図8の装置内のガス放電プラズマのクロスした電場と磁場の存在下にお いては真空プラズマ処理手順を強化する。Therefore, in the presence of crossed electric and magnetic fields of the gas discharge plasma in the apparatus of Figure 8, Enhance vacuum plasma treatment procedures.

図9の装置は、図8の装置によって処理された有利性をすべてもち、更に、耐摩 耗性塗膜を真空プラズマ処理された、特に、化学熱処理された製品の表面に適用 する処理能力を向上させた。この目的のために、スパッタリングターゲット52 (ディスク54)は適用される耐摩耗性塗膜の金属から作られている。高電圧の 負電位がスパッタリングターゲット52に適用されるときには、ガス放電プラズ マに向かって面しているスパッタリング表面57をイオン衝突を受けてスパッタ リングされる。スパッタリングされた材料を製品47上に堆積されて耐摩耗性塗 膜を形成うする。このような塗膜を適用するときには、作用ガスとしてアルゴン と窒素とからなるガス混合物を利用する。The device of FIG. 9 has all the advantages afforded by the device of FIG. Applying abrasive coatings to surfaces treated with vacuum plasma, especially chemical heat treated products. Improved processing capacity. For this purpose, the sputtering target 52 (Disk 54) is made of metal with an applied wear-resistant coating. high voltage When a negative potential is applied to the sputtering target 52, the gas discharge plasma The sputtering surface 57 facing toward the surface is sputtered by ion bombardment. Ringed. The sputtered material is deposited onto the product 47 to form a wear-resistant coating. Forms a film. When applying such coatings, argon is used as the working gas. and nitrogen.

従って、図9の装置は用いて、化学熱処理をし次に、製品47の耐摩耗性を上げ る硬化塗膜を施すという後硬化処理を実施することができる。Therefore, the apparatus of FIG. 9 is used to perform chemical heat treatment and then increase the wear resistance of the product 47. A post-curing treatment can be carried out in which a cured coating film is applied.

図10の装置は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を受けた製品に塗膜を適用 するプロセスを強化することができる。更に、厚さに関して塗膜のより均一な適 用を達成することができる。The device in Figure 10 applies a coating film to products that have undergone vacuum plasma treatment, especially chemical heat treatment. The process of Furthermore, a more uniform application of the coating in terms of thickness is achieved. purpose can be achieved.

該装置の具体的実施態様においては、真空アーク放電プラズマの正カラムがシリ ンダ−58の内部表面に沿って走る。前記放電の断面積は/リンダー58に沿っ てのバスウェイにわたってほぼ同じである。このとき、シリンダーの全長にわた ってその上に一定のイオン電流密度が備えられる。従って、均質な塗膜を7リン グー58の内部空間63に位置する長い大きさの製品47に長く確保する。In a specific embodiment of the apparatus, the positive column of vacuum arc discharge plasma is in series. runs along the interior surface of the conductor 58; The cross-sectional area of the discharge is / along the liner 58 It is almost the same across all busways. At this time, cover the entire length of the cylinder. A constant ion current density is provided thereon. Therefore, a homogeneous coating film with 7 phosphorus A long product 47 located in the internal space 63 of the goo 58 is secured for a long time.

ここで開示さねているこの装置の実施態様で実施される処理方法は、以下のパラ メータを特徴とする。すなわち、室内のアルゴン分圧 1.5X10−2Pa。The processing method carried out in the embodiment of this apparatus disclosed herein includes the following parameters: Features a meter. That is, the partial pressure of argon in the room is 1.5X10-2Pa.

放電電流 100 A、アノードとカソードとの間の電圧 2.45V、ターゲ ット上の電圧 1ooov、ターゲット52の回路の電流 14Aである。Discharge current: 100 A, voltage between anode and cathode: 2.45 V, target The voltage on the circuit is 1ooov, and the current in the circuit of target 52 is 14A.

チタン塗膜のターゲット52から50mm1llれた製品47への適用の速度は 、プラズマの電子流の方向で見たときにターゲット52のより低い位置におかれ た製品47に関しては3.2um/hである。The speed of application of the titanium coating film to product 47, which is 50 mm 1ll from target 52, is , located lower in the target 52 when viewed in the direction of plasma electron flow. Regarding product 47, it is 3.2 um/h.

ターゲット52の中心位置におかれた製品47に関しては3.7um/hである 。Regarding the product 47 placed at the center position of the target 52, it is 3.7 um/h. .

プラズマの電子流の方向で見たときにターゲット52のより高い位置におがれた 製品47に関しては3um/hである。lowered to a higher position than target 52 when viewed in the direction of plasma electron flow. Regarding product 47, it is 3 um/h.

従って、製品の軸に沿った最大被覆異質物は19%である。Therefore, the maximum coverage of foreign matter along the axis of the product is 19%.

図11と図12の装置は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を受けた製品47 ・\被覆適用のプロセスを実施し強化するのに適している。これは、ターゲット 52のスパッタリングの間のドロップ相のオンセットの所定の除外のためにその 厚さに関しては適用されている塗膜の量を増大できる可能性がある。これは、図 12に示されているターゲット52の構成の配置によって与えられる。お互いに 絶縁されたアーチ状のプレート66形態のターゲット52を用いると、その表面 におこるアーク放電の危険性を減らしその結果としてターゲット52のスパッタ リングの間に金属ドロップの出現する可能性を除く。The apparatus of FIGS. 11 and 12 is designed for use with products 47 subjected to vacuum plasma treatment, in particular chemical heat treatment. - Suitable for implementing and enhancing the process of coating application. This is the target 52 for the prescribed exclusion of the onset of the drop phase during sputtering. In terms of thickness, it is possible to increase the amount of coating applied. This is the figure 12 is given by the arrangement of the target 52 configuration shown in FIG. each other By using a target 52 in the form of an insulated arched plate 66, its surface Reduces the risk of arcing and consequent spatter on the target 52. Eliminates the possibility of metal drops appearing between rings.

別に、図11と図12の装置の操業は図10の装置に似ている。Otherwise, the operation of the apparatus of FIGS. 11 and 12 is similar to that of FIG.

図13の装置は、真空プラズマ処理、特に、化学熱処理を受けた製品への塗膜の 適用プロセスを実施し強化することが可能である。そして、適用されている塗膜 の密着性を加えることもできる。The apparatus shown in Figure 13 is suitable for applying vacuum plasma treatment, particularly to coatings on products that have undergone chemical heat treatment. It is possible to implement and strengthen the application process. And the coating film applied It is also possible to add adhesion.

源67からの加速ビームは、清浄化し活性化しそして前記表面を予熱するために 処理上製品5の表面上に向けられる。前記ビームは、その断面を横切る加速粒子 の束が高い均一密度を有することを特徴とする。その結果として、製品5の表面 を清浄にしそれを追加的に加熱する。これは、その後に施される塗膜の品質を向 上させる。An accelerated beam from source 67 is used to clean, activate and preheat the surface. The process is directed onto the surface of the product 5. The beam has accelerated particles across its cross section. The bundles are characterized by a high uniform density. As a result, the surface of product 5 clean and heat it additionally. This improves the quality of subsequent coatings. let it go up

加えて、真空アーク放電プラズマがらの電子にょる誘電製品の表面で放電が中性 となった正イオンのビーム及び/又はイオンの再放電からの速い中性分子のビー ムを用いて誘電製品を清浄にされかつ予熱される。In addition, the discharge becomes neutral on the surface of the dielectric product due to the electrons from the vacuum arc discharge plasma. a beam of positive ions and/or a beam of fast neutral molecules from the ion re-discharge. The dielectric product is cleaned and preheated using a vacuum cleaner.

本発明による装置によって実施されガス放電プラズマの製品のここて開示されテ コ処理方法用の広い範囲の種々の実施態様は、大規模の工業条件下において製品 の強力な真空プラズマ処理とそれに続く減圧(10210Pa)範囲で硬化塗膜 を適用することを可能とする。The presently disclosed technology of gas discharge plasma products carried out by the apparatus according to the invention A wide range of different embodiments for co-processing methods can be used to process products under large-scale industrial conditions. The coating film is cured by strong vacuum plasma treatment followed by reduced pressure (10210Pa). can be applied.

本発明による方法を実施するここで開示された装置では、処理上製品は効率的に 加熱され、その温度は正電位又は浮動電位をそれに適用しながら設定範囲で維持 される。処理上製品の表面の電子衝突は表面仕上げの処理品質に影響は及ぼさな い。すなわち、正電位下の真空プラズマ処理は、磨砕(grinding)及び 研磨(po I i sh ing)のような技術的手順は更には含まない。In the apparatus disclosed herein for carrying out the method according to the invention, the product is efficiently processed. heated and its temperature maintained within a set range while applying a positive or floating potential to it be done. Electron bombardment on the surface of the product during processing does not affect the processing quality of the surface finish. stomach. That is, vacuum plasma treatment under a positive potential can cause grinding and It does not further include technical procedures such as polishing.

電圧を処理上製品に適用することなく浮動電位下で真空プラズマ処理の強力なな 方法を実施する可能性は、3mm以下の直径のドリルのような小さい大きさの製 品の処理にとても重要である、処理上製品への電圧の適用によるそのようなエツ ジの表面に衝突する荷電粒子の濃度が増大するために、温度測定プロセスを真っ 先に実施するのが困難で製品の鋭いエツジの焼きなましを回避することが困難な 場合には、処理上製品の温度監視なしに該方法を実施することを可能とする。正 電位下で真空プラズマ処理の方法を実施すると、処理丁製品、すなわち、製品上 へのカソードスポットの開始された製品の表面に起こるアーク放電の危険性を除 外できる。これは、結局、真空プロセス処理の方法を製品の表面上でのカソード スポットの開始の危険性とは関係ない最適な割合で実施することを可能とする。The powerful nature of vacuum plasma processing under floating potential without applying voltage to the processing product The possibility of implementing the method is limited to small-sized products such as drills with a diameter of less than 3 mm. The application of voltage to the product during processing, which is very important in the processing of products, The temperature measurement process is directly interrupted due to the increased concentration of charged particles impacting the surface of the difficult to perform first and avoid annealing of sharp edges on the product. In some cases, it is possible to carry out the method without temperature monitoring of the processing product. Positive When carrying out the method of vacuum plasma treatment under potential, the treated product, i.e. Eliminates the risk of arcing occurring on the surface of the product where the cathode spot is initiated. It can be removed. This is ultimately the method of vacuum process treatment of the cathode on the surface of the product. This allows implementation at an optimal rate independent of the risk of spot initiation.

前記のスポットは前記表面のエロージョンの原因である。従って、真空プラズマ 処理方法の実施にかかる時間は短くなる。真空アーク放電のカソードスポットの 開始の恐れのために処理上製品を徐々に予熱する必要性はもはやないからである 。The spots are responsible for erosion of the surface. Therefore, vacuum plasma The time required to implement the treatment method is reduced. Vacuum arc discharge cathode spot Because there is no longer a need to gradually preheat the product during processing due to fear of starting .

−極性アークは浮動電位の処理上製品への適用下において該製品の表面に起こる 可能性があることは留意すべきである。しかしながら、このようなアークの出現 は、高い電圧の負電位の場合よりもかなりありそうもない。開示された方法に従 って処理された切削工具の耐久性は実質的に増大する。例えば、機械加工が困難 な鋼を旋削するのに用いた工具に関しては200−600%、ドリルに関しては 1000%以丁、ホブに関しては300%以下だけ増大する。- Polar arcs occur on the surface of a product under the application of a floating potential to the product It should be noted that this is a possibility. However, the appearance of such an arc is much less likely than for high voltage negative potentials. according to the disclosed method. The durability of cutting tools treated with this method is substantially increased. For example, difficult to machine 200-600% for tools used to turn steel, and 200-600% for drills. For 1000% cutting, the hob increases by less than 300%.

ここで開示された方法を実施する装置は高い信頼性を有することを特徴とする。The apparatus implementing the method disclosed herein is characterized by high reliability.

一体系カソードは300−400’Cまで加熱される。The monolithic cathode is heated to 300-400'C.

その上、ここで開示された方法を実施するのに使用する装置は、イオン化の程度 の高い抗って化学に活性であることを特徴と、それによって、硬化表層の形成時 間を短くできるガス状プラズマを生成することを可能とする。Moreover, the equipment used to carry out the methods disclosed herein has a high degree of ionization. It is characterized by its high resistance to chemical activity, thereby making it harden during the formation of the surface layer. This makes it possible to generate gaseous plasma that can be used for short periods of time.

ここで開示された方法を実施するのに使用する装置は、予熱し清浄にしそして化 学熱処理ををする手順を実施するのに加えて、ガス放電プラズマを開始する電子 の放出用に意図された真空アーク放電の一体系カソードが薄膜が被覆された気化 可能な金属の源として作用することもてきるので、薄膜被覆のプロセスも実施す ることができる。その方法は、作用ガスの同じ圧力範囲で実施される。例えば、 切削工具などの、すべての処理の結果として、その耐久性は150−300%も 増大する。The equipment used to carry out the methods disclosed herein must be preheated, cleaned and In addition to carrying out thermal treatment steps, electrons are used to initiate gas discharge plasmas. A monolithic cathode of a vacuum arc discharge intended for the emission of a thin film coated vaporizer Thin film coating processes are also carried out as it can act as a source of possible metals. can be done. The method is carried out in the same pressure range of the working gas. for example, As a result of all the processing, such as cutting tools, their durability is reduced by 150-300%. increase

工業上の適用性 ガス放電プラズマ下で製品の処理方法を実施するガス放電プラズマにおいて使用 する製品処理装置は、それらの耐摩耗性を増大させるために機械要素を硬化する ための機械工業、旋削工具、フライスカッター、ボブ、ドリル、ブローチ、ダイ セントのような種々の切削工具用の工具製造業、さらには、腐食性媒体で操業す る設備を製造する化学工業においてその用途を見いだすことができる。Industrial applicability Used in gas discharge plasma to carry out the processing method of products under gas discharge plasma Product processing equipment to harden mechanical elements to increase their wear resistance For mechanical industry, turning tools, milling cutters, bob, drills, broaches, dies Tool manufacturing industry for various cutting tools such as st. It can find use in the chemical industry, where equipment is manufactured.

f/ffi、8 Flolll FIU、12 フロントページの続き (31)優先権主張番号 5002528(32)優先臼 1991年9月11 日(33)優先権主張国 ソ連(SU) (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。f/ffi, 8 Froll FIU, 12 Continuation of front page (31) Priority claim number 5002528 (32) Priority mill September 11, 1991 Japan (33) Priority claim country: Soviet Union (SU) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE.

DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、SE)、 C3,H U、JP、 KR,PL、 US(72)発明者 グリゴリエヴ、セルゲイ・ニ カラエヴイッチ ロシア連邦103055.モスコー、ヴアッコヴスキ・プル 18−209 (72)発明者 メチル、アレクサンドル・セルゲーヴイッチ ロシア連邦143500.モスコヴスカヤ・オブル、イストラ、ウル・レニーニ ャ 1−DK, ES, FR, GB, GR, IT, LU, MC, NL, SE), C3, H U, JP, KR, PL, US (72) Inventors Grigoriev, Sergey Ni Karaevich Russian Federation 103055. Moscow, Vackovsky Pull 18-209 (72) Inventor Methyl, Alexander Sergeevich Russian Federation 143,500. Moskovskaya Oblu, Istra, Ur Lenini 1-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.アノード(3)と一体冷カソード(2)との間の真空アーク放電の開始と; 処理下製品(5)を作用温度までの主要予熱にさらし、作用ガス媒質中で設定温 度範囲内に製品(5)を維持することによる製品の真空プラズマ処理とを含む、 ガス放電プラズマ中での製品の処理方法において、アノード(3)と一体冷カソ ード(2)との間で、プラズマの金属一ガス段階とプラズマのガス段階(すなわ ち、ガス放電)とを特徴とする2段階真空アーク放電が開始され、前記段階の両 方が相互から単離され、後者の段階が真空アーク放電プラズマの金属一ガス段階 から分離された電子による作用ガスのイオン化によって確立されることを特徴と する方法。 2.真空アーク放電プラズマが10−2〜10Paの範囲内の低い作用ガス圧に おいて形成されることを特徴とする請求項1記載の方法。 3.製品(5)を作用温度までの主要予熱にさらし、設定温度範囲内に製品を維 持することによる製品(5)の真空プラズマ処理が真空アーク放電プラズマのガ ス段階において実施されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 4.処理下製品(5)を主要予熱にさらしながら、さらに方向性加速ビームによ って処理することを特徴とする請求項3に記載の方法。 5.窒素を作用ガスとして用いることを特徴とする請求項1又は2又は4に記載 の方法。 6.窒素を作用ガスとして用いることを特徴とする請求項3記載の方法。 7.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項1又は2又は4に記載の方法 。 8.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項3記載の方法。 9.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項5記載の方法。 10.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項1又は2又は4に記載の方 法。 11.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項3記載の方法。 12.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項5記載の方法。 13.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項1又は2又は4に記載の方法。 14.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項3記載の方法。 15.処理下製品(5)の作用温度までの主要予熱が製品(5)に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項5記載の方法。 16.中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項4又は6又は8又は9又は11又は12又は14又は15に記載の方法 。 17.中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項5記載の方法。 18.中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項7記載の方法。 19.中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項10記載の方法。 20.中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項13記載の方法。 21.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項1又は2又は4又は6又は8又は9又は11 又は12又は14又は15又は17又は18又は19又は20に記載の方法。 22.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項3記載の方法。 23.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項5記載の方法。 24.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項7記載の方法。 25.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項10記載の方法。 26.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項13記載の方法。 27.処理下製品(5)を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項16記載の方法。 28.処理下製品(5)に正電位を段階的に供給することを特徴とする請求項2 1記載の方法。 29.処理下製品(5)に正電位を段階的に供給することを特徴とする請求項2 2〜27のいずれかに記載の方法。 30.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項1又は2又は4又は6又は8又は9又は11 又は12又は14又は15又は17又は18又は19又は20に記載の方法。 31.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項3記載の方法。 32.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項5記載の方法。 33.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項7記載の方法。 34.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項10記載の方法。 35.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項13記載の方法。 36.処理下製品(5)を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項16記載の方法。 37.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項1又は2又は3又は6又は8又は9又は11又は12又は14又は15又 は17又は18又は19又は20に記載の方法。 38.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項3記載の方法。 39.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項5記載の方法。 40.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項7記載の方法。 41.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項10記載の方法。 42.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項13記載の方法。 43.処理下製品(5)の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項16記載の方法。 44.製品(5)上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品(5)から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項30記載の方法。 45.製品(5)上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品(5)から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項31〜36のいずれか又は請求項36〜43のい ずれかに記載の方法。 46.製品(5)上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品(5)から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項37記載の方法。 47.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項1又は2又は4又は28に記載の方法。 48.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項3記載の方法。 49.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項5記載の方法。 50.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項7記載の方法。 51.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項10記載の方法。 52.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項13記載の方法。 53.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項16記載の方法。 54.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項21記載の方法。 55.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項29記載の方法。 56.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項3記載の方法。 57.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項37記載の方法。 58.処理下製品(5)を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品(5)の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項45記載の方法。 59.処理下製品(5)の表面に塗膜を塗布すると同時に、真空アーク放置プラ ズマのガス段階の領域に磁界を発生させ、前記磁界の磁力線が真空アーク放電電 流の方向と直角をなす面に配置されることを特徴とする請求項47記載の方法。 60.処理下製品(5)の表面に塗膜を塗布すると同時に、真空アーク放電プラ ズマのガス段階の領域に磁界を発生させ、前記磁界の磁力線が真空アーク放電電 流の方向と直角をなす面に配置されることを特徴とする請求項48〜58のいず れかに記載の方法。 61.真空室(1)内の低圧の作用ガス媒質中に両方共が封入された、一体冷カ ソード(2)と主要アノード(3)とに電気的に結合した直流源(9)を含む、 ガス放電プラズマ中での製品の処理装置であって、真空アーク放電プラズマの金 属−ガス段階からの電子の分離を目的とした手段(13)を備え、前記手段が一 体冷カソード(2)の領域に存在し、一体冷カソード(2)によって生成される 金属イオンに対して不浸透性であることを特徴とする装置。 62.主要アノード(3)として処理下製品(5)を用いることを特徴とする請 求項61記載の装置。 63.処理下製品(5)がカソード(2)、電子分離手段(13)と付加的アノ ード(22)との間に挿入されるように、一体冷カソード(2)と電子分離手段 (13)とに対して配置された付加的アノード(22)と、アノード(3,22 )の両方と直流源(9)とに結合する2路スイッチ(23)とを備えることを特 徴とする請求項61又は62に記載の装置。 64.電子分離手段(13)がそれらの側面の一つ(15)によって一体冷カソ ード(2)に面し、他方の側面(15)によって主要アノード(3)に面する、 一組のV形プレートセット(14)として形成されることを特徴とする請求項6 1又は62に記載の装置。 65.電子分離手段(13)がそれらの側面の一つ(15)によって一体冷カソ ード(2)に面し、他方の側面(15)によって主要アノード(3)に面する、 一組のV形プレート(14)として形成されることを特徴とする請求項63記載 の装置。 66.電子分離手段(13)のV形プレートセット(14)が真空室(1)の壁 に対して往復運動可能であることを特徴とする請求項64記載の装置。 67.電子分離手段(13)の一組のV形プレート(14)が真空室(1)の壁 に対して往復運動可能であることを特徴とする請求項65記載の装置。 68.電子分離手段(13)がルーバーボードの形状に形成されることを特徴と する請求項61又は62に記載の装置。 69.電子分離手段(13)がルーバーボードの形状に形成されることを特徴と する請求項63記載の装置。 70.電子分離手段(13)が虹彩絞りとして形成され、その可動部分(25) が真空室(1)の長軸に沿ったそれらの重複帯において相互から間隔“a”だけ 離れて配置されることを特徴とする請求項61又は62に記載の装置。 71.電子分離手段(13)か虹彩絞りとして形成され、その可動部分(25) が真空室(1)の長軸に沿ったそれらの重複帯において相互から間隔“a”だけ 離れて配置されることを特徴とする請求項63記載の装置。 72.電子分離手段(13)が、主要アノード(3)に面した端部(40)と、 一体冷カソード(2)に極めて接近して配置された端部(41)とを有する、L 形ブランチ(39)として形成されることを特徴とする請求項61又は62に記 載の装置。 73.電子分離手段(13)が、主要アノード(3)に面した端部(40)と一 体冷カソード(2)に極めて接近して配置された端部(41)とを有する、L形 ブランチ(39)として形成されることを特徴とする請求項63記載の装置。 74.電子分離手段(13)が実際に真空室(1)の壁(43)であり、前記壁 が一体冷カソード(2)の領域に存在し、一体冷カソード(2)がその作用部分 (12)が前記壁43に面するように配置されることを特徴とする請求項61又 は62に記載の装置。 75.電子分離手段(13)が実際に真空室(1)の壁(43)であり、前記壁 が一体冷カソード(2)の領域に存在し、一体冷カソード(2)がその作用部分 (12)が前記壁(43)に面するように配置されることを特徴とする請求項6 3記載の装置。 76.電子分離手段(13)が真空室(1)の壁(61)に対して隙間“b”を 保って配置されたディスク(60)として形成されることを特徴とする請求項6 3記載の装置。 77.一体冷カソード(2)の作用部分(12)が電子分離手段(13)として 役立つ真空室(1)の壁(43)に対して180°を通して角度的に変位可能で あるように、一体冷カソード(2)が配置されることを特徴とする請求項74記 載の装置。 78.一体冷カソード(2)の作用部分(12)が電子分離手段(13)として 役立つ真空室(1)の壁(43)に対して180°を通して角度的に変位可能で あるように、一体冷カソード(2)が配置されることを特徴とする請求項75記 載の装置。 79.付加的アノード(22)が、その端部(45)が一体冷カソード(2)に 面し、その内部スペース(46)が処理下製品(47)を収容する中空シリンダ ー(44)として形成されることと、付加的アノード(22)を囲むソレノイド (49)と、中心孔(51)を有するディスク(50)とを備え、前記ディスク (50)が電子分離手段(13)と付加的アノード(22)の端部(45)との 間に、前記手段(13)と前記アノード(22)とに極めて接近して挿入され、 前記付加的アノード(22)と共軸に配置されることを特徴とする請求項63記 載の装置。 80.個々の直流源(55)の陰極に結合し、電子分離手段(13)と付加的ア ノード(22)との間に挿入されるスパッタリングターゲット(53)を備える ことを特徴とする請求項63記載の装置。 81.個々の直流源(55)の陰極に結合し、電子分離手段(13)と付加的ア ノード(22)との間に挿入されるスパッタリングターゲット(53)を備える ことを特徴とする請求項79記載の装置。 82.スパッタリングターゲット(52)が付加的アノード(22)と共軸に配 置されることを特徴とする請求項80記載の装置。 83.スパッタリングターゲット(52)が中心孔(53)を有するディスク( 54)として形成されることを特徴とする請求項82記載の装置。 84.付加的アノード(22)が環(59)として形成され、付加的アノード( 22)の環(59)の内部(62)の断面積がスパッタリングターゲット(52 )の中心孔(53)の内部の断面積に等しいことを特徴とする請求項82記載の 装置。 85.付加的アノード(22)が環(59)として形成され、付加的アノード( 22)の環(59)の内部(62)の断面積がスパッタリングターゲット(52 )の中心孔(53)の内部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項82記 載の装置。 86.スパッタリングターゲット(52)が中空シリンダー(58)として形成 され、中空シリンダー(58)の内部スペース(63)が実際にスパッタリング ターゲット(52)の中心孔(53)であることを特徴とする請求項84記載の 装置。 87.スパッタリングターゲット(52)が、相互に絶縁され、スパッタリング ターゲット(52)の中心孔(53)を形成するように円周状に配置された一組 のアーチ形プレート(66)として形成されることを特徴とする請求項84記載 の装置。 88.スパッタリングターゲット(52)が中空シリンダー(58)として形成 され、中空シリンダー(58)の内部スペース(63)が実際にスパッタリング ターゲット(52)の中心孔(53)であることを特徴とする請求項85記載の 装置。 89.スパッタリングターゲット(52)が、相互に絶縁され、スパッタリング ターゲット(52)の中心孔(53)を形成するように円周状に配置された一組 のアーチ形プレート(66)として形成されることを特徴とする請求項85記載 の装置。 [Claims] 1. initiation of a vacuum arc discharge between the anode (3) and the integral cold cathode (2); subjecting the product under treatment (5) to a primary preheating up to the working temperature and at a set temperature in the working gas medium; vacuum plasma treatment of the product by maintaining the product (5) within the range of between the metal-gas phase of the plasma and the gas phase of the plasma (i.e. A two-stage vacuum arc discharge characterized by A method characterized in that the two phases are isolated from each other and the latter phase is established by ionization of the working gas by electrons separated from the metal-gas phase of the vacuum arc discharge plasma. 2. Vacuum arc discharge plasma at low working gas pressure in the range of 10-2 to 10 Pa A method according to claim 1, characterized in that the method is formed in a. 3. Subject the product (5) to the main preheating to the working temperature and maintain the product within the set temperature range. Vacuum plasma treatment of the product (5) by holding the vacuum arc discharge plasma gas The method according to claim 1 or 2, characterized in that it is carried out in a step. 4. While the product under treatment (5) is subjected to main preheating, it is further subjected to a directional acceleration beam. 4. The method according to claim 3, wherein the method comprises: 5. 5. A method according to claim 1, characterized in that nitrogen is used as the working gas. 6. 4. Process according to claim 3, characterized in that nitrogen is used as working gas. 7. The main preheating of the product (5) under treatment to the working temperature supplies the product (5) with a positive potential. The method according to claim 1 or 2 or 4, characterized in that it is carried out by. 8. The main preheating of the product (5) under treatment to the working temperature supplies the product (5) with a positive potential. 4. A method according to claim 3, characterized in that it is carried out by: 9. The main preheating of the product (5) under treatment to the working temperature supplies the product (5) with a positive potential. 6. A method according to claim 5, characterized in that it is carried out by: 10. 5. The method according to claim 1 or 2 or 4, characterized in that the primary preheating of the product (5) to the working temperature is carried out by supplying the product (5) with a negative potential. Law. 11. 4. Process according to claim 3, characterized in that the primary preheating of the product (5) to the working temperature is carried out by supplying the product (5) with a negative potential. 12. 6. Process according to claim 5, characterized in that the main preheating of the product (5) to the working temperature is carried out by supplying the product (5) with a negative potential. 13. The primary preheating of the product (5) under treatment to the working temperature provides the product (5) with a floating potential. 5. The method according to claim 1, characterized in that the method is carried out by supplying the gas and is initiated by a gas-phase plasma of a vacuum arc discharge. 14. The primary preheating of the product (5) under treatment to the working temperature provides the product (5) with a floating potential. 4. The method as claimed in claim 3, characterized in that the method is carried out by supplying the gas and is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 15. The primary preheating of the product (5) under treatment to the working temperature provides the product (5) with a floating potential. 6. The method as claimed in claim 5, characterized in that it is carried out by supplying the plasma and is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 16. It is characterized by using a directional beam of neutral particles as a directional accelerated beam. The method according to claim 4 or 6 or 8 or 9 or 11 or 12 or 14 or 15. 17. It is characterized by using a directional beam of neutral particles as a directional accelerated beam. 6. The method according to claim 5. 18. It is characterized by using a directional beam of neutral particles as a directional accelerated beam. 8. The method according to claim 7. 19. It is characterized by using a directional beam of neutral particles as a directional accelerated beam. 11. The method according to claim 10. 20. It is characterized by using a directional beam of neutral particles as a directional accelerated beam. 14. The method according to claim 13. 21. Claim 1 or 2 or 4 or 6 or 8 or 9 or 11 or 12 or 14 or 15 or 17, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. or the method described in 18 or 19 or 20. 22. 4. Method according to claim 3, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 23. 6. Process according to claim 5, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 24. 8. Method according to claim 7, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 25. 11. Method according to claim 10, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 26. 14. Method according to claim 13, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 27. 17. Method according to claim 16, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a positive potential. 28. 22. Method according to claim 21, characterized in that the product under treatment (5) is supplied with a positive potential in stages. 29. 28. A method according to any one of claims 2 to 27, characterized in that the product under treatment (5) is supplied with a positive potential in stages. 30. Claim 1 or 2 or 4 or 6 or 8 or 9 or 11 or 12 or 14 or 15 or 17, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. or the method described in 18 or 19 or 20. 31. 4. Method according to claim 3, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 32. 6. Method according to claim 5, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 33. 8. Method according to claim 7, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 34. 11. Method according to claim 10, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 35. 14. Method according to claim 13, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 36. 17. Method according to claim 16, characterized in that the product under treatment (5) is maintained within a set temperature range by supplying it with a negative potential. 37. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. Claim 1 or 2 or 3 or 6 or 8 or 9 or 11 or 12 or 14 or 15 or is the method described in 17 or 18 or 19 or 20. 38. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 4. The method as claimed in claim 3, characterized in that it is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 39. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 6. A method according to claim 5, characterized in that it is initiated by a gas-phase plasma of a vacuum arc discharge. 40. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 8. Method according to claim 7, characterized in that it is initiated by a gas-phase plasma of a vacuum arc discharge. 41. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 11. The method as claimed in claim 10, characterized in that it is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 42. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 14. The method according to claim 13, characterized in that the plasma is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 43. Maintaining the product under treatment (5) within a set temperature range is carried out under the supply of a floating potential. 17. The method according to claim 16, characterized in that the plasma is initiated by a gas phase plasma of a vacuum arc discharge. 44. Claim characterized in that when an arc discharge interruption occurs on the product (5), the negative potential is removed from the product (5) under treatment and at the same time the power supply to the gas phase of the vacuum arc discharge plasma is stopped. The method described in 30. 45. Claim characterized in that when an arc discharge interruption occurs on the product (5), the negative potential is removed from the product (5) under treatment and at the same time the power supply to the gas phase of the vacuum arc discharge plasma is stopped. Any one of 31 to 36 or claims 36 to 43 The method described in any of the following. 46. Claim characterized in that when an arc discharge interruption occurs on the product (5), the negative potential is removed from the product (5) under treatment and at the same time the power supply to the gas phase of the vacuum arc discharge plasma is stopped. 37. The method described in 37. 47. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 1 or 2 or 4 or 28. 48. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method described in claim 3. 49. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method described in claim 5. 50. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method described in claim 7. 51. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 10. 52. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 13. 53. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 16. 54. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 21. 55. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 29. 56. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method described in claim 3. 57. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 37. 58. The coating film is applied to the surface of the product (5) after the product (5) is maintained within a set temperature range in the gas phase of the vacuum arc discharge plasma. The method according to claim 45. 59. At the same time, a coating film is applied to the surface of the product under treatment (5), and a vacuum arc storage plate is applied. A magnetic field is generated in the region of Zuma's gas phase, and the magnetic field lines of the magnetic field generate a vacuum arc discharge voltage. 48. A method according to claim 47, characterized in that it is arranged in a plane perpendicular to the direction of flow. 60. At the same time a coating film is applied to the surface of the product under treatment (5), a vacuum arc discharge plate is applied. A magnetic field is generated in the region of Zuma's gas phase, and the magnetic field lines of the magnetic field generate a vacuum arc discharge voltage. Any one of claims 48 to 58, characterized in that it is arranged in a plane perpendicular to the direction of flow. The method described in 61. An integral cooling chamber, both enclosed in a low-pressure working gas medium in the vacuum chamber (1). Apparatus for processing products in a gas discharge plasma, comprising a direct current source (9) electrically coupled to a sword (2) and a main anode (3), the apparatus comprising: means (13) for the purpose of separating electrons from the gaseous phase, said means being A device characterized in that it is impermeable to metal ions present in the region of the body-cooled cathode (2) and produced by the integrally cooled cathode (2). 62. A claim characterized in that the treated product (5) is used as the main anode (3). 62. The device according to claim 61. 63. The product under treatment (5) is connected to a cathode (2), an electronic separation means (13) and an additional anode. an additional anode (22) arranged relative to the integral cold cathode (2) and the electronic separation means (13) to be inserted between the anode (3,22) and the anode (3,22); and a two-way switch (23) coupled to both the DC source (9) and the direct current source (9). 63. The device according to claim 61 or 62, wherein the device comprises: 64. The electronic separation means (13) are connected to the integral cold cassette by one of their sides (15). Claim 6 1 or 62, characterized in that it is formed as a set of V-shaped plates (14), facing the main anode (3) by the other side (15). The device described in. 65. The electronic separation means (13) are connected to the integral cold cassette by one of their sides (15). 64. Device according to claim 63, characterized in that it is formed as a set of V-shaped plates (14) facing the main anode (3) by the other side (15). 66. 65. Device according to claim 64, characterized in that the V-shaped plate set (14) of the electron separation means (13) is reciprocatable relative to the wall of the vacuum chamber (1). 67. 66. Device according to claim 65, characterized in that the set of V-shaped plates (14) of the electron separation means (13) are reciprocatable with respect to the walls of the vacuum chamber (1). 68. 63. Device according to claim 61 or 62, characterized in that the electronic separation means (13) are formed in the form of a louvered board. 69. 64. Device according to claim 63, characterized in that the electronic separation means (13) are formed in the form of a louvered board. 70. It is noted that the electron separating means (13) is formed as an iris diaphragm, the movable parts (25) of which are arranged at a distance “a” from each other in their overlapping bands along the long axis of the vacuum chamber (1). 63. A device according to claim 61 or 62. 71. It is assumed that the electron separating means (13) is formed as an iris diaphragm, the movable parts (25) of which are arranged at a distance "a" from each other in their overlapping bands along the long axis of the vacuum chamber (1). 64. The apparatus of claim 63, characterized in that: 72. The electronic separation means (13) comprises an L-shaped branch (40) having an end (40) facing the main anode (3) and an end (41) arranged in close proximity to the integral cold cathode (2). Claim 61 or 62, characterized in that it is formed as: equipment. 73. Electron separation means (13) are aligned with the end (40) facing the main anode (3). 64. The device according to claim 63, characterized in that it is formed as an L-shaped branch (39) with an end (41) arranged in close proximity to the body-cooled cathode (2). 74. The electron separating means (13) is actually the wall (43) of the vacuum chamber (1), said wall being in the area of the integral cold cathode (2), the integral cold cathode (2) being its active part (12) is arranged so as to face the wall 43. is the device described in 62. 75. The electron separating means (13) is actually the wall (43) of the vacuum chamber (1), said wall being in the area of the integral cold cathode (2), the integral cold cathode (2) being its active part (12) 64. Device according to claim 63, characterized in that it is arranged so as to face the wall (43). 76. Device according to claim 63, characterized in that the electron separation means (13) are formed as a disk (60) arranged with a gap "b" relative to the wall (61) of the vacuum chamber (1). . 77. The integral cold cathode (2) is angularly displaceable through 180° with respect to the wall (43) of the vacuum chamber (1) serving as the electron separation means (13). Claim 74, characterized in that (2) is arranged. equipment. 78. The integral cold cathode (2) is angularly displaceable through 180° with respect to the wall (43) of the vacuum chamber (1) serving as the electron separation means (13). Claim 75, characterized in that (2) is arranged. equipment. 79. An additional anode (22) is a hollow cylinder whose end (45) faces the integral cold cathode (2) and whose internal space (46) accommodates the product under treatment (47). - (44), a solenoid (49) surrounding an additional anode (22), and a disk (50) having a central hole (51), said disk (50) having an electron separation means ( 13) and an end (45) of the additional anode (22), inserted in close proximity to said means (13) and said anode (22) and coaxial with said additional anode (22). Claim 63, characterized in that: equipment. 80. Coupled to the cathode of each direct current source (55), the electronic separation means (13) and an additional a 64. The device according to claim 63, characterized in that it comprises a sputtering target (53) inserted between the node (22). 81. Coupled to the cathode of each direct current source (55), the electronic separation means (13) and an additional a 80. Device according to claim 79, characterized in that it comprises a sputtering target (53) inserted between the node (22). 82. A sputtering target (52) is arranged coaxially with the additional anode (22). 81. The device of claim 80, wherein: 83. 83. Device according to claim 82, characterized in that the sputtering target (52) is formed as a disk (54) with a central hole (53). 84. The additional anode (22) is formed as a ring (59), the cross-sectional area of the interior (62) of the ring (59) of the additional anode (22) being equal to the cross-section of the interior of the central hole (53) of the sputtering target (52). 83. A device according to claim 82, characterized in that the area is equal to the area. 85. The additional anode (22) is formed as a ring (59), the cross-sectional area of the interior (62) of the ring (59) of the additional anode (22) being equal to the cross-section of the interior of the central hole (53) of the sputtering target (52). Claim 82, characterized in that the area is larger than the area. equipment. 86. Claim 84, characterized in that the sputtering target (52) is formed as a hollow cylinder (58), the internal space (63) of the hollow cylinder (58) actually being the central hole (53) of the sputtering target (52). The equipment described. 87. The sputtering target (52) is formed as a set of arcuate plates (66) insulated from each other and arranged circumferentially to form a central hole (53) of the sputtering target (52). 85. The device of claim 84, characterized in that: 88. Claim 85, characterized in that the sputtering target (52) is formed as a hollow cylinder (58), the internal space (63) of the hollow cylinder (58) actually being the central hole (53) of the sputtering target (52). The equipment described. 89. The sputtering target (52) is formed as a set of arcuate plates (66) insulated from each other and arranged circumferentially to form a central hole (53) of the sputtering target (52). 86. The device of claim 85, characterized in that:
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