Ионноплазменное, электронно-лучевое и термическое напыление

Оборудование и технологии для электронно-лучевой и ионно-плазменной обработки материалов

Производственно-коммерческая фирма "Sumy Electron Optics" (SEO) работает в области создания научно-исследовательского оборудования и вакуумной техники для различных областей науки и техники.

Используя современную комплектацию, новые технологии и собственные программные продукты фирма SEO осуществляет следующие виды деятельности:

• Проектирование и изготовление вакуумных электронно-лучевых установок для сварки и плавки по ТЗ заказчика.
• Проектирование и изготовление вакуумных установок ионно-плазменного нанесения покрытий различными методами: электронно-лучевым (EB-PVD), электро-дуговым (Arc-PVD), магнетронным распылением (MS), ионно-лучевым (IBAD по ТЗ заказчика.
• Проектирование и изготовление вакуумных установок для ионно-плазменного азотирования деталей машин. Модернизация промышленных установок НШВ-28.7/6-И1, НШВ-9.18/6-И2 и др.
• Проектирование и изготовление вакуумных установок для нанесения оптических покрытий (просветляющих, интерференционных и др.).
• Модернизация вакуумного ионно-плазменного оборудования (установки электродугового и магнетронного напыления) – Булат-6, Булат-3, ННВ-6.6, МАП-1, ВУ-2М, ВУ-2МБС и др.
• Изготовление узлов к вакуумным установкам ионно-плазменного нанесения (катодные узлы, магнетроны, ионные источники, натекатели газов и проч.)

Вакуумные установки ионно-плазменного нанесения покрытий обеспечивают нанесение функциональных износо-, жаро-, эрозионно-, кавитационно- и коррозионно-стойких покрытий на детали машин, нанесение наноструктурных износостойких покрытий на инструмент: резцы, сверла, том числе и мелкоразмерные (∅ до 1 мм), пуансоны, штампы, плунжера и т.п.

Производимое вакуумное оборудование проектируется и изготовляется в полном соответствии с современными требованиями, предъявляемыми к промышленным вакуумным установкам. Это современная элементная база и наиболее полная реализация технологических возможностей оборудования за счет автоматизации техпроцесса.

Способность подстроиться под требования заказчика – важное достоинство нашей компании. Мы готовы предложить решения, точно соответствующие спецификациям заказчика, включая уникальные инженерные разработки.

В наше оборудование могут быть интегрированы практически любые решения для формирования тонких пленок и покрытий, при этом мы можем использовать лучшие комплектующие от лидеров рынка, будь то устройства автоматизации или вакуумные компоненты. Выбор комплектации – за заказчиком.

Все вакуумные установки снабжены автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП), которая прошла многолетнюю промышленную отработку в условиях различных серийных производств. Это позволяет решать типовые задачи АСУТП - проведение техпроцесса по заданной программе, диагностика оборудования, отработка аварийных ситуаций, создание и архивация рабочих протоколов, а также, работать и в «ручном режиме».

Применение этой системы обеспечивает стабильность и повторяемость свойств и характеристик напыляемых покрытий и азотированных изделий от партии к партии отвечающие современному мировому уровню.

Особенно следует отметить, что мы сами разрабатываем программное обеспечение для своих установок. Если большинство конкурентов заказывают ПО на стороне, что замедляет его отладку и доработку и повышает стоимость, то мы всегда комплектуем оборудование оптимальными по надежности и функциональности программными средствами.

В случае модернизации оборудования, мы выполняем не просто восстановление, а глубокую модернизацию установок напыления. Устаревшие и выработавшие ресурс компоненты заменяются, включая электронику, электротехническое оборудование, отдельные технологические модули. От старой установки остается, фактически, только станина.

Оборудование комплектуется современным программным обеспечением, и по своим возможностям почти не уступает новым моделям того же класса, при этом экономия для заказчика очень существенна: стоимость восстановленного оборудования может быть в 2 - 3 раза ниже, чем нового с сопоставимыми характеристиками. На восстановленные установки предоставляется гарантия.

Поставка оборудования может включать услуги по обучению персонала Заказчика и технологическому сопровождению оборудования.

Ниже в приложении приведена информация, иллюстрирующая некоторые разработки установок ионно-плазменного и электронно-лучевого напыления.

Установка нанесения покрытий SEO–TECH серии МАП

Назначение установки

Установка предназначена для нанесения многокомпозитных конденсированных, диффузионных и конденсировано-диффузионных покрытий на деталях авиационной техники.

Область применения установки: производственные линии ремонтного предприятия авиадвигателей и турбин.

Оборудование SEO–TECH модернизи¬рованной установки для нанесения покрытий МАП соответствует действующей технической документации К115, обязательным требованиям государственных стандартов: «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности» ГОСТ 12.2.003-91; «ССБТ. Оборудование производственное. Общие эргономические требования» ГОСТ 12.2.049-80.

Устройство установки

Для осуществления технологического процесса нанесения покрытий установка снабжена:

• вакуумной камерой с приводными механизмами;
• системой вакуумной;
• системой охлаждения;
• системой пневматической;
• пультом управления;
• шкафом силовым.

Комплект поставки

Вакуумная установка SEO-TEC LАВ

Назначение установки

Установка предназначена для проведения напылительных процессов в вакууме путем термических испарений металлов и их оксидов.

Установка используется в научно­исследовательских лабораториях и производственных участках с мелкосерийным производством.

Система управления обеспечивает:

• ВКЛ\ВЫКЛ питания установки, а так же контроль и управление всеми системами и устройствами;
• Возможность откачки вакуумной камеры и напуска воздуха в ручном и автоматическом режиме;
• Контроль и индикацию на мониторе процесса откачки и вакуума в контрольных точках;
• Управления током испарителей;
• Откр.\Закр. заслонки испарителя;
• Управление скоростью подачи в лодочку испаряемого вещества;
• Управление приводом перемещения подложки и ее позиционирования над выбранным испарителем;
• Управление температурой нагревателей подложки .
• Контроль и индикацию температуры подложки;
• Программирования технологических режимов их запоминание и воспроизведение;
• Ведение протокола технологических процессов и их запоминания с возможностью дальнейшего просмотра.

В состав установки SEO-TEC входит:

1. Вакуумная камера

   Предназначенна для проведения технологического процесса в вакууме в составе:
   • поддон с системой охлаждения, термоиспарителями, устройствами подачи вещества для испарения, токовводами и откачным фланцем;
   • средняя часть со смотровым окном Ø60 мм, маскодержателем, подложкодержателем, нагревателем подложки;
   • верхний фланец с механизмом перемещения подложки, измерителем температуры подложки разъема для ввода/вывода электросигналов.

2. Вакуумная система

   На базе турбомолекулярного насосо и сухого форвакуумного насоса типа SCROL, что обеспечивает безмаслянную откачку рабочего объема.

3. Подложкодержатель

   Представляет собой сменный носитель, позволяющий размещение пластины с габаритами 50×50×3 мм и быстрой ее замене. Имеет устройство вращения подложки с механизмом подвода подложки под испаритель (один из 4)

4. Система нагрева подложек с нагревательным элементом

   Нагревательный элемент должен обеспечивать прогрев образцов до температуры не менее 500°С и возможность контроля температуры нагревательного элемента во время процесса напыления.

5. Блок термоиспарителей

   Содержит четыре термических испарителя и маскодержатель. Каждый испаритель содержит заслонку прямого испарения с электромехани­ческим приводом и охлаждаемый экран для предотвращения боковых испарений.

6. Устройство крепления масок (маскодержатели)

   Позволяет размещение 4 пластин (масок) с габаритами 50×50×3 мм. Маски используются для формирования форм напыляемой структуры на подложке в едином технологическом цикле.

7. Устройство виброподачи распыляемого вещества (гранулы)

   Содержит емкость для засыпки вещества и электромеханический вибрирующий привод для подачи вещества с регулируемой скоростью к лодочке термоиспарителя.

8. Блок гермовводов

   Состоит из герметического вакуумного фланца, на котором установлены электрические вакуумные вводы (герморазъёмы) электросигналов в камеру.

9. Система управления

   Включает в себя в себя:
   • ПК (ноутбук)
   • Блок питания и управления
   • Программное обеспечение SEO ТЕСН Control (Свидетельство о регистрации авторского права NO 27337) с ведением протокола технологических процессов и их запоминания с возможностью дальнейшего просмотра

Оборудование SEO-TEC-INit для ионного азотирования

SEO-TEC-INit - это оборудование для химико-термической обработки с целью значительного улучшения качества деталей машин, инструмента, штамповой и литьевой оснастки, путём придания ей большей прочности, износостойкости и долговечности.

Ионное азотирование (ИА) может использоваться на производстве взамен газового азотирования, жидкостного азотирования в соляных ваннах, в некоторых случаях вместо цементации, а также ТВЧ-закалки. Основные преимущества ИА:

• сокращение продолжительности обработки в 2-5 раз, как за счет снижения времени нагрева и охлаждения садки, так и за счет уменьшения времени изотермической выдержки;
• сокращению трудоёмкости изготовления изделий из-за существенного уменьшения (или полного исключения) объёма шлифовальных работ;
• сокращение расхода электроэнергии в 1,5-3 раза.

Основными потребителями оборудования и технологии ионного азотирования являются автомобильные, тракторные, судостроительные и судоремонтные, машино- и станкостроительные заводы по производству сельскохозяйственной техники, насосного и компрессорного оборудования, шестерен, подшипников, алюминиевых профилей, энергетических установок и др.

Режим азотирования продолжается 0.1 - 20 часов в зависимости от конструкторско-технологических требований и эксплуатационных свойств упрочняемых изделий.

По окончанию изотермического насыщения, детали остывают в разряженной атмосфере рабочего или инертного газа. В случае необходимости, можно проводить медленное охлаждение в плазме с уменьшенной мощностью. При достижении температуры 150 °C, камера открывается и детали охлаждаются.

Технологический процесс полностью автоматизирован. Регулирование всех основных параметров процесса осуществляется главным контроллером. В случае аварии, например короткое замыкание в камере, повышенная температура стенки камеры или израсходование рабочего газа и т.д., контроллер остановит процесс и включит световой и звуковой сигнал.

Основные преимущества ионного азотирования

Преимущества ионного азотирования по сравнению с традиционным газовым азотированием:

• Процесс экологически чистый, безотходный и соответствует всем санитарно-гигиеническим требованиями;
• Резкое снижение себестоимости за счёт сокращения электроэнергии в 2-4 раза, рабочих газов в 50-100 раз, времени обработки в 3-10 раз;
• Регулируемое строение и оптимизация свойств азотированных покрытий, имеющих более высокую твёрдость, износостойкость и антикоррозионность;
• Расширенный диапазон температур насыщения ( 450-600°С );
• Лучшее качество слоя за счёт снижения хрупкости, равномерного развития и отсутствия микродефектов;
• Минимальное изменение размеров и сохранение исходной чистоты поверхности, что исключает дополнительную мехобработку азотированных деталей;
• Исключается необходимость предварительной депассивации деталей из нержавеющих сталей;
• Простые и дешевые способы предохранения деталей при местном азотировании;
• Высокая воспроизводимость и стабильность процесса и его полная автоматизация управления и контроля;
• Возможность получения только диффузионного упрочненного слоя, без нитридной зоны для режущего и штампового инструмента и деталей, работающих при знакопеременных нагрузках в условиях изнашивания при высоких давлениях;
• В зависимости от целей обработки, возможно получение слоя с монофазным нитридом Fe₄N (γ’-фаза) или слоя с монофазным нитридом Fe₂-3N (ε-фаза), обеспечивающих высокую сопротивляемость коррозии и прирабатываемость трущихся поверхностей для деталей, работающих на износ.

ПКФ "SUMY ELECTRON OPTICS" осуществляет проектирование, изготовление и поставку установок ионного азотирования (ИА) для упрочнения стальных, чугунных и титановых деталей методом импульсного ионного азотирования.

Для реализации процесса упрочняющей обработки деталей путем ИА нами разработан ряд моделей установок ИА, удовлетворяющих разнообразным запросам наших клиентов и обеспечивающих полную автоматизацию процесса формирования азотированного слоя путём программного управления параметрами процесса.

Основу установки ИА составляют рабочая камера, газо-вакуумный блок, стойка управления и питания.

Установка вакуумная SEO-EB TEC

Установка предназначена для нанесения покрытия на оптические поверхности методом резистивного и электронно-лучевого испарения диэлектриков, полупроводников и металлов с одновременным контролем толщины покрытия.

Установка обеспечивает возможность нанесения многослойных ахроматических покрытий на оптических деталях, а также металлических, однослойных просветляющих, интерференционных зеркальных, фильтрующих и других для различных областей спектра.

Установка состоит из: рабочей камеры, откачного поста на базе ТМН, форвакуумного агрегата, электрооборудования для питания и управления вакуумной системой и технологическими системами.

Вакуумная установка серии SEO-ТЕС MS

Вакуумная установка для нанесения многофункциональных нанокомпозитных покрытий из сплавов Zr, Ti, Cr методом реактивного осаждения при магнетронном распілениее в режиме DC/PULSE

Установка SEO-ТЕС MS предназначена для нанесения защитных и функциональных покрытий толщиной 10-25 мкм из мнокомпонентных материалов, включая специальные сплавы или нанокристаллические композиты, а также металлические , оксидные, нитридные, карбидные и др. типы покрытий на изделия различного назначения , изготовленные из сталей и титановых сплавов, в частности лопатки ГТД

Программное обеспечение с функциями:

• автоматический режим откачки;
• ручной режим откачки;
• отображение мнемосхемы режимов работы и всех параметров системы управления установки на экране монитора;
• программирование режимов напыления и их воспроизведение;
• блокировка работы установки при возникновении аварийных ситуаций и некорректной работе систем установки.

Установка серии SEO-EBPVD TEC для нанесения керамических покрытий

Электронно-лучевая установка SEO-EBPVD ТЕС предназначена для нанесения керамических слоев теплозащитных покрытий (ТЗП) для защиты от высокотемпературной газовой коррозии лопаток ротора турбин ГПД из стабилизированного диоксида циркония.

Такие покрытия позволяют увеличить ресурс лопаток в 3-5 раз. Область применения установки: лаборатории и производственные участки ионно-плазменных и газотермических покрытий.

В состав установки входят:

1. Водоохлаждаемая камера в составе:
• модуль загрузки с механизмом перемещения образцов
• модуль нагрева с нагревателем резистивного типа {возможен нагрев пушкой) и системой контроля температуры
• модуль напыления с механизмом вращения образцов, тиглем и механизмом подачи испаряемого штабика
2. Вакуумная система на базе диффузионного паромасляного насоса
3. Электронно-лучевая пушка
4. Стробоскопическое смотровое окно
5. Шкаф управления с высоковольтным источником питания пушки
6. Система охлаждения камеры, тигля и пушки
7. Пневмосистема для обеспечения работы привода подачи образцов и элементов вакуумной системы
8. Система подачи газов

Программа управления обеспечивает:

• автоматический и ручной режим управления вакуумной системой;
• отображение мнемосхемы вакуумной системы на экране монитора;
• программирование и воспроизведение режимов напыления;
• контроль безаварийной работы установки

Вакуумная установка серии SEO-ТЕС ArcPVD/MS ионно-плазменного напыления

Вакуумная установка серии SEO-TEC ArcPVD/MS предназначена для нанесения защитных и функциональных покрытий толщиной 0.5-50 мкм из многокомпонентных материалов , включая специальные сплавы или нанокристаллические композиты, а также металлические, оксидные, нитридные, карбидные, карбонитридные, оксикарбидные и др. типы покрытий с использованием дуальных магнетронных и дуговых испарителей.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УСТАНОВКИ: лаборатории вакуумного напыления исследовательских и производственных предприятий.

В состав установки входят:

1. Технологическая стойка:
• стойка питания;
• распределительная система подачи воды;
• вакуумная камера;
• блок ионной очистки;
• дуальные магнетроны;
• дуальные дуговые испарители;
• нагреватель;
• карусель;
• затвор дисковый;
• турбомолекулярный насос;
• пневматические клапана форлинии;
• вакуумные датчики;
• система напуска газов.
2. Стойка системы управления
3. Вакуумный откачной пост
4. Пневмосистема

Программа управления обеспечивает:

• автоматический и ручной режим управления вакуумной системой;
• отображение мнемосхемы вакуумной системы на экране монитора;
• отображение показании датчиков на экране монитора;
• отобтражение органов управления на экране монитора;
• независимое управление токами испарителеи;
• независимое управление Откр/Закр экранами испарителей;
• независимое управление температурой нагревателя;
• независимое изменение температуры (нагревателя)
• программирование и воспроизведения режимов напыления;
• блокирвку работы установки при аварийных ситуациях.