Brevet FR2512270A1 — publié le 19830304

A CATHEOD Cu;SO; d J 3 BL POUR &Vi APHAT Mi R D i LL 2 UX A ARC g L Ci RIQUE L'invention se rapporte aux dispositifs à plasma d'arc sous vide destinés à obtenir des revêtee cnts multi- composants et, plus précisément, à une cuthode consom- mable pour évaporateur de métaux à arc électrique d'un dispositif à plasma d'arc sous vide. Pour obtenir un revêtement multicomposant on installe, dans les dispositifs à plasma d'arc sous vide connus, plusieurs évaporateurs à arc électrique, chacun d'eux ccmprenant une cathode consam,ble constituée en un seul métal, ou un seul évapo- rateur comprenant plusieurs cathodes consaomables constituées en métaux différents Le nombre de cathodes dans l'évaporateur à arc électrique correspond au nombre de composants du revêtement multicomposant à obtenir Les métaux de catnodes consommables ont des valeurs différentes de la chute de potentiel cathodique. Dans les dispositifs à plasma d'arc sous vide connus, on obtient un revêtement multicomposant régulier en augmentant le nombre de cathodes consomnables constituées en métaux différents L'augmentation du nombre de cathodes consommables rend l'évaporateur de métaux à arc électri- que plus compliqué. On connaft un évaporateur à arc électrique (voir le certificat d'auteur URSS n O 426540) pour obtenir un revêtement multicomposant, lequel évaporateur comprend une anode, des cathodes consommables, une électrode d'a morçage, un systôme magnétique et un support. Les cathodes consommables sont réalisées en métaux différents et sont installées suivant une circonférence sur un bout du corps de l'évaporateur à arc électrique. Sur une des cathodes consommables, on obtient une tache cathodique qui se déplace, à l'aide d'un champ magné- tique de configuration en arc, suivant la circonférence sur laquelle sont disposées les cathodes consommables Les métaux constitutifs des cathodes consoamables s'évaporent à tour de rôle, et un courant de plasma métallique se condense sur le support on formant un revêtement multicomposant. Le rovatou-ont multicomposant obtonu n'cc L pas suf'- -2 - fisamnent régulier parce qu'on observe, dans l'évaporateur à arc électrique, une évaporation successive de cathodes consommables. On peut obtenir un revêtement multicomposant régulier à l'aide d'un évaporateur de métaux à arc électrique (voir le certificat d'auteur URSS no 368807) comprenant une anode, plusieurs cathodes consommables, des électrodes d'amorçage, un système magnétique et un support. Les cathodes consommables sont proches les unes des, autres Les métaux des cathodes consommables ont des valeurs différentes de la chute de potentiel cathodique. Le nombre des cathodes correspond au nombre de compo- sants du revêtement multicomposant à obtenir Chaque cathode consommable possède une électrode d'amorçage et une source d'alimentation. A l'aide d'électrodes d'amorçage on obtient, simultané- ment,des taches cathodiques sur les faces de travail des cathodes consommables Un champ magnétique régulier permet de confondre les courants de plasma métallique, d'intensité maximale, provenant de toutes les cathodes consommables. Les métaux de cathodes consommables s'évaporent simul- tanément et se condensent sur le support en formant un re- vêtement multicomposant régulier. Cependant, cet évaporateur de métaux, du type à arc électrique, possède autant de sources d'alimentation que de cathodes consommables, ce qui le rend sensiblement plus compliqué. L'invention vise à créer une cathode consommable com- posée de métaux différents permettant d'obtenir un revête- ment multicomposant régulier et de simplifier l'évaporateur de métaux à arc électrique. Selon l'invention, la cathode consamnable pour évaporateur de métaux à arc électrique est caractérisée en ce qu'elle est constituée par plusieurs couches de métaux ayant des va- leurs différentes de la chute de potentiel cathodique,lesdites couches étant disposées dans l'ordre de diminution de la valeur de la chute de potentiel cathodique à partir de l'axe géométrique de la cathode consommable vers sa -3- périphérie. Cette cathode consomable permet d'obtenir des rc- vêtemcnts dont le nombre de composants est égal au nombre de couches de métaux présenté par la cathode consommable. Cette cathode consommable fonctionne sur une seule source d'alimentation et à l'aide d'une seule électrode d'aior- çage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence à un dessin non limitatif annexé représentant schématiquement une cathode consom- mable selon l'invention pour évaporateur de métaux à arc électrique. L'évaporateur de métaux à arc électrique comprend une cathode consommable 1, installé dans une chambre à vide 2 qui sert d'anode et un support 3 recevant le revete- ment multi-composant. La cathode consommable 1 est réalisée à partir de deux couches 4 et 5 de métaux ayant des valeurs différentes de la chute de potentiel cathodique. Les couches 4 et 5 de métaux sont serrées'étroite,ent l'une à l'autre et sont disposées dans l'ordre de diminu- tion de la valeur de la chute de potentiel cathodique à partir de l'axe géométrique de la cathode consommable 1 vers sa périphérie. La cathode consommable 1 est installée dans un corps 6 réalisé à partir d'un métal non magnétique Le corps 6 porte un solénoïde 7. La cathode consommable 1 et la chambre à vide 2 sons connectées à une source d'alimentation 8 de courant continu. Une électrode 9 d'amorçage, installée sur un élément céramique 10 près de la surface latérale 11 de la cathode consommable 1, sert à déclencher une décharge en arc dans l'évaporateur de métaux à arc électrique. L'électrode d'amorçage 9 et la cathode consommable 1 sont connectées à une source 12 d'impulsions de haute ten- sion, destinée à exciter une décharge par impulsions entre -4 - l'électrode d'amorçage 9 et la cathode consommable 1. La référence 13 montre la face de travail Le la-catiiode coiasouimable 1. L'évaporateur de métaux à arc électrique, muni de la cathode consommable décrite plus haut, fonctionne de la manière suivante. Pour obtenir une décharge d'arc, on brancue la source d'alimentation 8 de courant continu. Le solénoide 7 crée un champ magnétique qui retient la tache cathodique sur la face de travail 13 de la cathode consommable 1. On excite, à l'aide de la source 12 de haute tension impulsive, une décharge par impulsions entre l'électrode d'amorçage 9 et la surface latérale 11 de la cathode 1 et on obtient une tache cathodique. La tache cathodique se met en dérive sous l'effet de lignes de force du champ magnétique, qui forment un angle aigu avec la surface latérale 11 de la cathode conrsommable 1, et arrive sur la face de travail 13 de la cathode con- sommable 1 La tache cathodique se déplace sur la face de travail 13 de la cathode consommable composée a sous l'effet de la valeur de la chute de potentiel cathodique de la couche 4 de métal et de l'angle aigu formé par les lignes de force magnétiques avec la surface de la cathode consommable 1 Le temps de séjour de la tache cathodique sur chaque couche 4, 5 de métal est identique et est fonc- tion de la valeur et de la configuration du champ magné- tique. L'évaporation de la cathode consommable composée 1 permet la formation d'un revêtement régulier à deux composants. Le pourcentage de composants du revêtement est fonc- tion de l'épaisseur des couches 4 et 5 de métal. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. -5- REVENDICATION Cathode consommable pour évaporateur de métaux à arc électrique, caractériséaen ce qu'elle comprend plusieurs couches ( 4, 5) de métaux ayant des valeurs de la chute de potentiel cathodique différentes, les- dites couches ( 4, 5) étant disposées dans l'ordre de diminution de la valeur de la chute de potentiel catho- dique à partir de l'axe géométrique de la cathode consommable ( 1) vers la périphérie de cette dernière.