CN2290608Y - 旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机 - Google Patents
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Abstract
一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机,在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源。主要由镀膜室、工件转架、旋转磁控柱状弧源、进气系统、弧源电源、烘烤加热源、引弧针系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体,永磁体在靶管内作旋转运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布,并沿柱弧靶面扫描。旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机有立式结构、卧式结构、箱式结构。设备结构简单操作简便。适于镀氮化钛涂层。应用于超硬涂层刀具和钛金精饰品等领域。
Description
本实用新型涉及一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机。属于等离子体表面气相沉积技术。应用于机械、纺织、宇航、首饰、建筑装璜等领域，尤其适用于沉积氮化钛等精饰层。
现有技术中，多弧离子镀膜机中安装的弧源，有的采用直径60mm-100mm棒状金属材料做弧源靶材的小弧源，如CN89200748.6、CN94207535.8等，有的采用长度400mm-1500mm，宽度120mm-300mm的矩形板状大弧源。如CN90100946.6等，这类弧源多安装在镀膜室壁上，工件转架与弧源一般相距100mm-250mm，即工件居中安放，镀膜室空间利用率低。而且每个镀膜室中需要安装几个到几十个这类小弧源或大弧源。由于每个弧源配有一个弧电源，一个引弧针和一套电路控制系统，而且还需要在镀膜室壁上加工出多个法兰孔，以安装小弧源或大弧源。使得这类多弧离子镀膜机的结构复杂、操作繁琐、设备的故障率大、镀膜质量不稳定。
现有技术中的柱状弧源多弧离子镀膜机中，所采用的柱状弧源内安装环状或柱状永磁体，永磁体沿柱弧轴向往复运动，如CN91230847.8.CN 91105730.7其电弧弧斑呈环状，沿柱弧轴向往复运动，以实现靶面的均匀烧蚀和沿柱弧长度方向的镀膜均匀性。这种柱状弧源，由于弧斑一般呈直径70mm左右的细光环，使镀膜室内的等离子体密度低，而且弧斑光环从下运动到上方才能沿柱弧长度方向镀一次膜，镀膜沉积速率低。
本实用新型的目的是提供一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，它使多弧离子镀膜机的结构简化、操作简便、镀膜厚度均匀区大、设备故障率低、膜层质量稳定。
本实用新型是这样实现的。在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源，一台镀膜机中只安装一个旋转磁控柱状弧源。只配一个弧电源，一个引弧针和一套电路控制系统。所采用的旋转磁控柱状弧源直径50mm-100mm，长度200mm-2000mm。由管状金属材料做靶材，靶管中安装数根条形永磁体，永磁体在柱弧靶管内做旋转运动。电弧引燃后，同时有数根电弧燃烧，弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布，并沿柱弧靶面扫描、一台镀膜机只需一个柱弧源便可以实现镀膜室内沿柱弧源长度方向镀膜厚度的均匀性，由于旋转磁控柱状弧源安装在镀膜室中央，为保持工件和弧源之间相距100mm-250mm，工件自转轴可以向镀膜室壁推移，每个工件盘尺寸加大，工件装载量增多，镀膜室空间利用率大，生产效率高。由于镀膜室中只安装一个旋转磁控柱状弧源，只需要一台弧电源，一个引弧针和一套电路控制系统，因此本实用新型的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机的设备结构简单、操作简便、故障率低镀膜质量稳定。
本实用新型的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，主要由镀膜室(1)、工件转架(2)、旋转磁控柱状弧源(3)、进气系统(4)、弧源电源(5)烘烤加热源(6)、引弧针系统(7)，真空系统(8)，工件偏压电源(9)组成。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机结构的第1个实施利简图
图2是本实用新型旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机结构的第2个实施例简图
图3是本实用新型旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机结构的第3个实施例简图。其中a为正视图，b为顶视图
在图1中，镀膜机为立式结构，旋转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)顶部的中央。镀膜室(1)的结构可以是立式钟罩型，立式开门型、也可以是立式开盖型。真空系统(8)的接口位于镀膜室(1)的底部、也可以位于镀膜室(1)的侧壁。工件转架(2)在柱弧源(3)的周围作公自转运动、也可以作公转运动、自转运动或不动 每个柱弧源配一个弧电源，一个引弧针系统，一套电路控制系统。靠近镀膜室(1)内壁处安装烘烤加热源(6)一般采用管状加热器。进气系统(4)位于镀膜室(1)的顶部、也可以安装在镀膜室(1)的底部或侧壁。工件接工件负偏压电源(9)的负极
在图2中、镀膜机为卧式结构，转转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)端面的中央，工件转架(2)在柱弧源(3)周围作自转运动、也可以作公转运动或公自转运动，也可以不动。镀膜室(1)的结构可以是一端开门，也可以是两端开门。真空系统(8)的接口位于镀膜室(1)的顶部或一侧每个弧源配一个弧电源、一个引弧针系统、一套电路控制系统。靠近镀膜室(1)内壁处安装烘烤加热源(6)、一般采用管状加热器。进气系统(7)位于镀膜室(1)的端部，也可为位于镀膜室(1)的下部。
在图3中，镀膜机为箱式结构，其中a为正视图，b为顶视图。旋转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)的顶部，一台镀膜机可以安装1个-5个柱弧源，每个柱弧源配一个弧电源、一个引弧针系统，一套电路控制系统。工件转架分立在柱弧源的两侧作往复运动或直线运动、也可以围绕弧源(3)作旋转运动。镀膜室(1)的结构可以是箱式结构两端开门，也可以是一端开门真空系统(8)的接口位于镀膜室的上部、也可以位于镀膜室的侧壁。一台镀膜机可以安装1个-多个真空系统。在工件之间、也可以在靠近镀膜室内壁处安装烘烤加热源(6)，一般采用管状加热器。进气系统(4)位于镀膜室的顶部、也可以位于镀膜室(1)的侧壁。本实施例适用于镀板状工件。
本实用新型的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机与现行技术的主要区别在于所采用的弧源是旋转磁控柱状弧源(3)，柱状弧源与工件转架长度相近，在镀氮化钛时，选用钛管做靶材在镀膜过程中，首先将镀膜室的真空度抽至1×10-1Pa，对工件进行烘烤加热，工件上施加50-1000V负偏压，开动工件旋转机构，通入氩气，真空度在1×10-3 Pa-1Pa之间，用引弧针引燃旋转磁控柱状弧源，钛离子在工件负偏压作用下对工件进行离子轰击净化和加热到这预定温度后，改通氮气，便可获得氮化钛涂层。达到一定厚度之后，停弧源、气源、偏压电源、停五件旋转机构，工件在真空条件下冷却。由于只开一个旋转磁控柱状弧源，弧斑又与柱弧源等长，便可以实现工件转架从上到下的均匀镀膜。可以省去多个弧源、多个引弧针系统、多套电路控制系统。镀膜室壁不必加工出多个安装平面弧源的法兰孔。设备结构简单，故障率低。操作者只需开启一个弧源，关心一个弧源的工作情况，不必开动多个弧源，盯着多个弧源的工作状况，不必担心因某个弧源熄灭而影响膜层的质量和膜层的均匀性，操作简便。由于工件自转轴向镀膜室壁推移，工件自转盘增大，工件装载量增多，镀膜室空间利用率大，生产效率高。
Claims (5)
1.一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，主要由镀膜室(1)、工件转架(2)、旋转磁控柱状弧源(3)、进气系统(4)、弧源电源(5)、烘烤加热源(6)、引弧针系统(2)、真空系统(8)、工件偏压电源(9)组成，其特征在于，在镀膜室(1)中央安装旋转磁控柱状弧源(3)，一台镀膜机只安装一个柱弧源，只配一个弧电源，一个引弧针和一套电路控制系统。
2.根据权利要求1.所述的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，其特证在于，在镀膜室(1)中央安装一个旋转磁控柱状弧源(3)，所采用的旋转磁控柱状弧源的直径50mm-100mm，长度200mm-2000mm，由管状金属材料做靶材，靶管中安装数根条形永磁体，永磁体在柱弧靶管内做旋转运动，电弧引燃后，同时有数根电弧燃烧，弧斑沿呈线状沿柱弧靶全长分布，并沿柱弧靶面扫描。
3.根据权利要求1.所述的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，镀膜机为立式结构，旋转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)顶部的中央，镀膜室(1)的结构可以是立式钟罩型、立式开门型、也可以是立式开盖型，工件转架(2)在柱弧源的周围作公自转运动、也可以作公转运动、自转运动或不运动。
4.根据权利要求1.所述的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，镀膜机为卧式结构，旋转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)端面的中央，工件转架(2)在柱弧源周围作自转运动，也可以作公转运动或公自转运动，也可以不动，镀膜室(1)的结构可以是一端开门、也可以是两端开门。
5.根据权利要求1.所述的旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，镀膜机为箱式结构，旋转磁控柱状弧源(3)安装在镀膜室(1)的顶部，一台镀膜机可以安装1个-5个柱弧源，工件转架(2)分立在柱弧源的两侧作往复运动或直线运动，也可以围绕柱弧源作旋转运动，镀膜室的结构可以是箱式两端开门，也可以是一端开门。
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