[發明專利]磁控濺射與多弧離子鍍復合式真空鍍膜方法

無效

• 申請號: 200810011607.4
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN101307428A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 戴今古;張世偉;徐成海;郭賽南
• 申請（專利權）人: 玉環縣金源比特科技發展有限公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/58;C23C14/54
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明涉及真空鍍膜技術領域，特別涉及一種采用磁控濺射(鍍鎳)與多弧離子鍍(鍍鉻)復合式真空鍍膜機在銅基底上鍍制鎳鉻復合膜的方法。

背景技術

在銅基底上鍍制防腐蝕耐摩擦的硬質膜層，用于工業生產，產品用量大而廣。較為典型的產品如在銅制水暖件上鍍制鎳、鉻復合膜層。傳統鍍膜工藝為水電鍍方法。但是，水電鍍工藝過程中的廢水排放到環境中，造成嚴重的環境污染，危害到人類的生存與健康。

利用真空鍍膜方法代替水電鍍方法制備防腐蝕、耐摩擦的鎳鉻膜層，是一種很有發展潛力的環保型替代技術。但是現有的鍍膜機主要是停留在單一工藝原理鍍膜機，比如相同的靶結構用相同材料的靶材或不同材料的靶材來實現單一膜層的鍍制。單一工藝原理的鍍膜機和鍍膜方法在生產中無法滿足多工藝角度的真空鍍膜工藝的要求。

發明內容：

針對現有真空鍍膜工藝單一等問題，本發明提供一種采用磁控濺射與多弧離子鍍復合式真空鍍膜機在銅基底上鍍制鎳鉻復合膜的方法。

本發明方法所使用的鍍膜機是磁控濺射與多弧離子鍍復合式真空鍍膜機(見專利申請號：200820013189.8)。該機真空鍍膜室體壁上安裝有磁控濺射鎳靶和電弧離子鍍鉻靶兩種靶源，能夠實現被鍍工件一次裝爐完成鍍制鎳、鉻兩種膜層。

本發明在銅材基底上采用磁控濺射方法鍍制鎳膜，然后采用多弧離子鍍方法鍍制鉻膜，在同一臺鍍膜機上連續生產。

銅基材料上鍍鎳鉻復合膜的工藝過程如下：

(1)預處理：待鍍件依次用清水清洗，然后在丙酮中超聲波清洗清除有機污染物，再用超聲波去離子水清洗去除殘余丙酮，最后用無水乙醇清洗后烘干；

(2)裝爐與離子轟擊：1)打開總電源、冷卻水、工控機和氣瓶，開啟維持用機械泵，同時聯通擴散泵電源對其預熱0.5～1.5h；2)對真空室放氣后打開真空室門；3)將清洗好的工件裝到工件架上，再將工件架掛到真空室內部的工件架轉盤上，然后關閉真空室門；4)打開粗抽泵和預抽閥，對真空室抽真空，當氣壓達到1Pa以下時，關閉預抽閥和粗抽泵，打開擴散泵上面的主閥，對真空室抽真空，直至真空室內的壓力低于本底真空2.5×10^-3Pa；5)關小抽氣閥開度，打開質量流量計開關和進氣閥，向真空室內充入工作氣體氬氣，調節質量流量計的流量，使氣壓調節到0.5～5Pa范圍內；6)，打開負偏壓電源，將負偏壓調至500～1000V范圍，對工件進行離子轟擊輝光清洗，同時啟動加熱器對待鍍件烘烤加熱；7)當工件溫度達到200～500℃且離子清洗完畢后，關閉加熱器電源和質量流量計，打開抽氣閥，繼續抽真空至2.5×10^-2Pa；

(3)鍍制鎳膜層：關小抽氣閥開度，打開質量流量計，再向真空室充入Ar氣，調節質量流量計的流量，至磁控濺射鍍膜所需工作壓力0.05～5Pa范圍，開啟磁控濺射靶擋板，打開磁控濺射電源，逐漸加大電壓，直至起輝，待起輝穩定后，將工件架旋轉，調解濺射電壓與電流值，電壓范圍-225～-475V，電流0.05～0.5A，同時打開負偏壓電源，調至所需電壓值0～-250V，進行鍍膜，當膜層達到預定厚度或達到設定的鍍膜時間后，鍍膜結束，關閉磁控濺射靶電源和磁控濺射靶擋板；

(4)鍍制鉻膜層：再次調節質量流量計的流量，使真空室壓力達到電弧鍍所需工作壓力0.1～5Pa范圍，打開多弧電源進行引弧，開啟電弧靶擋板，將電壓、電流調到合適范圍(10～20V，20～200A)，同時打開負偏壓電源，調至所需電壓值-100～-300V，進行鍍膜，工作時轉動工件架，當膜層達到預定厚度或達到設定的鍍膜時間后，鍍膜結束，關閉電弧靶擋板和電弧靶電源；

(5)出爐與后處理：關閉抽氣閥，對真空室體充入氮氣或干燥空氣，控制壓力在10³Pa以下，為工件降溫至80℃以下，真空室放大氣后開門，工件出爐、下架、檢驗、包裝，本批次工件鍍膜工藝流程結束，轉回步驟(2)進入下一批次工件的加工流程或轉向步驟(6)；

(6)停機：關閉真空室門，開預抽機械泵和預抽閥，對真空室抽真空至20Pa以下時，關閉預抽閥和真空計，同時關擴散泵電源，擴散泵的水冷系統需待擴散泵冷卻后停水，然后關閉制冷機，充氣瓶，總電源，工作結束。

采用本發明的方法：

1.能夠在銅基底材料上鍍制鎳、鉻復合膜層，其產品質量達到銅制水暖件防腐耐磨涂層的要求，可以完全替代傳統的水電鍍工藝方法，消除環境污染；

2.可以一次處理裝爐，完成全部鍍膜過程，簡化了工藝流程；

3.可以實現批量化、高效率、無環境污染的生產加工。