[發明專利]用于粉體顆粒表面鍍膜的對靶磁控濺射裝置及鍍膜方法

無效

• 申請號: 201110427553.1
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN103160795A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 曹瑞軍;林晨光;林中坤
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉茵

技術領域

本發明涉及一種粉體顆粒表面鍍膜工藝，具體涉及適用于動態磁控濺射鍍膜的真空鍍膜裝置及方法。

背景技術

隨著科學技術的進步和新材料產業的迅速發展，人們對粉體性能的要求也相應不斷提高。通過物理、化學、機械等方法對粉體材料表面或界面進行處理，可以提高或者改變粉體材料的性能，滿足新材料、新工藝和新技術發展的需要。其中，表面鍍膜技術是應用最多的粉體表面處理技術。

粉體顆粒表面鍍膜的方法主要有化學鍍、電鍍、真空濺射鍍、真空蒸鍍、化學氣相沉積和溶膠-凝膠法等。采用化學鍍、電鍍、溶膠-凝膠法等化學方法鍍膜，所獲粉體表面薄膜不均勻、致密性差、純度低，表面膜層的材料體系受限制，由于要采用化學藥劑也容易造成環境污染。采用真空濺射鍍膜(以下簡稱“濺射鍍”)、真空蒸發沉積鍍膜(以下簡稱“蒸鍍”)等物理方法不需要采用化學藥劑，所獲粉體表面薄膜純度高且不存在環境污染，受到越來越多的應用。

采用濺射鍍和蒸鍍等物理方法時，為了在粉體表面獲得均勻性好的薄膜，需要讓每個顆粒在薄膜生長時都有等同機會充分暴露其表面，并且盡可能使粉體顆粒表面各方向的靶材濺射出物質的沉積概率相等。專利CN1718845A、專利CN101798677A和專利CN201665704U公開了一種采用立軸式超聲波振動樣品臺的粉體顆粒磁控濺射鍍膜方法。該方法單次處理量小，僅能滿足科研和實驗室需要。專利CN101082120A公開了一種粉體表面進行鍍膜的工藝及設備。其通過使粉體在錐形漏斗中做螺旋運動，以達到粉體顆粒在濺射場中的均勻暴露。該設備鍍膜的厚度相對比較固定，難已調整且只有一個靶材不能實現共濺射。專利CN101805893A提供了磁控濺射用的臥軸滾筒式樣品臺，其包括超聲波震動機構和篩網等，其鍍膜均勻且鍍膜厚度容易調整，但其結構比較復雜，且只能單方向濺射鍍膜。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本發明提供一種粉體顆粒表面鍍膜的對靶磁控濺射裝置及其鍍膜方法，該技術可以在粉體顆粒表面會鍍上一層均勻的薄膜，并可以同時濺射兩種膜材料。

為實現上述目的，本發明包括如下技術方案：

一種用于粉體顆粒表面鍍膜的對靶磁控濺射裝置，該裝置包括真空室、兩端開口的滾筒、兩個帶限位斜面的支撐輥、電機及調速裝置、兩個磁控濺射靶架和濺射電源；其中，該支撐輥與電機及調速裝置相連，各支撐輥軸向水平、相互平行且位于相同水平高度；該滾筒軸向水平放置在支撐輥上，滾筒內裝載粉體顆粒和/或與粉體相同材質的研磨球；該兩個磁控濺射靶架分別置于該滾筒的兩端開口外側，靶架上放置靶材，靶材的軸心與滾筒軸向對齊；該真空室與真空抽氣裝置連接，真空室上設置觀察窗和放氣閥，該滾筒、支撐輥和靶架置于真空室中。

如上所述的裝置，其中，該滾筒的開口處邊緣可向內側傾斜形成斜面，傾斜角度θ為120～160度，滾筒開口處的內徑d₁＝d₂/3～3d₂/4，其中，d₂為滾筒內徑。

如上所述的裝置，其中，該支撐輥的長度與滾筒長度相同，其限位斜面的傾斜角度與所述滾筒的開口處邊緣斜面的傾斜角度θ相同。

如上所述的裝置，其中，該支撐輥的外徑d₃＝(d₂+δ)/2～3(d₂+δ)/2，δ為滾筒的壁厚，支撐輥的限位斜面寬度b₁＝b₂/3～b₂，b₂為滾筒開口處的斜面寬度。

如上所述的裝置，其中，該滾筒的內壁上均勻地設有肋片，肋片的走向與滾筒軸向平行，肋片的數量為4～12個，肋片的高度h＝d₂/25d₂/5，肋片的寬度a＝h/6～h。

如上所述的裝置，其中，該濺射靶架與滾筒開口處之間的距離為3cm～20cm。

如上所述的裝置，其中，該支撐輥的表面涂覆一層防滑涂層。

另一方面，本發明包括應用如上所述的裝置對粉體顆粒表面鍍膜的方法，包括如下步驟：

A.打開真空室，將粉體顆粒與研磨球放入滾筒中，滾筒置于支持輥上；

B.將所需靶材安裝在靶架上，并將靶的軸心與滾筒的軸心對齊；

C.關閉真空室，打開真空抽氣裝置，將真空室的真空抽到1×10^-4Pa～8×10^-3Pa；

D.向真空室充入氬氣，用質量流量計控制流量，保證濺射時真空室工作氣壓為0.2Pa～2Pa；