[實用新型]一種設有中心電極的真空鍍膜室

有效

• 申請號: 201320178475.0
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN203200334U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李燦民
• 申請（專利權）人: 合肥永信信息產業股份有限公司
• 主分類號: C23C14/22
• 分類號: C23C14/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及鍍膜領域，具體地說是一種對各種絕緣材質和導電材質的工件內外表面進行鍍膜的等離子鍍膜設備。

技術背景

等離子全方位離子沉積(PIID)技術是一種對工件表面進行改性的技術，它是將工件表面施加脈沖直流或者純直流，工件表面釋放電子與真空室內的氣體發生碰撞，產生了等離子體，帶正電的離子和被激活的分子在工件表面成膜。

改進前的PIID鍍膜設備內不設有中心電極，可以從圖1(圖1為改進后的鍍膜設備)了解其基本工作原理，將被鍍工件11置于真空室2內，通過人機控制系統6開啟抽氣系統7后，將真空室內的氣壓抽至10-4Pa以下(由真空檢測系統1測量)，開啟充氣系統3，向真空室充入Ar氣，調整氣體流量和擋板的角度，使氣壓基本穩定在4～5Pa。并在工件上施加高壓脈沖電壓(～-6KV)，脈沖電源系統5另一端接真空壁，真空壁作為陽極接地。由于工件表面聚集了大量的自由電子，且氣壓滿足輝光放電的氣壓工作區間，此時，工件表面不斷向真空室內釋放電子，在加速到真空壁的過程中，電子與Ar原子發生碰撞使其電離，高能量的電子造成了Ar原子大量電離，加之一個電子會與Ar原子產生多次碰撞，此時，整個真空室內部都充滿了等離子體，因工件表面的電子能量最高，造成其表面等離子體強度更高，到真空壁附近逐漸衰減。電子經過多次碰撞后，能量消失殆盡，靠近真空壁附近最終被真空壁(陽極)捕獲，形成回路。電離后的Ar+帶正電，受到工件(帶負電)的吸引而加速，在加速過程中可能會與其他原子(離子)發生多次碰撞，但不影響最終的結果，工件表面受到加速后的Ar+的轟擊，表面的氧化物和雜質被刻蝕，實現了工件表面的等離子體清洗，Ar+從工件表面獲得電子后恢復到基態。一般而言，等離子清洗這一過程需要1-2小時。和等離子清洗原理相似，工件經清洗完畢后，在不降低電壓的情況下，向真空內直接充入碳氫氣體等，電子轟擊這些氣體分子將其電離，和Ar氣不同的是，帶正電的這些離子轟擊到工件表面，獲得電子后不會變成氣體脫離表面(Ar氣則直接脫離工件表面)，而是以固態的形式直接沉積下來，形成了碳氫涂層，也就是類金剛石涂層，其中含有30％左右的固態氫，因此比金剛石韌性高，硬度能達到金剛石的25-30％。

在隨后改進的工藝上，使用了金屬網罩將工件包圍鍍膜，這種工藝的優勢在于：(1)可以實現高速率鍍膜；(2)可以在陶瓷、玻璃、橡膠等絕緣材料表面沉積類金剛石膜；(3)可以獲得結合力很好的類金剛石膜；(4)可以實現復雜工件的內外表面同時鍍膜。

在試驗和工業化生產過程中發現，上述技術仍然有缺陷，即在鍍膜過程中打火現象并不能完全消除，其主要原因是金屬網罩提高了真空罐內部的溫度，高溫下高密度的等離子體仍然會產生電荷累積產生打火。打火的原因通常有兩種，其一是電荷積累，當工件表面加載高壓負脈沖后，高真空狀態下電子會從工件表面溢出，與真空室內的氣體分子發生碰撞產生等離子體，如果工件表面導電性能很好，電子會很順暢的溢出，在實際工件化鍍膜過程中發現，工件的清洗并不徹底，即使很徹底，新鮮表面也很容易被氧化，這些氧化物和雜質導電性能通常很差，即電子會在其表面累積，達到一定程度時就會產生打火現象。其二是在間隙處會打火，這主要是因為間隙部位電子會與氣體分子發生多次碰撞，產生高密度的等離子體，也稱為空心陰極現象，但是如果間隙很小，這種高密度的等離子體會以類似電弧的形式放出，我們稱之為間隙打火，間隙打火一旦發生，鍍膜就很難進行下去。

實用新型內容

本實用新型為了避免現有技術存在的不足之處，提供一種設有中心電極的真空鍍膜室，在不影響原有鍍膜質量的基礎上，實現降低打火次數，為類金剛石膜的大批量工業化生產提供了技術保障。

本實用新型解決技術問題采用如下方案：

一種設有中心電極的真空鍍膜室，鍍膜室由金屬網罩、金屬棒、玻璃磚支架、工件、鋁箔組成，金屬網罩內設有一根與鍍膜室內壁保持電導通的中心電極，所述中心電極與金屬網罩絕緣設置。

本實用新型結構特點還在于：

所述中心電極為一直桿，橫向貫穿在金屬網罩內。

所述中心電極為一圓環結構。

與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：

本實用新型通過在金屬網罩內部加入了金屬棒中心電極，并在金屬網罩上開設電子逃逸口，中心電極的作用是將金屬網罩內的殘余電子傳導到真空罐內壁上，避免電荷累積產生的打火；電子逃逸口可以顯著降低鍍膜過程中工件和金屬網罩、玻璃磚、鋁箔上的電荷積累，它可以順利將電子從金屬網罩內放出，從而減少了打火次數，為類金剛石膜的工業化提供了技術保障。

附圖說明