[實用新型]類金剛石膜涂層設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320862753.4
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN203700496U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳遠(yuǎn)達(dá);王勝云;何靜
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南中航超強金剛石膜高科技有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種類金剛石膜涂層設(shè)備。?

背景技術(shù)

類金剛石膜涂層(Diamond-like?Carbon)簡稱DLC涂層。類金剛石（DLC）薄膜是一種含有一定量金剛石鍵（sp2和sp3）的非晶碳的亞穩(wěn)類的薄膜。薄膜的主要成分是碳，因為碳能以三種不同的雜化方式sp3、sp2和sp1存在,所以碳可以形成不同晶體的和無序的結(jié)構(gòu)。這也使得對碳基薄膜的研究變得復(fù)雜化。在sp3雜化結(jié)構(gòu)中，一個碳原子的四個價電子被分配到具有四面體結(jié)構(gòu)的定向的sp3軌道中，碳原子與相鄰的原子形成很強的♂鍵，這種鍵合方式我們通常也稱之為金剛石鍵。在sp2雜化結(jié)構(gòu)中，碳的四個價電子中的三個進(jìn)入三角形的定向的sp2軌道中，并在一個平面上形成♂鍵，第四個電子位于同♂鍵一個平面的pπ軌道。π軌道同一個或多個相鄰的原子形成弱的π鍵。而在sp1結(jié)構(gòu)中，四個價電子中的兩個進(jìn)入π軌道后各自在沿著x軸的方向上形成♂鍵，而另外兩個價電子則進(jìn)入y軸和z軸的pπ軌道形成π鍵。DLC碳膜可以被摻雜不同的元素得到摻雜的DLC(N-DLC)薄膜。它們中的C都是以sp3、sp2和sp1的鍵合方式而存在，因而有諸多與金剛石膜相似的性能。?

類金剛石(DLC)膜具有許多與金剛石相似或相近的優(yōu)良性能，如硬度高、彈性模量高、摩擦系數(shù)低、生物相溶性好、聲學(xué)性能好、電學(xué)性能佳等。DLC薄膜發(fā)展到今天，已經(jīng)為越來越多的研究者和工業(yè)界所熟知和關(guān)注，在工業(yè)各領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用前景。目前DLC薄膜已經(jīng)在航空航天、精密機械、微電子機械裝置、磁盤存儲器、汽車零部件、光學(xué)器材和生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，是具有重要應(yīng)用前景的高性能的無機非金屬薄膜材料。?

美國已經(jīng)將類金剛石薄膜材料作為21世紀(jì)的戰(zhàn)略材料之一。目前類金剛石膜的研究、開發(fā)、制備及應(yīng)用正向深度和廣度推進(jìn)。類金剛石制備的方法很多：如離子束輔助沉積、磁控濺射、真空陰極電弧沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積、離子注入法等。但不同的制備方法，DLC?膜的成分、結(jié)構(gòu)和性能有很大的差別。要實現(xiàn)大批量、大面積、質(zhì)優(yōu)的DLC?膜的應(yīng)用，還存在不少問題。如：目前大多數(shù)沉積設(shè)備或裝置都屬于實驗室使用原理型的設(shè)備，制備成本高、單爐次產(chǎn)量小、不能連續(xù)生產(chǎn)。不能作工業(yè)企業(yè)大批量生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的設(shè)備。?

目前傳統(tǒng)設(shè)備或者裝置制備的涂層質(zhì)量不穩(wěn)定，涂層附著力差，膜層厚度極其微薄（1μm左右）等。不能滿足實際應(yīng)用特別是在高運動付，高頻率摩擦的狹窄工件表面涂層DLC的質(zhì)量要求。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可規(guī)模化生產(chǎn)、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化而且可實現(xiàn)高附著力、高硬度、低摩擦系數(shù)的類金剛石膜的涂層設(shè)備。?

本實用新型是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：?

類金剛石膜涂層設(shè)備，它包括涂層室、行星旋轉(zhuǎn)工件架、磁過濾弧源、分子泵、真空系統(tǒng)，所述涂層室為立式圓柱形，整體雙層水冷式結(jié)構(gòu)，所述涂層室前部設(shè)有進(jìn)料門，所述涂層室的頂部設(shè)有管狀加熱器、熱電偶接口，所述涂層室的底部設(shè)有進(jìn)氣口和行星旋轉(zhuǎn)工件架，所述行星旋轉(zhuǎn)工件架底部連接有驅(qū)動系統(tǒng)，所述涂層室的側(cè)壁安裝有磁過濾弧源，所述涂層室的后部安裝有分子泵和真空系統(tǒng)。?

進(jìn)一步的，所述磁過濾弧源由引弧電極、陰極支架、靶材、推弧電磁線圈、聚焦電磁線圈、彎頭組成，所述靶材安裝在陰極支架上，所述引弧電極和所述陰極支架外接引弧電源，所述推弧電磁線圈和所述聚焦電磁線圈安裝在所述引弧電極和陰極支架產(chǎn)生電弧處的外圍。?

進(jìn)一步的，所述彎頭為錐度2°彎曲弧度為100°的錐度彎頭，所述錐度彎頭的外表面安裝有多個彎曲弧電磁線圈，在錐度彎頭內(nèi)形成強度為0～20?mT的彎曲磁場。?

本實用新型的工作原理：磁過濾弧源內(nèi)的引弧電極和陰極支架外接引弧電源，聚焦電磁線圈產(chǎn)生的推動力將電弧推向前方，適當(dāng)調(diào)節(jié)推弧電磁線圈和聚焦電磁線圈的線圈電流，還可以控制陰極斑點在陰極表面運動的范圍，使陰極進(jìn)行均勻刻蝕，得到一個穩(wěn)定燃燒的冷等離子體電弧。錐度彎頭為等離子體通過的管道，彎曲弧電磁線圈可以產(chǎn)生強度為0～20?mT的彎曲磁場，起到彎曲電弧過濾中性粒子等宏觀粒子團的作用。最后，陰極材料離子通過錐度彎頭出口進(jìn)入涂層室。在涂層室內(nèi)，根據(jù)工藝要求設(shè)置好加熱溫度、真空度，再充入N、C、H、O₂、CH₄等氣體，磁過濾后的離子在工件表面進(jìn)行鍍膜。?

本實用新型具有以下技術(shù)效果：?