[發(fā)明專利]真空鍍膜裝置及鍍膜方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510242400.8
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN104894522B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王君
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽普威達(dá)真空科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務(wù)所(普通合伙)34125
• 代理人: 胡東升

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空鍍膜裝置及鍍膜方法。

背景技術(shù)

如何減少金屬零件腐蝕所造成的零件失效和材料損失一直是工程技術(shù)領(lǐng)域最重要的研究課題之一，電鍍金屬層(鋅、鉻、鎳等)作為防腐蝕鍍層已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用并取得了良好效果。然而近年來，電鍍廢液帶來的環(huán)境及材料浪費(fèi)問題受到了越來越多的重視，開發(fā)新型無污染、節(jié)能且節(jié)約原材料的金屬零件防腐蝕方法刻不容緩。

氣相沉積(Vapor Deposition)是一大類在真空條件下完成的表面處理和鍍膜的方法。磁控濺射(Magnetron Sputtering)和空心陰極放電(Hollow Cathode Discharge)作為其中的兩種方法，均得到了廣泛地應(yīng)用。磁控濺射方法利用磁場的電子運(yùn)動(dòng)，使濺射靶材可以在“高速、低溫”條件下被濺射到待處理零件的表面；空心陰極放電利用等離子體放電時(shí)管狀內(nèi)表面附近形成的“等離子體鞘層”，使內(nèi)表面附近的氣體分子離化率得到大大提高。

利用磁控濺射方法和空心陰極放電方法鍍制防腐蝕鍍層已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了應(yīng)用。如利用磁控濺射方法鍍制鉻、氮化鉻，但此類方法存在如下的缺點(diǎn)：沉積速率較低，鍍層結(jié)合力較低，靶材利用率低，且容易污染真空室內(nèi)其它結(jié)構(gòu)。另外，磁控濺射通常使用平面靶材及平面濺射源，零件需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)才能在回轉(zhuǎn)表面上鍍制所需要的鍍層。

利用空心陰極放電方法已被用來制備類金剛石(DLC)鍍層。由于采用的是化學(xué)氣相沉積的辦法，該方法可以在回轉(zhuǎn)表面上均勻鍍制相應(yīng)鍍層。然而，化學(xué)氣相方法能鍍制的材料種類有限，且需要較高溫度，所以此類方法的應(yīng)用也受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠一次性在待處理零件的回轉(zhuǎn)面上鍍制所需要的鍍層、通過更換靶材鍍制不同材質(zhì)及不同使用用途的鍍層、鍍膜過程對零件熱作用小、不會(huì)導(dǎo)致基體材料性能變化的真空鍍膜裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：真空鍍膜裝置，包括呈筒狀的帶有夾層的冷卻水套，所述冷卻水套的兩端分別設(shè)置端蓋進(jìn)行密封，所述端蓋與所述冷卻水套之間通過緊固機(jī)構(gòu)絕緣連接，其中一個(gè)端蓋上設(shè)有供待處理零件進(jìn)入所冷卻水套的第一通孔，另一個(gè)端蓋上設(shè)有抽真空接口、工作氣體接口以及真空測量接口，所述冷卻水套的夾層內(nèi)設(shè)有多個(gè)間隔布置的環(huán)形磁體。

本發(fā)明還提供利用所述的真空鍍膜裝置進(jìn)行真空鍍膜的方法，包括以下步驟：

(1)對待處理零件進(jìn)行鍍膜前處理；

(2)將被鍍材料制成管狀靶材，然后將管狀靶材貼附于冷卻水套的內(nèi)表面；

(3)對待處理零件進(jìn)行定位密封安裝，令待處理零件與真空鍍膜裝置絕緣；

安裝軸類待處理零件時(shí)，將軸類待處理零件的待鍍膜區(qū)置于真空鍍膜裝置的有效濺射區(qū)域，軸類待處理零件的外端經(jīng)第一通孔留在真空鍍膜裝置外部，然后在軸類待處理零件的外端安裝絕緣材料制成的軸封件，并且將軸封件與相應(yīng)端蓋之間密封固接；

安裝非軸類待處理零件時(shí)，在非軸類待處理零件上連接一根軸類支撐件，然后將非軸類待處理零件的待鍍膜區(qū)置于真空鍍膜裝置的有效濺射區(qū)域，軸類支撐件的外端經(jīng)第一通孔留在真空鍍膜裝置外部，最后在軸類支撐件的外端安裝絕緣材料制成的軸封件，并且將軸封件與相應(yīng)端蓋之間密封固接；

(4)對真空鍍膜裝置進(jìn)行抽真空處理；

(5)充入工作氣體，開啟濺射電源和偏壓電源，即可在待處理零件表面沉積被鍍材料。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用管狀靶材的環(huán)狀結(jié)構(gòu)及環(huán)形磁體的環(huán)狀布置特點(diǎn)，通電后的濺射過程兼具空心陰極放電和磁控濺射放電的特點(diǎn)，工作氣體分子離化率高，濺射速率高，可以使膜材以高沉積速率沉積在待處理零件需要鍍膜的區(qū)域。

通電后的濺射鍍膜過程中，管狀靶材、冷卻水套、環(huán)形磁體共同形成濺射陰極，設(shè)有抽真空接口的端蓋作為濺射陽極，設(shè)有第一通孔的端蓋作為偏壓接入端，通電后濺射陰極和濺射陽極之間發(fā)生等離子體放電，待處理零件需要鍍膜的區(qū)域完全“浸沒”在等離子體放電區(qū)域以內(nèi)，在待處理零件上施加的偏壓電位，可以使鍍膜過程兼具偏壓濺射的特點(diǎn)，所以鍍層和待處理零件表面的結(jié)合力較高。

本發(fā)明濺射鍍膜過程在管狀靶材的內(nèi)腔內(nèi)完成，從管狀靶材濺出的膜材可以沿徑向方向鍍制在待處理零件的表面，管狀靶材和待處理零件之間無需相對運(yùn)動(dòng)，無需額外真空室結(jié)構(gòu)及復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即可在靜止?fàn)顟B(tài)下完成鍍膜過程。