[發(fā)明專利]一種沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710608226.3
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107227445B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華偉剛;曲士廣
• 申請（專利權(quán)）人: 曲士廣;華偉剛
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/04
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于管內(nèi)壁薄膜沉積領(lǐng)域，具體來講是一種沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備。該設(shè)備包括置于真空室內(nèi)的管狀等離子靶材，管狀真空聚焦永磁體，等離子弧引弧裝置，其中，管狀等離子靶材的兩端通過絕緣密封法蘭與真空室殼連接上，管狀工件非接觸套于管狀等離子靶材上，兩組以上的管狀真空聚焦永磁體在管狀等離子靶材管內(nèi)沿管向按反向磁極順序排放，聚焦控制分布電弧，離化弧靶材料。本發(fā)明可將鍍膜材料的陰離子導(dǎo)入到管內(nèi)壁更深的區(qū)域。本發(fā)明解決電弧離子鍍沉積深管內(nèi)壁深度不夠、涂層不均勻的難題，提出一種在現(xiàn)有電弧離子鍍技術(shù)的基礎(chǔ)上制作簡單、成本低廉、易于實施的設(shè)計思路，拓展電弧離子鍍技術(shù)在沉積管內(nèi)壁方面的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于管內(nèi)壁薄膜沉積領(lǐng)域，具體來講是一種沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備。

背景技術(shù)

電弧離子鍍(AIP)作為一種相對較新的物理氣相沉積(PVD)薄膜的技術(shù)(也稱為真空弧光蒸鍍、多弧離子鍍)由于鍍層質(zhì)量高、結(jié)合力好、成膜均勻、沉積速率快等優(yōu)點，在機械工業(yè)、冶金、高溫防護、裝飾材料等方面得到廣泛應(yīng)用。

電弧離子鍍的基本組成包括真空鍍膜室、陰極弧源、工件、真空系統(tǒng)等。電弧離子鍍的技術(shù)原理主要基于冷陰極真空放電理論，陰極弧源產(chǎn)生的金屬等離子體自動維持陰極和鍍膜室之間的弧光放電，弧斑的電流密度可達105～107A/cm2。在陰極附近形成的金屬等離子體主要由電子、正離子、熔滴和中性金屬原子組成，其中原子僅占很小比例，一般低于2％。對于單元素金屬靶材，離子比例大約可達30％～100％，離子的動能一般在10eV～100eV范圍內(nèi)。

長期以來，電弧離子鍍的研究集中在刀具、各種軸類、葉片等工件外表面沉積硬質(zhì)涂層、裝飾涂層、防護涂層方面，對于內(nèi)表面的鍍膜技術(shù)研究甚少。而在工業(yè)應(yīng)用中，需要對內(nèi)表面做改性處理的工件還有很多，尤其是管內(nèi)壁的表面改性，例如：輸油管道、化工管道、汽車的汽缸套、管狀模具、各種槍管、炮筒等。這些工件因未經(jīng)過有效的內(nèi)表面改性，常常造成內(nèi)壁的磨損和腐蝕而失效。因此研究出一種切實有效的電弧離子鍍沉積管內(nèi)壁涂層的技術(shù)，是電弧離子鍍領(lǐng)域亟待解決的難題之一。

對于電弧離子鍍沉積管內(nèi)壁涂層，其困難主要在于，由于口徑較小的管口對于等離子體具有屏蔽作用，陰極弧源噴射出的等離子體的濃度在管內(nèi)空腔隨著管深的增加而逐漸降低，不能得到連續(xù)均勻的薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備，在現(xiàn)有電弧離子鍍膜設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過改進結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)在深管內(nèi)壁上制備出均勻、連續(xù)涂層的要求的沉積管內(nèi)壁涂層。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備，該設(shè)備包括置于真空室內(nèi)的管狀等離子靶材、管狀真空聚焦永磁體、等離子弧引弧裝置；其中，管狀等離子靶材的兩端通過絕緣密封法蘭與真空室殼連接上，管狀工件非接觸套于管狀等離子靶材上，兩組以上的管狀真空聚焦永磁體在管狀等離子靶材管內(nèi)沿管向按反向磁極順序排放，聚焦控制分布電弧，離化弧靶材料。

所述的沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備，等離子弧引弧裝置通過絕緣密封法蘭安裝在真空室上，等離子弧引弧裝置包括露于真空室外部的旋轉(zhuǎn)柄以及位于真空室內(nèi)與旋轉(zhuǎn)柄連接的引弧針，等離子弧引弧裝置通過引弧針與直流電源的負極相通，等離子弧引弧裝置通過旋轉(zhuǎn)觸發(fā)引弧。

所述的沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備，真空室殼體與管狀等離子靶材之間連接有直流電源，真空室殼體與直流電源的正極相連，管狀等離子靶材與直流電源的負極相連，管狀等離子靶材兩端連接偱環(huán)水冷卻裝置。

所述的沉積管內(nèi)壁涂層的電弧離子鍍設(shè)備，絕緣密封法蘭包括一面凹形的法蘭I與一面凸形的法蘭II，法蘭I的凹形面與法蘭II的凸形面相對應(yīng)，形成凹凸配合中間非接觸結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的設(shè)計思想是：