[發(fā)明專利]用于桿狀金屬零件表面的真空鍍膜裝置及鍍膜方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711066320.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107620050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚華光
• 申請(qǐng)（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;C23C14/16;C23C14/08
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 俞強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬工件防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于桿狀金屬零件表面的真空鍍膜裝置及鍍膜方法。

背景技術(shù)

金屬工件腐蝕所造成的工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(lái)，電鍍廢液帶來(lái)的環(huán)境及材料浪費(fèi)問(wèn)題受到了越來(lái)越多的重視，開(kāi)發(fā)新型無(wú)污染、節(jié)能且節(jié)約原材料的金屬工件防腐蝕方法刻不容緩。

氣相沉積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(和空心陰極放電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(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)，使濺射靶材可以在“高速、低溫”條件下被濺射到工件的表面；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，工件需要復(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，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

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供了桿狀金屬零件表面的真空鍍膜裝置及鍍膜方法，兩靶交替進(jìn)行工作，避免了靶材中毒的情況，兼具磁控濺射和空心陰極放電的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免它們的應(yīng)用缺點(diǎn)。

(二)技術(shù)方案

用于桿狀金屬零件表面的真空鍍膜裝置，包括磁控濺射源及濺射電源；所述磁控濺射源包括套筒、端面法蘭、絕緣法蘭及定位法蘭；所述套筒包括結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱設(shè)置的左套筒和右套筒，相對(duì)端設(shè)置有端面法蘭，端面法蘭之間設(shè)置有絕緣法蘭，兩側(cè)的端面法蘭和中間的絕緣法蘭通過(guò)螺栓和螺母壓緊連接，絕緣法蘭和端面法蘭之間還設(shè)置有密封件；所述左套筒和右套筒的外端也設(shè)置有端面法蘭，端面法蘭內(nèi)側(cè)設(shè)置有防濺套，端面法蘭外側(cè)設(shè)置有過(guò)渡法蘭，過(guò)渡法蘭和端面法蘭之間設(shè)置有絕緣法蘭，絕緣法蘭與過(guò)渡法蘭和端面法蘭之間還設(shè)置有密封件，絕緣法蘭、過(guò)渡法蘭和端面法蘭通過(guò)螺栓和螺母壓緊連接；所述過(guò)渡法蘭外側(cè)還連接有定位法蘭，定位法蘭的法蘭盤螺栓連接成型，之間設(shè)置有密封件；所述套筒分為外層的外筒和內(nèi)側(cè)的內(nèi)筒，外筒和內(nèi)筒之間設(shè)置有多圈環(huán)形磁鐵；所述內(nèi)筒內(nèi)壁上設(shè)置有濺射靶材；所述過(guò)渡法蘭還設(shè)置有通氣接口。

優(yōu)選的，還包括兩根桿狀金屬零件，所述桿狀金屬零件分別穿過(guò)左右的定位法蘭、過(guò)渡法蘭、端面法蘭伸入對(duì)應(yīng)的內(nèi)筒，桿狀金屬零件與定位法蘭之間也設(shè)置有密封件。

優(yōu)選的，還包括偏壓電源，偏壓電源一極連接桿狀金屬零件，另一極連接定位法蘭。

優(yōu)選的，所述濺射電源為交變電源或脈沖電源，一極連接左套筒，另一極連接右套筒。

優(yōu)選的，所述防濺套與濺射靶材材料相同，防濺套內(nèi)徑與桿狀金屬零件外徑對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，所述絕緣法蘭為聚四氟乙烯材料，所述密封件為膠圈。

用于桿狀金屬零件表面的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

S1，對(duì)桿狀金屬零件進(jìn)行清洗；

S2，將桿狀金屬零件進(jìn)行裝夾入上述真空鍍膜裝置；

S3，對(duì)上述真空鍍膜裝置抽真空；

S4，對(duì)桿狀金屬零件進(jìn)行等離子體清洗并加熱；

S5，采用空心陰極磁控濺射方法在桿狀金屬零件表面鍍制耐腐蝕鍍層。

優(yōu)選的，所述步驟5中，通入氬氣，將內(nèi)筒內(nèi)部氣壓控制在0.1～2Pa范圍，利用偏壓電源將桿狀金屬零件置于45～200V的負(fù)電壓，接通濺射電源，在250V～600V范圍進(jìn)行濺射鍍膜，鋁膜的厚度控制在2～20微米范圍。

優(yōu)選的，所述步驟5中，通入氬氣，將內(nèi)筒內(nèi)部氣壓控制在0.1～2Pa范圍，利用偏壓電源將桿狀金屬零件置于45～200V的負(fù)電壓，接通濺射電源，在250V～600V范圍先鍍制鋁膜，鋁膜的厚度控制在3～15微米范圍；當(dāng)鋁膜鍍制完成后，保持偏壓電源和濺射電源的電壓和內(nèi)筒氣壓，逐步增加氧氣含量并降低氬氣含量，直到氧氣含量占?xì)怏w總量的25％～55％；穩(wěn)定濺射一段時(shí)間后，再逐步降低氧氣含量并增加氬氣含量，直到氧氣含量降到零為止，氧化鋁層的厚度控制在0.1～0.5微米。