[发明专利]金属筒内壁的耐磨层离子真空镀膜方法

说明书

技术领域

本发明对金属筒内壁的等离子真空镀膜方法与装置。

背景技术

等离子真空镀膜方法已经比较普及--------采用磁控柱状弧源多弧离子镀膜，其装置是在镀膜室中央安装旋磁控柱状弧源（管状）。由镀膜室、工件转架、磁控柱状弧源、进气（镀不同材料时需要通入不同的工作气体）系统、弧源电源、工件加热源、引弧系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体,永磁体在靶管内（包括旋转和往返运动）运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布,并沿柱弧靶面扫描。从而提供在高真空条件下的将弧源由管状金属材料的靶材和气体材料以等离子方式镀膜至工件上。如CN96218605.8提出一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机,在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源。主要由镀膜室、工件转架、旋转磁控柱状弧源、进气系统、弧源电源、烘烤加热源、引弧针系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体,永磁体在靶管内作旋转运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布,并沿柱弧靶面扫描。旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机有立式结构、卧式结构、箱式结构。

金属筒内壁的耐磨层的涂覆施加仍不能用现有方法，其体积太大，无法塞进一个合适的真空室，而且内壁也无法接受离子束的轰击，金属筒内壁的耐磨层的涂覆实际上应用价值很高：如用于球磨的大型滚筒和用于粒料输送的金属筒的内壁耐磨层的制备，采用电镀和电刷镀的方法也难以施镀，电镀和电刷镀的方法镀上的材料结合力太差；采用表面渗碳或渗氮的方法也是离子真空镀膜方法。然而以上方法有很多不足之处：然而现有的多弧离子镀膜的方法产生的多弧离子粒子粗，有雾滴现象，引弧集中于磁力环，管状靶的刻蚀不均匀，二三天就要修正靶面，需要及时调整磁钢与靶材的距离，靶材的利用度低，也极大影响了真空镀的工作效率；另一不足是多弧管状靶的离子束分散，弧光松散无规则，在靶管表面串动，靶管表面刻蚀不匀，易在靶管的两端表面产生凹槽，大大影响了靶的使用寿命，这是由于弧的牵引靠外电机牵引靶管内的磁钢来回运动而运动，磁钢在管内的高温条件下易退磁，从而影响引弧作用，上述不足对离子镀的质量和生产效率均有极大影响。

发明内容

本发明的目的是：提出一种等离子真空镀膜方法与装置，尤其是采用非机械磁体控制方式，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量，离子镀层细腻，和工件结合层的质量高；靶材的长度不受限制，靶材的利用率高，使用寿命长， 运行中无需调整与维修，应用范围广的等离子真空镀膜方法与装置。本发明相对而言，工艺控制可以使能耗降低，

本发明的技术方案是：金属筒内壁的耐磨层离子真空镀膜方法，将金属筒两端部设有绝缘密封隔离的金属筒端盖，在端盖上设有抽真空管和加热电源输入端口使金属筒内满足真空和镀膜时的温度条件，筒风设有施加偏压电极的辅助阳极，空心或实心柱状靶材位于筒的中心、靶材上施加弧源电源，金属筒亦接电源另一极，金属筒端盖上设有可旋转的辅助阳极。

为使工件均匀镀上膜，辅助阳极在筒内旋转或摆动，可通过密封的旋转轴连接。

为使工件均匀镀上膜，设有旋转密封12装置，绝缘支架及屏蔽罩16、辅助阳极19、旋转式换向器接在靶管构成的旋转轴上，旋转轴端设有旋转密封12。筒外壁可以设有外加保温罩（安全罩）18。减速电机8与传动齿轮副9装在旋转轴端驱动旋转轴。

靶材13的两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低的控制，即弧源电源电压高低的变化分别施加于靶材的两端，

本发明的装置是：金属筒两端部设有绝缘密封隔离2的二个端盖，在金属筒构成工作室，金属筒内设有启动电弧的气缸点弧器3、金属筒接真空抽气口15、真空计5、测温孔20和质量流量计11，电热管集电器7即旋转式换向器接电源至电热管6，在端盖中央设靶柱13，筒内设有辅助阳极19。靶柱为中空靶管13，靶管表面设有工作气体出气孔14通气孔。