[发明专利]一种大型PVD多弧加磁控镀铜设备及镀铜工艺

说明书

本发明公开了一种大型PVD多弧加磁控镀铜设备及镀铜工艺，该设备包括真空炉、磁控平面铜靶、磁控中频电源、偏压脉冲电源、多弧钛靶和多弧靶电源；真空炉上安装有扩散泵抽真空机组和冷却套，冷却套安装于真空炉外侧壁并且设有环绕于真空炉的冷却流道，该镀铜工艺，通过在真空条件下，利用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上，整体设备占地面积小，镀铜质量稳定，不易被氧化，不会发生任何化学反应，能耗小原材料单一，只需要金属铜或合金铜，就可以实现纳米级到微米级铜膜的镀制，无任何环境污染，可实现零排放。

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种大型PVD多弧加磁控镀铜设备及镀铜工艺。

背景技术

为了提高零件机体材料的特性，一般需要对零件进行表面镀膜处理，如镀铜，能使零件具有高弹性、高强度、高导电性、耐蚀性、耐疲劳、弹性滞后小、无磁性、冲击时不产生火花等一系列优点，被广泛应用于航天、航空、电子、通讯、机械、石油、化工、汽车以及家电工业中，具有广阔的应用前景，目前最常用的镀铜方法是电镀法，主要以水镀为主，但是电镀技术具有无法消除的缺点，即电镀产品镀层中残留的有害物质成分和电镀工艺环节中大量废液排放所带来的严重环境污染，不能在自然界环境中自然降解，对生物和人体造成长期性的危害，另外，电镀后的表面还存在镀膜不够致密，有气孔等缺陷。

发明内容

因此，本发明提供了一种大型PVD多弧加磁控镀铜设备及镀铜工艺，通过在真空条件下，利用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上，整体设备占地面积小，镀铜质量稳定，不易被氧化，不会发生任何化学反应，能耗小原材料单一，只需要金属铜或合金铜，就可以实现纳米级到微米级铜膜的镀制，无任何环境污染，可实现零排放。

本发明的大型PVD多弧加磁控镀铜设备，包括真空炉、磁控平面铜靶、磁控中频电源、偏压脉冲电源、多弧钛靶和多弧靶电源；磁控平面铜靶和多弧钛靶布置于真空炉内侧壁，并由相应的磁控中频电源和多弧靶电源供电，所述真空炉上安装有扩散泵抽真空机组和冷却套，所述冷却套安装于真空炉外侧壁并且设有环绕于真空炉的冷却流道；通过向冷却套的冷却流道内加入冷却液对真空炉进行冷却，避免铜因高温而变色。

进一步，所述冷却流道为多个并且均螺旋环绕于真空炉的外侧壁，每个冷却流道至少环绕真空炉一周，多个冷却流道沿真空炉外圆周紧密排列，相比于现有技术能大大增加冷却液与真空炉的热交换时间，提高冷却效果。

进一步，所述冷却套内设有与真空炉相连的多个螺旋隔板，通过螺旋隔板将冷却套与真空炉之间的空间隔成所述冷却流道，冷却套通过螺旋隔板与真空炉连为一体，整体强度高，抗变形能力强，而且通过热传递的作用使冷却套与真空炉温度基本相同，而冷却液与冷却套和真空炉直接接触，能进一步提高冷却效率。

进一步，所述冷却套上端和下端均设有与各个冷却流道相连通的环形流道；其中位于上端的环形流道连接有进液管，位于下端的环形流道连接有排液管；所述进液管低于各个冷却流道的上端口，所述排液管高于各个冷却流道的下端口，进液管和排液管上均设有阀门，冷却液由进液管流入上端的环形流道内，充满后进入各个冷却流道内，冷却液流出时先充满下端的环形流道，各个冷却流道内冷却液流出的阻力相同，因此能够保证各个冷却流道进液时间、进液量和流速一致，使真空炉温度均匀，进液管沿上端的环形流道的切向设置，排液管沿下端的环形流道的切向设置，使冷却液在流动惯性下进入冷却流道内并排出，能够降低进液和排液的阻力，降低动力消耗。

本发明的大型PVD多弧加磁控镀铜工艺，采用上述大型PVD多弧加磁控镀铜设备对金属件进行镀铜加工，具体包括以下步骤：

S10、对待镀金属件表面除油、清洗后进行干燥处理，并将处理后的待镀金属件置入真空炉中；

S20、将真空炉抽真空至8×10^-3Pa；