一种电弧阴极磁过滤镀膜装置的制作方法

1.本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种电弧阴极磁过滤镀膜装置。


背景技术：

2.在真空镀膜技术中电弧阴极镀膜技术因其高离化率、高结合强度而备受重视，且在工具、刀具和装饰件表面镀膜领域得到了广泛应用。
3.在工具、刀具和装饰件表面镀膜过程中，电弧阴极虽然会因大颗粒的现象对膜层性能造成损害，但其损害的程度是可以接受的，但在超高硬度碳膜等的制备技术中，大颗粒会对膜层性能造成严重影响，甚至失去使用价值，于是磁过滤技术得到推广和应用。
4.传统的磁过滤技术采用弯管的过滤方式，即等离子体从弯管的一段进入，从另一端出来，然后沉积在工件上。这种过滤装置的特点是等离子体非常集中，不利于低温和大面积沉积。为此，提出一种电弧阴极磁过滤镀膜装置。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：如何能使大型的工件转架浸入等离子体中，进而使置于其上的工件完成膜层均匀沉积，提供了一种电弧阴极磁过滤镀膜装置。
6.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括真空腔室、挡板组件、工件转架、两个电弧阴极组、四个第二真空室、两个第一真空室、第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组；所述工件转架、所述挡板组件均设置在所述真空腔室的内部，所述挡板组件与真空腔室活动连接并接地；两个所述第一真空室分别对称设置在所述真空腔室的两侧并与其连通，各所述电弧阴极组对应设置在两个所述第二真空室上，两个第二真空室为一组分别对称设置在所述第一真空室上并与其连通；所述第一线圈组设置在所述真空腔室外部，所述第二线圈组设置在所述第一真空室外部，所述第三线圈组设置在所述第二真空室的外部。
7.更进一步地，所述真空腔室呈空心长方体结构。
8.更进一步地，所述挡板组件包括挡板、传动轴、固定梁，所述传动轴贯穿设置在所述真空腔室室顶，所述固定梁设置在所述真空腔室内部，所述传动轴通过所述固定梁与挡板连接。
9.更进一步地，所述挡板的高度与所述真空腔室内腔高度接近，宽度与所述真空腔室内腔宽度接近。
10.更进一步地，所述电弧阴极磁过滤镀膜装置还包括转架底座，所述转架底座设置在所述真空腔室的内部，所述工件转架设置在所述转架底座上。
11.更进一步地，所述转架底座内部设置有传动机构，所述传动机构与外部动力组件连接，所述外部动力组件设置在所述真空腔室底部。
12.更进一步地，所述电弧阴极磁过滤镀膜装置还包括悬臂组件，所述悬臂组件包括左悬臂、右悬臂，所述左悬臂与所述第一线圈组中左侧线圈连接，所述右悬臂与所述第一线
圈组右侧线圈连接。
13.更进一步地，所述真空腔室上设置有真空腔室门，所述真空腔室门与所述真空腔室之间设置有液压机构，所述真空腔室门的开闭由所述液压机构控制。
14.更进一步地，所述真空腔室门需要开启时，所述左悬臂、右悬臂带动所述第一线圈组远离所述真空腔室，所述真空腔室门关闭后，所述左悬臂、右悬臂带动所述第一线圈组靠近所述真空腔室。
15.更进一步地，一组所述电弧阴极组包括两组电弧源，一组电弧源包括多个电弧阴极，各组电弧源对应安装在各第二真空室上。
16.本发明相比现有技术具有以下优点：该电弧阴极磁过滤镀膜装置，将过滤系统放大，使等离子体局部横穿真空室的特点，则镀膜的区域就被放大了，同时通过接地的大型挡板，能够有效地阻断等离子体从真空腔室一侧向另一侧的传输，进而阻挡等离子体穿越工件转架区域后直接到达另一端电弧阴极位置，能使大型的工件转架浸入等离子体中，进而完成对工件大范围的膜层均匀沉积，值得被推广使用。
附图说明
17.图1是本发明实施例中电弧阴极磁过滤镀膜装置前视结构示意图；
18.图2是图1中a
‑
a处的断面示意图；
19.图3是图2中b
‑
b处的断面示意图。
具体实施方式
20.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
21.如图1～3所示，本实施例提供一种技术方案：一种电弧阴极磁过滤镀膜装置，包括真空腔室1、大型挡板2、工件转架3、两个电弧阴极组6、四个用于安装电弧阴极的第二真空室7、两个公用过滤用的第一真空室9、第一线圈组4、第二线圈组5、第三线圈组8；所述工件转架3、所述大型挡板2均设置在所述真空腔室1的内部，所述大型挡板2与真空腔室1活动连接并接地；两个所述第一真空室9分别对称设置在所述真空腔室1的两侧并与其连通，一个所述电弧阴极组6对应设置在两个所述第二真空室7上，两个第二真空室7为一组分别对称设置在所述第一真空室9上并与其连通；所述第一线圈组4设置在所述真空腔室1外部，所述第二线圈组5设置在所述第一真空室9的外部，所述第三线圈组8设置在所述第二真空室7的外部。通过大型挡板2的设置能够有效地阻断等离子体从真空腔室1一侧向另一侧的传输。在真空腔室1上安装第一线圈组4，将整个镀膜腔室纳入了过滤通道，使待镀工件均暴露于等离子体环境中，同时通过调整第一线圈组4可调整磁场的大小，控制横穿腔室的等离子体聚集或者发散，有利于工艺的调整。通过在第一真空室9上配置第二线圈组5，汇聚由不同电弧阴极出发的等离子体，并将其引导至真空腔室1。
22.在本实施例中，所述真空腔室1是膜层沉积的场所，呈空心长方体结构。
23.在本实施例中，所述大型挡板2是通过设置在真空腔室1室顶的传动轴12带动其旋转；动力传递至真空腔室1内部后，到达固定梁11和大型挡板2上，进而带动大型挡板2旋转，
可以改变大型挡板2与工件转架3的相对位置。
24.在本实施例中，所述工件转架3用于装载待镀工件，安装在转架底座13上，转架底座13设置在所述真空腔室1的底部。转架底座13内部设置有传动机构，传动机构的动力从真空腔室1的底部导入，用于维持工件转架3旋转。
25.在本实施例中，所述真空腔室1上的第一线圈组4是通过真空腔室1室顶的悬臂15固定，左侧悬臂15与第一线圈组4中左侧线圈连接，右侧悬臂10与第一线圈组4中右侧线圈连接，左侧悬臂15能带动第一线圈组4中左侧线圈向左运动，直至离开真空腔室1范围；右侧悬臂10带动第一线圈组4中右侧线圈向右运动，直至离开真空腔室1范围。
26.在本实施例中，第一线圈组4运动的目的是避免真空腔室门17开启时造成阻挡，且真空腔室门17为了便于第一线圈组4的布置，不能采用铰链的安装方式，是通过液压机构14将真空腔室门17向前翻起，或者将真空腔室门17翻下来和真空室1吻合。液压机构14安装在真空腔室1室顶或室底，第一线圈组4通过独立电源供电。
27.在本实施例中，真空腔室门17上设置有观察窗16。
28.在本实施例中，所述电弧阴极组6包括3套电弧阴极，各套电弧源对应安装在各第二真空室7上。为了提高工件转架3的装载能力，在本实施例中每组电弧源安装三套电弧阴极(参见图1)，各电弧阴极安装在可拆卸法兰18上。所述第二真空室7是为了便于安装电弧阴极组6，并为了提供等离子体过滤通道而设置。
29.在本实施例中，所述第三线圈组8固定在安装电弧阴极的第二真空室7周围，为磁过滤通路提供约束磁场，采用独立电源供电。
30.所述第一真空室9是等离子体汇聚途径的场所。
31.下面利用磁过滤电弧阴极沉积过程案例对本发明进行说明：
32.1、待镀样工件水洗后，装载至工件转架3；
33.2、通过液压机构14关闭真空腔室门17；
34.3、利用左侧悬臂15带动第一线圈组4左侧的线圈向左运动，直至工艺设定位置；右侧悬臂10带动第一线圈组4右侧的线圈向右运动，直至工艺设定位置；
35.4、按照磁过滤电弧镀膜工艺流程，准备前级真空，直至到达开启电弧源的工艺条件；
36.5、假定在该工艺中，电弧源的开启步骤是先开启图1右侧的两组电弧源(共6套电弧阴极)，然后开启图1左侧的两组电弧源(共6套电弧阴极)，左右两侧电弧源是不同时开启的；
37.6、给安装电弧阴极的第三线圈组8、第二线圈组5和真空腔室1的第一线圈组4通电，使右侧安装电弧阴极的第二真空室7、右侧公用过滤的第一真空室9、真空腔室1、左侧公用过滤的第一真空室9、左侧安装电弧阴极的第二真空室7形成磁回路；
38.7、通过传动轴12，使大型挡板2旋转至真空腔室1左侧(正如图2所示)；
39.8、开启右侧电弧源，等离子将沿着磁回路向真空腔室1运动，直至大型挡板2的位置；
40.9、如果必要，可适当的调整布置在真空腔室1上的第一线圈组4的电流大小，或者通过左侧悬臂15调整第一线圈组4左侧线圈的位置，右侧悬臂15调整第一线圈组4右侧线圈的位置，从而调节磁场的大小和分布，改变等离子体状态，优化工艺过程；
41.10、按照工艺要求，完成膜层沉积；
42.11、关闭右侧的电弧源；
43.12、给安装电弧阴极的第三线圈组8、公用过滤真空室的第二线圈组5和真空腔室1上的第一线圈组4通电，使左侧安装电弧阴极的第二真空室7、左侧公用过滤第一真空室9、真空腔室1、右侧公用过滤第一真空室9和右侧安装电弧阴极的第二真空室7形成磁回路；(和步骤6的磁场方向相反)；
44.13、通过传动轴12，使大型挡板2旋转至真空腔室1右侧(和图2所示的大型挡板2的位置正好相反)；
45.14、开启左侧电弧源，等离子将沿着磁回路向真空腔室1运动，直至大型挡板2的位置；
46.15、如果必要，可适当的调整真空腔室1上的第一线圈组4电流大小，或者通过左侧悬臂15调整第一线圈组4左侧线圈的位置，通过右侧悬臂10调整第一线圈组4右侧线圈的位置，从而调节磁场的大小和分布，改变等离子体状态，优化工艺过程；
47.16、按照工艺要求，完成膜层沉积；
48.17、关闭左侧相关的电弧源；
49.18、等真空腔室1降温至工艺要求的真空腔室门17开启温度；
50.19、右侧悬臂10带动第一线圈组4右侧的线圈向右运动，直至离开真空腔室1(见图1和图3)；左侧悬臂15带动第一线圈组4左侧的线圈向左运动，直至离开真空腔室1；
51.20、通过液压机构14开启真空腔室门17；
52.21、最后将镀膜工件包装即可。
53.综上所述，上述实施例的电弧阴极磁过滤镀膜装置，将过滤系统放大，使等离子体局部横穿真空室的特点，则镀膜的区域就被放大了，同时通过接地的大型挡板，能够有效地阻断等离子体从真空腔室一侧向另一侧的传输，进而阻挡等离子体穿越工件转架区域后直接到达另一端电弧阴极位置，能使大型的工件转架浸入等离子体中，进而完成对工件大范围的膜层均匀沉积，值得被推广使用。
54.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。