一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置及其使用方法

专利检索2024-12-11  61


本发明涉及镀膜装置,更具体的说,本发明涉及一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置及其使用方法。


背景技术:

1、硬质合金涂层具有高硬度和高耐磨性,以及良好的热稳定性和高温抗氧化性,作为表面改性涂层使用,能够显著提升刀具、轴承等基体零部件的使用性能,延长产品使用寿命,降低其更换频率,从而达到降本增效的目的,在精密加工、汽车及航天行业等工业领域均有非常广泛的应用前景。硬质合金涂层常用的制备方法有物理气相沉积、化学气相沉积等真空制备方法,制备过程在真空条件下进行。传统的涂层制备工艺,需要在大气环境下将阴极靶材安装真空室内,并将需要沉积涂层的基体样件安装在真空室中靶台上,之后再对真空室抽真空,进行镀膜,待镀膜过程完成后,将真空室内真空状态恢复至大气环境,更换阴极靶材及基体样件,准备下一次试验。

2、镀膜过程需要在真空环境下完成,但是阴极靶材为消耗品,需要定期更换,此外待镀膜基体工件完成镀膜过程后需要取出更换新工件,更换靶材和基体工件等准备性工作需要在大气环境下完成。以直径1000mm,高1000mm的真空室为例,采用机械泵、分子泵进行抽真空,需要时间大概40~50min,能够将真空室内大气压抽至6×10 -3pa,真空室内真空环境恢复至大气环境需要时间大概10min;以刀具表面硬质合金涂层的电弧沉积镀膜过程为例,单面镀膜时间约为120min;与实际镀膜工作时间相比,抽真空过程耗时较久,不利于涂层的稳定、连续制备,工作效率低。此外,硬质合金涂层因其硬度较高,存在“崩膜”现象,这是因为靶材材料与基体材料的硬度、弹性模量系数等参数相差较大,靶材离化后以等离子体形式附着在基体时,与基体材料间存在内应力,从而导致“崩膜”的发生,镀膜过程无法顺利完成。

3、为实现硬质合金涂层的稳定、连续真空镀膜过程,需要解决阴极靶材与基体工件在真空环境下的连续更换,并防止涂层制备过程中“崩膜”问题的出现。


技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点,提供了一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,包括主舱室,以及设置在所述主舱室内的靶台,且所述主舱室设置有观察窗;

3、靶材更换舱室,其贯通连接在所述主舱室的一侧,且所述靶材更换舱室与所述主舱室之间设置有电动密封门ⅰ;

4、靶材输送机构,其设置在所述靶材更换舱室内;

5、基体更换舱室,其贯通连接在所述主舱室的另一侧,且所述靶材更换舱室与所述主舱室之间设置有电动密封门ⅱ;

6、基体输送机构,其设置在所述基体更换舱室内;

7、用于基体预热的加热机构,其对应所述观察窗设置。

8、优选的是,其中,所述靶材更换舱室与所述主舱室贯通连接的方式为:

9、所述靶材更换舱室连通有磁过滤弯管的一端,所述磁过滤弯管的另一端与所述主舱室贯通连接。

10、优选的是,其中,所述电动密封门ⅰ与所述电动密封门ⅱ结构相同,所述电动密封门ⅰ包括:

11、密封门体,其顶端与所述靶材更换舱室铰接,且所述密封门体上竖直架设有表面杆;

12、分别由伺服电机驱动的两个滚珠丝杠,其对称的倾斜设置在所述靶材更换舱室内,且两个所述滚珠丝杠的螺母连接有滑杆;

13、滑筒,其穿设在所述表面杆上,且所述滑筒上连接有连接筒,所述连接筒穿设在所述滑杆上。

14、优选的是,其中,所述靶材更换舱室的两侧分别设置有密封门ⅰ,所述靶材输送机构包括:

15、两个传送带ⅰ,其设置在所述靶材更换舱室内,且两个所述传送带ⅰ分别对应两个所述密封门ⅰ设置;

16、机械臂ⅰ,其设置在所述靶材更换舱室内,且所述机械臂ⅰ对应所述电动密封门ⅰ设置。

17、优选的是,其中,所述基体更换舱室的两侧分别设置有密封门ⅱ,所述基体输送机构包括:

18、两个传送带ⅱ,其设置在所述基体更换舱室内,且两个所述传送带ⅱ分别对应两个所述密封门ⅱ设置;

19、机械臂ⅱ,其设置在所述基体更换舱室内,且所述机械臂ⅱ对应所述电动密封门ⅱ设置。

20、优选的是,其中,所述加热机构包括二氧化碳激光器,所述二氧化碳激光器架设在所述主舱室外,且所述二氧化碳激光器的发射端对应所述观察窗设置。

21、优选的是,其中,所述主舱室内还设置有旋转台,所述靶台设置在所述旋转台上,且所述靶台上对称的开设有用于放置基体的多个卡槽。

22、一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置的使用方法,包括以下步骤:

23、s1、初次镀膜:打开密封门ⅰ,将阴极靶材放置在靶材更换舱室的传送带ⅰ上;打开密封门ⅱ,将基体放置在基体更换舱室的传送带ⅱ上;并分别使用机械泵和分子泵对整个装置进行抽真空处理后,开始镀膜;

24、s2、预热消应处理:根据保证基体稳定镀膜所需的温度,调节二氧化碳激光器的功率使基体达到相应的温度;

25、s3、更换阴极靶材:将新的阴极靶材由位于一侧的密封门ⅰ放入,并将使用过的阴极靶材由位于另一侧的密封门ⅰ取出;

26、s4、更换基体:将新的基体由位于一侧的密封门ⅱ放入,并将加工完成的基体由位于另一侧的密封门ⅱ取出;

27、s5、重复上述步骤s2~s4,进行真空状态下硬质涂层的连续镀膜;

28、s6、待所有基体完成镀膜后,关闭镀膜装置。

29、优选的是,其中,更换阴极靶材的方法为:

30、将新的阴极靶材放进靶材更换舱室中位于一侧的传送带ⅰ上,关闭密封门ⅰ,并对靶材更换舱室进行抽真空处理,使其与主舱室达到相同的气压;然后由伺服电机驱动滚珠丝杠将电动密封门ⅰ开启,再由机械臂ⅰ抓起使用过的阴极靶材,放置在位于另一侧的传送带ⅰ上,两个传送带ⅰ分别运输新的阴极靶材和使用过的阴极靶材至预定位置;再由机械臂抓起新的阴极靶材安装在磁过滤弯管上,随后电机驱动滚珠丝杠将电动密封门ⅰ关闭;再向靶材更换舱室中通入空气,使得靶材更换舱室内与外界大气压相同,打开密封门ⅰ取出使用过的阴极靶材,更换新的阴极靶材以待下次使用。

31、优选的是,其中,更换基体的方法为:

32、将新的基体放置在基体更换舱室中位于一侧的传送带ⅱ上,关闭密封门ⅱ,并对基体更换舱室进行抽真空处理,使其与主舱室达到相同的气压;然后伺服电机驱动滚珠丝杠打开电动密封门ⅱ,由机械臂ⅱ抓起已加工完成的基体,放置位于另一侧的传送带ⅱ上,两个传送带ⅱ分别运输新的基体和已加工完成的基体至预定位置,机械臂ⅱ抓起新的基体并插入靶台的卡槽中,放置完成一个新的基体后,靶台由旋转台带动旋转设定角度,再依次放置多个新的基体,新的基体放置完成后,再由伺服电机驱动滚珠丝杠来关闭电动密封门ⅱ;再向基体更换舱室中通入空气,使得基体更换舱室内与外界大气压相同,再打开密封门ⅱ取出加工完成的基体,并放进新的待加工基体待继续加工。

33、本发明至少包括以下有益效果:

34、本发明,在主舱室内部保持真空环境的状态下,在靶材更换舱室内进行阴极靶材更换,在基体更换舱室内进行基体更换,耗时短、效率高;并且通过加热机构对基体进行预热消应处理,降低“崩膜”现象的出现,提升镀膜产品成品率。

35、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。


技术特征:

1.一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,包括主舱室,以及设置在所述主舱室内的靶台,且所述主舱室设置有观察窗,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述靶材更换舱室与所述主舱室贯通连接的方式为:

3.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述电动密封门ⅰ与所述电动密封门ⅱ结构相同,所述电动密封门ⅰ包括:

4.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述靶材更换舱室的两侧分别设置有密封门ⅰ,所述靶材输送机构包括:

5.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述基体更换舱室的两侧分别设置有密封门ⅱ,所述基体输送机构包括:

6.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述加热机构包括二氧化碳激光器,所述二氧化碳激光器架设在所述主舱室外,且所述二氧化碳激光器的发射端对应所述观察窗设置。

7.根据权利要求1所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置,其特征在于,所述主舱室内还设置有旋转台,所述靶台设置在所述旋转台上,且所述靶台上对称的开设有用于放置基体的多个卡槽。

8.一种采用权利要求1~7任一项所述装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置的使用方法,其特征在于,更换阴极靶材的方法为:

10.根据权利要求8所述的真空状态下硬质涂层连续镀膜装置的使用方法,其特征在于,更换基体的方法为:


技术总结
本发明公开了一种真空状态下硬质涂层连续镀膜装置及其使用方法,包括主舱室,以及设置在主舱室内的靶台,且主舱室设置有观察窗,靶材更换舱室贯通连接在主舱室的一侧,且靶材更换舱室与主舱室之间设置有电动密封门Ⅰ;靶材输送机构,其设置在靶材更换舱室内;基体更换舱室,其贯通连接在主舱室的另一侧,且靶材更换舱室与主舱室之间设置有电动密封门Ⅱ;基体输送机构,其设置在基体更换舱室内;加热机构,其对应观察窗设置。本发明,在主舱室内部保持真空环境的状态下,在靶材更换舱室内进行阴极靶材更换,在基体更换舱室内进行基体更换,耗时短、效率高;并且通过加热机构对基体进行预热消应处理,降低“崩膜”现象的出现,提升镀膜产品成品率。

技术研发人员:赵凡,曾毅,杨攀,罗志全,朱舟
受保护的技术使用者:西南科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-1147184.html

最新回复(0)