專利名稱：離子真空鍍鈦組合物的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及離子真空鍍膜方法。
背景技術(shù)：
離子真空鍍膜方法與裝置--------采用磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜，其裝置是
在鍍膜室中央安裝旋磁控柱狀弧源(管狀)。由鍍膜室、工件轉(zhuǎn)架、磁控柱狀弧源、進氣(鍍不同材料時需要通入不同的工作氣體)系統(tǒng)、弧源電源、工件加熱源、引弧系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內(nèi)安裝數(shù)根條形永磁體，永磁體在靶管內(nèi)(包括旋轉(zhuǎn)和往返運動)運動?；“叱示€狀沿柱弧靶全長分布，并沿柱弧靶面掃描。從而提供在高真空條件下的將弧源由管狀金屬材料的靶材和氣體材料以離子方式鍍膜至工件上。如CN96218605. 8提出一種旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機，在鍍膜室中央安裝旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源。主要由鍍膜室、工件轉(zhuǎn)架、旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源、進氣系統(tǒng)、弧源電源、 烘烤加熱源、引弧針系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內(nèi)安裝數(shù)根條形永磁體，永磁體在靶管內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動?；“叱示€狀沿柱弧靶全長分布，并沿柱弧靶面掃描。旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機有立式結(jié)構(gòu)、臥式結(jié)構(gòu)、箱式結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有公開的鍍鈦方法產(chǎn)生的多弧離子粒子粗，有霧滴現(xiàn)象，引弧集中于磁力環(huán)，管狀靶的刻蝕不均勻，二三天就要修正靶面，需要及時調(diào)整磁鋼與靶材的距離，靶材的利用度低，也極大影響了真空鍍的工作效率；另一不足是多弧管狀靶的離子束分散，靶源由多根金屬材料作靶材，均勻度不好、弧光松散無規(guī)則，在靶管表面串動，靶管表面刻蝕不勻，易在靶管的兩端表面產(chǎn)生凹槽，大大影響了靶的使用壽命，這是由于弧的牽引靠外電機牽引靶管內(nèi)的磁鋼來回運動而運動，磁鋼在管內(nèi)的高溫條件下易退磁，從而影響引弧作用，上述不足對離子鍍的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有極大影響?，F(xiàn)有技術(shù)要求基礎真空要求較高，一般要求達到IO-3PA的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種高質(zhì)量各種離子真空鍍鈦組合物的方法與裝置，尤其是平面金屬板，更特殊的是采用臥式鍍板的方式，并采用非機械磁體控制方式，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量，離子鍍層細膩，和工件結(jié)合層的質(zhì)量高；靶材的長度不受限制，靶材的利用率高，使用壽命長，運行中無需調(diào)整與維修，應用范圍廣的離子真空鍍膜方法與裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種離子真空鍍鈦膜方法與裝置，靶材為鈦材，靶材的兩端均施加獨立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端，弧源電源電壓高或電流大時離子體的離子量大，發(fā)束能力強，尤其是每只電源均以相同周期的方式進行電流大小的強弱變化控制，且靶材一端弧源電源電壓最高或電流最大時，靶材另一端施加的弧源
3電源電壓低或電流小。根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓的高低或弧源電源電流大小的控制， 離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量；離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量；可采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設備，尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進行調(diào)節(jié)。 靶材施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，可以通過最大絕對電壓進行控制獲得不同的離子束，離子細膩可保證離子鍍層的細膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量， 同時結(jié)合施加的氮氣或烴類氣體(如乙炔乙烯等工作氣體)的量對施加的弧源電源的最高電壓或電流變化的強弱周期。本發(fā)明的工藝條件如下
鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)700-1000700-10000700-1000爐溫(V)90-120110:=130140--160基礎真空(P al0_2)2. 5-2. 92. 3-2. 71. 8.-2. 2工作真空(P a_2)1. 3-1. 71. 0-1. 40. 8-1. 2工件偏壓(V)70-9090-11090-110氮氣流量420-480380--420180--220乙炔流量300--340900--1100工作時間(S)200-220270-330330-390
本發(fā)明的改進是，每根鈦材靶材均采用圓柱形實心靶材。本發(fā)明的有益效果采用圓柱形實心鈦材，四周的離子束發(fā)散均勻，經(jīng)施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，在保證引弧的離子量大(亦可以通過絕對電壓進行控制獲得不同的離子束)，離子細膩可保證離子鍍層的細膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，從而
保證在需要功能性離子鍍層的質(zhì)量--------如耐磨層、耐腐蝕層有特定要求時的本發(fā)明
可以通過參數(shù)控制方便完成，比現(xiàn)有技術(shù)明顯優(yōu)越。引弧通過弧源施加電源2、在實心靶材在均勻弧源施加電源(也可以根據(jù)工件情況任意控制某個區(qū)域的離子量的大小，使某個工件附近的離子量進行控制)。本發(fā)明無需磁鋼，靶長度不受限制，靶材的利用率高，使用壽命比多弧離子平面靶的壽命有二個數(shù)量級的增高(如實用中可以使用鈦靶或鋯靶可以使用二年無需要更換)，本發(fā)明在實際運行中無需調(diào)整與維修。在實際使用中靶溫低，離子束的粒子細度好，離子可控制得集中、能量大，與工件的附著力更好，使鍍品光潔，功能性離子鍍層的質(zhì)量好則保證了特殊工件的離子鍍膜。因此，本發(fā)明可以應用于不銹鋼材料的表面裝飾， 選擇不同的鍍膜材料，有不同的應用。本發(fā)明的有益效果還在于可提高偏壓，結(jié)合力好，降低了對基礎真空的要求。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明平面板鍍膜時卷成筒狀，柱狀靶位于筒的柱心位置的示意圖。實心靶材1、弧源施加電源2、3、電源控制器4、鍍膜真空室5、工件6、強制跑弧偏壓 7。
具體實施方式
本發(fā)明采用非機械磁體控制方式離子引弧，通過靶材的兩端施加電壓的變化，所述靶材的兩端并不限于在棒狀靶的端面，也可以在靶材棒的任意兩個部位接入電壓，但最好在靶材兩端，使靶材能夠均勻的消耗，采用實心柱狀棒作為靶材是優(yōu)化的選擇。在靶材兩端均施加獨立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進行電壓高低的控制，即弧源電源電壓高低的的變化分別施加于靶材的兩端，如果工件不均勻分布，可以控制需要離子束量的區(qū)域施加高一些的電壓。弧源電源電壓高時離子體的離子量大，發(fā)束能力強。每根靶材均采用圓柱形實心靶材，其使用的壽命極長，而且靶材均勻消耗，運行過程無須調(diào)整。對均勻的工件，如對一平板進行均勻鍍膜，采用一只柱狀靶，平面板卷成筒狀，柱狀靶位于筒的柱心位置，則每只電源均以相同周期的方式進行強弱變化，且靶材一端弧源電源電壓最高時，靶材另一端施加的弧源電源電壓最低。根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓的高低控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，可以控制靶材長度不同位置引弧的離子量。 對單根靶材實心靶材，平面板卷成筒狀的臥式結(jié)構(gòu)。靶材施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，可以通過最大絕對電壓進行控制獲得不同的離子束，離子細膩可保證離子鍍層的細膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，同時結(jié)合施加的氮氣或烴類氣體(如乙炔乙烯等工作氣體)的量對施加的弧源電源的最高電壓和變化的強弱周期。
B] 第一組工藝條件鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)700700700爐溫(V)90110140基礎真空(P al0_2)2. 52. 31. 8工作真空(P a_2)1. 31. 00. 8工件偏壓(V)709090氮氣流量420380180乙炔流量300900工作時間(S)200270330第二組工藝條件鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)100010001000爐溫(V)120130160基礎真空(P al0_2)2. 92. 72. 2工作真空(P a_2)1. 71. 41. 2工件偏壓(V)90110110氮氣流量480420220乙炔流量3401100工作時間(S)220330390第三組工藝條件鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)900900900爐溫(V)100120150基礎真空(P al0_2)2. 72. 52工作真空(P a_2)1. 51. 2-1工件偏壓(V)80100100氮氣流量450400190乙炔流量3201000工作時間(S)210300360第四組工藝條件鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)8 00800800爐溫(V)1 00110145基礎真空(P al0_2)2. 62. 62. 2工作真空(P alO-1)1. 41. 10. 9工件偏壓(V)7090110氮氣流量440390190乙炔流量310950工作時間(S)230350410
氮氣流量與乙炔流量是二者的體積比例關(guān)系，單位是每分鐘毫升，與離子濺射一道使工作真空保持在合適的狀態(tài)，工作時間并不限制，這是與厚度成正比的量。每只電源進行強弱變化進行調(diào)節(jié)，例如以均以相同周期的方式進行調(diào)節(jié)，例如采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設備，可通過調(diào)節(jié)電壓來調(diào)節(jié)電流(一般需要以電流值判斷離子束的強度)。尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進行調(diào)節(jié)。并不需要同步，宏觀上的仍可以使靶材的消耗均勻，例如采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設備，尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進行調(diào)節(jié)。每只電源也可以以任何方式獨立進行周期的調(diào)節(jié)方式，以不同周期的方式進行調(diào)節(jié)變可，并不需要同步，一般在宏觀上的靶材的消耗還是均勻是，但跑弧控制會難些。采用圓柱體靶強制引的真空鍍膜工藝參數(shù)。對金屬板平面鍍膜時，金屬板置于靶的周圍金屬平面成筒狀、V形或U形均可；柱狀靶位于爐體中心位置。工件接偏壓7。
權(quán)利要求
1.一種離子真空鍍鈦組合物的方法，其特征是靶材為鈦材，靶材的兩端均施加獨立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端，根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓的高低或弧源電源電流大小的控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的罔子里。
2.根據(jù)權(quán)利要求權(quán)所述的離子真空鍍鈦組合物的方法，其特征是靶材施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，通過最大絕對電壓進行控制獲得不同的離子束，同時結(jié)合施加的氮氣或烴類氣體的量對施加的弧源電源的最高電壓和變化的強弱周期；工藝條件如下鈦金板玫瑰金板黑鈦板弧電流(mA)700-1000700-10000700-1000爐溫(°C)90-120110=130140--160基礎真空(P al0_2)2. 5-2. 92. 3-2. 71. 8.-2. 2工作真空(P a_2)1. 3-1. 71. 0-1. 40. 8-1. 2工件偏壓(V)70-9090-11090-110氮氣流量420-480380-420180--220乙炔流量300-340900--1100工作時間(S)200-220270-330330-390
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍鈦組合物的方法，其特征是每根鈦材靶材均采用圓柱形實心靶材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍鈦組合物的方法，其特征是每只電源均以相同周期的方式進行電流大小的強弱變化控制，且靶材一端弧源電源電壓最高或電流最大時，靶材另一端施加的弧源電源電壓低或電流小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍鈦組合物的方法，其特征是對一平板進行均勻鍍膜，采用一只柱狀靶，平面板卷成筒狀，柱狀靶位于筒的柱心位置，則每只電源均以相同周期的方式進行強弱變化，且靶材一端弧源電源電壓最高時，靶材另一端施加的弧源電源電壓最低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子真空鍍膜方法，其特征是平面板卷成筒狀為臥式。
全文摘要
一種離子真空鍍鈦組合物的方法，靶材為鈦材，靶材的兩端均施加獨立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端，根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓的高低或弧源電源電流大小的控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量。采用鈦棒鍍鈦金板、玫瑰金板和黑鈦板。本發(fā)明提出一種高質(zhì)量各種離子真空鍍鈦組合物的方法與裝置，并采用非機械磁體控制方式，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量，離子鍍層細膩。
文檔編號C23C14/32GK102352481SQ20111027590
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者王敬達 申請人:王敬達