離子真空鍍膜方法與裝置的製作方法
2023-05-09 06:20:01
專利名稱：離子真空鍍膜方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及離子真空鍍膜方法與裝置。
背景技術：
離子真空鍍膜方法與裝置採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、弧源電源、工件加熱源、引弧系統、真空系統、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內安裝數根條形永磁體，永磁體在靶管內(包括旋轉和往返運動)運動。弧斑呈線狀沿柱弧靶全長分布，並沿柱弧靶面掃描。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提出一種旋轉磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機，在鍍膜室中央安裝旋轉磁控柱狀弧源。主要由鍍膜室、工件轉架、旋轉磁控柱狀弧源、進氣系統、弧源電源、 烘烤加熱源、引弧針系統、真空系統、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內安裝數根條形永磁體，永磁體在靶管內作旋轉運動。弧斑呈線狀沿柱弧靶全長分布，並沿柱弧靶面掃描。旋轉磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機有立式結構、臥式結構、箱式結構。然而以上方法有很多不足之處然而現有的多弧離子鍍膜的方法產生的多弧離子粒子粗，有霧滴現象，引弧集中於磁力環，管狀靶的刻蝕不均勻，二三天就要修正靶面，需要及時調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，弧光鬆散無規則，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生凹槽，大大影響了靶的使用壽命，這是由於弧的牽引靠外電機牽引靶管內的磁鋼來回運動而運動，磁鋼在管內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量和生產效率均有極大影響。95105971. 8提出的柱形靶電弧汽相澱積裝置及方法，多弧離子鍍膜在於用電磁線圈控制弧班運動的柱形靶的電弧汽相澱積裝置，以電磁線圈貫穿整個靶長，並通以直流或交變電流，使線圈整體在靶面上產生運動的電磁場進行對靶材離子體引弧。需要採用電磁線圈控制弧班運動的柱形靶的電弧汽相澱積，這隻線圈需要很大的體積，在實用中有明顯
障礙--------要不控制引弧的效果不好，要不就是沒法在真空室內安裝這種線圈。離子真
空鍍膜方法已經得到了廣泛的應用，又如201020197886製備太陽能電池背電極膜層的裝置，還包括製備耐磨層工件的方法等。
發明內容
本發明的目的是提出一種離子真空鍍膜方法與裝置，採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，和工件結合層的質量高；靶材的長度不受限制，靶材的利用率高，使用壽命長，運行中無需調整與維修，應用範圍廣的離子真空鍍膜方法與裝置。本發明的技術方案是一種離子真空鍍膜方法與裝置，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於靶材的兩端，弧源電源電壓高或電流大時離子體 的離子量大，發束能力強，尤其是每隻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。根據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；可採取可控矽電壓調節器的電源調節設備，尤其是以微處理器控制的方式對可控矽進行調節。靶材施加的電壓或電流大小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合層的質量，同時結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。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流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加於靶材的兩端，如果工件不均勻分布，控制需要離子束量的區域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧的離子增加。所述弧源電源電壓高時電流大、發出的離子量大，發束能力強。本發明的改進是，每根靶材均採用圓柱形實心靶材。其使用的壽命極長，而且靶材均勻消耗，運行過程無須調整。本發明的有益效果圓柱形實心靶材，四周的離子束髮散均勻，經施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，上述缺點均可以克服，在保證引弧的離子量大(亦可以通過絕對電壓或電流大小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
膩和鍍層和結合層的質量，從而保證在需要功能性離子鍍層的質量--------如耐磨層、耐
腐蝕層有特定要求時的本發明可以通過參數控制方便完成，比現有技術明顯優越。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(也可以根據工件情況任意控制某個區域的離子量的大小，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)，本發明在實際運行中無需調整與維修。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量好則保證了特殊工件的離子鍍膜。因此，本發明可以應用於不鏽鋼材料的表面裝飾，也用於半導體工藝(包括太陽能光電產品)中的各種鍍膜，選擇不同的鍍膜材料，本發明也可以用於耐磨層的離子鍍，也包括合金鍍。
圖1是本發明結構示意圖，
圖2是本發明平面板鍍膜時捲成筒狀，柱狀靶位於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，偏壓7。
具體實施例方式本發明採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，所述靶材的兩端並不限於在棒狀靶的端面，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，採用實心柱狀棒作為靶材是優化的選擇。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流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加於靶材的兩端，如果工件不均勻分布，可以控制需要離子束量的區域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧或引弧的離子增力卩。所述弧源電源電壓高時電流大、發出的離子量大，發束能力強。每根靶材均採用圓柱形實心靶材，其使用的壽命極長，而且靶材均勻消耗，運行過程無須調整。每隻電源進行強弱變化進行調節，例如以均以相同周期的方式進行調節，例如採取可控矽電壓調節器的電源調節設備，尤其是以微處理器控制的方式對可控矽進行調節。對均勻的工件，如對一平板進行均勻鍍膜，採用一隻柱狀靶，平面板捲成筒狀或折成U形、V形均可，繞在柱狀靶周圍，柱狀靶位於爐體中心即筒的柱心位置，工件接偏壓7工件接偏壓。則每隻電源均以相同周期的方式進行電壓或電流的強弱變化，且靶材一端弧源電源電壓或電流最高時，靶材另一端施加的弧源電源電壓就低。根據兩端施加的弧源電源電壓或弧源電源電流的高低大小控制，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，平面板捲成筒狀的臥式結構。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或電流值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合層的質量，同時結合施加的氮氣或烴類氣體(用於鍍制合金或化合物時，採用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。每隻電源進行強弱變化進行調節，例如以均以相同周期的方式進行調節，例如採取可控矽電壓調節器的電源調節設備，尤其是以微處理器控制的方式對可控矽進行調節。 每隻電源也可以以任何方式獨立進行周期的調節方式，以不同周期的方式進行調節變可， 並不需要同步，現有技術均容易實現，宏觀上的對仍能控制各區域跑弧的強弱，相應離子有多有少。當然，本行業的技術人員應該了解，本發明不 受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明方法範圍的前提下，本發明還會有各種變化和等同，這些變化和改進會落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.一種離子真空鍍膜方法，其特徵是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於靶材的兩端。
2.根據權利要求1所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是每隻弧源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。
3.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是根據靶材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；採取可控矽電壓調節器的電源調節設備，以微處理器控制的方式對可控矽進行調節。
4.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是靶材施加的電壓或電流大小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合層的質量，同時結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。
5.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是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流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加於靶材的兩端，如果工件不均勻分布，控制需要離子束量的區域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧的離子增加。
6.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是每隻電源進行強弱變化進行調節，均以相同周期的方式進行調節，採取可控矽電壓調節器的電源調節設備或以微處理器控制的方式對可控矽進行調節。
7.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是每根靶材均採用圓柱形實心靶材。
8.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是對一平板進行均勻鍍膜，採用一隻柱狀靶，平面板捲成筒狀，柱狀靶位於筒的柱心位置，則每隻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則低。
9.根據權利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特徵是平面板捲成筒狀為臥式。
全文摘要
離子真空鍍膜方法，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於靶材的兩端。每隻弧源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。本發明用圓柱形實心靶材，四周的離子束髮散均勻，經施加的電壓自動進行均勻速度的控制，電弧均勻移動，上述缺點均可以克服，保證在需要功能性離子鍍層的質量。
文檔編號C23C14/32GK102321869SQ20111027496
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者王敬達 申請人:王敬達