CN110158056A - 真空镀膜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空镀膜装置，包括真空腔体，设于所述真空腔体内的线圈和支撑架，及连接于所述真空腔体的进气管；所述进气管能够往所述真空腔体导入反应气体；所述线圈连接高频电源，且所述线圈通电能够电离所述真空腔体内的反应气体，以产生等离子体；所述支撑架连接直流电源，其中所述支撑架用于支撑工件，且所述支撑架通电能够对置于所述支撑架上的工件施加负偏压，用于引导所述等离子体沉积在所述工件上。本发明能够对工件的内壁及外表面实现均匀的镀膜，且对应膜基结合力好，而且避免了因工件结构及尺寸的问题而引起的边缘效应和尖端效应；同时能够通过对直流电源及高频电源的调节，实现对工件镀膜的有效控制。
Description
技术领域
本发明属于真空镀相关的技术领域，特别是涉及一种真空镀膜装置。
背景技术
真空镀是指在真空条件下，通过蒸发、溅射或离化等方式在产品表面沉积各种金属和非金属涂层的技术，其主要包括真空蒸镀、溅射镀、离子镀和等离子体增强化学气相沉积几种类型。
目前,实际的工业应用中,存在大量的内凹异型工件及金属管状内表面需要镀膜,比如汽车发动机汽缸、轴承、轴套以及涡轮的内花键等。然而，常规的真空镀膜装置由于绕射性差，使得真空镀膜装置在对工件进行镀膜时，工件内凹面及内壁难以实现均匀涂覆，而且工件上所镀的膜对应的膜基结合力差，使得现有的真空镀膜装置满足不了对内凹异型工件及金属管状内表面的镀膜使用需求。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中存在的技术问题，提供一种真空镀膜装置,用于对管状工件，或者具有深孔结构的工件进行镀膜。
具体地，一种真空镀膜装置，包括真空腔体，设于所述真空腔体内的线圈和支撑架，及连接于所述真空腔体的进气管；所述进气管能够往所述真空腔体导入反应气体；所述线圈连接高频电源，且所述线圈通电能够电离所述真空腔体内的反应气体，以产生等离子体；所述支撑架连接直流电源，其中所述支撑架用于支撑工件，且所述支撑架通电能够对置于所述支撑架上的工件施加负偏压，用于引导所述等离子体沉积在所述工件上。
作为本发明的优选方案，所述线圈设置为螺形金属管，其中所述螺形金属管管内导通有冷却水。
作为本发明的优选方案，所述螺形金属管设置在所述工件的上方，并与所述工件相对设置，其中所述螺形金属管与所述工件之间的间距小于10cm。
作为本发明的优选方案，所述螺形金属管部分伸入至所述工件内，并与所述工件的内壁间隙配合，其中所述工件的内壁与所述螺形金属管之间的间距小于10cm。
作为本发明的优选方案，所述螺形金属管上设置有两根延伸管，两根所述延伸管相对于所述真空腔体部分向外伸出，用于与所述高频电源连接，其中所述高频电源的频率为10KHz-30MHz，功率为50W-600W。
作为本发明的优选方案，两根所述延伸管相对于所述真空腔体绝缘设置。
作为本发明的优选方案，所述支撑架上设置有支撑杆，所述支撑杆通过绝缘法兰固定在所述真空腔体上。
作为本发明的优选方案，所述直流电源的负极与所述支撑杆连接，所述直流电源的正级接地。
作为本发明的优选方案，所述直流电源的电压为100V-1000V。
作为本发明的优选方案，所述真空腔体内导入所述反应气体后的气压为0.2Pa-6Pa,其中所述反应气体包括乙炔、甲烷或者氩气。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所提供的真空镀膜装置，通过合理的结构设置，使得该真空镀膜装置工作时，利用线圈电离反应气体，形成等离子体，再利用工件上的负电压引导等离子体沉积，能够对工件的内壁及外表面实现均匀的镀膜，且对应膜基结合力好，而且避免了因工件结构及尺寸的问题而引起的边缘效应和尖端效应；同时该真空镀膜装置工作时，能够通过对直流电源及高频电源的调节，实现对工件镀膜的有效控制。
附图说明
图1为本发明所提供的真空镀膜装置其中一个实施方式的结构示意图。
图2为本发明所提供的真空镀膜装置另一个实施方式的结构示意图。
其中，10、真空腔体；11、进气管；20、螺形金属管；21、延伸管；30、支撑架；31、支撑杆；32、绝缘法兰；101、高频电源；102、直流电源；200、工件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明请求保护的真空镀膜装置，具体用于对管状工件，或者具有深孔结构的工件进行镀膜，能够实现对工件的内壁及外表面进行均匀的镀膜。
请参阅图1、图2，本发明第一实施方式所提供的真空镀膜装置，包括真空腔体10，设于所述真空腔体10内的线圈和支撑架30，及连接于所述真空腔体10的进气管11。
所述真空腔体10设置为壳体结构，本实施方式的真空镀膜装置在工作时，可先抽真空机组(图未示)将所述真空腔体10抽成真空，然后再用进水管11往所述真空腔体10导入反应气体。其中所述真空腔体10处于真空状态时，所述真空腔体10的气压值为2×10-3Pa。需要说明的是，所述进气管11与所述真空腔体10装配密封，且所述进气管11能够根据使用的需求，将一定量的反应气体导入至所述真空腔体10内，然后再密封，使得该真空腔体10内填充有一定气压的反应气体。
在本实施方式中，所述真空腔体10内导入所述反应气体后的气压为0.2Pa-6Pa,其中所述反应气体包括乙炔、甲烷或者氩气。
所述线圈连接高频电源101，且所述线圈通电后能够电离所述真空腔体10内的反应气体，以产生等离子体。需要说明的是，所述线圈通电能够形成电感放电，以此实现对所述反应气体的电离作业。
在本实施方式中，所述线圈设置为螺形金属管20，具体可由管径为3mm-10mm的金属管绕制而成，其中所述螺形金属管20的匝数为1-25，每匝间隔1cm-5cm。且所述螺形金属管20内导通有冷却水，以此实现对通电工作中的螺形金属管20进行降温，具有延长该螺形金属管20使用寿命的作用。
其中，所述螺形金属管20上设置有两根延伸管21，两根所述延伸管21相对于所述真空腔体10部分向外伸出，且两根所述延伸管21伸出所述真空腔体10的两端与所述高频电源101的正、负极连接，以此实现该螺形金属管20与高频电源101之间的连接。需要说明的是，两根所述延伸管54相对于所述真空腔体10绝缘设置，且所述螺形金属管20设置在所述真空腔体10内，利用所述螺形金属管20自身材料的刚性，用两根延伸管21对螺形金属管20支撑，以此实现所述螺形金属管20相对于所述真空腔体10的限位固定。
在本实施方式中，所述高频电源101的频率为10KHz-30MHz，优选为1 MHz-30MHz，且所述高频电源101的功率为50W-600W，使得本实施方式中的螺形金属管20通电后能够实现对所述真空腔体10内的反应气体进行电离。
在本实施方式中，所述螺形金属管20设置在所述工件200的上方，并与所述工件200相对设置，其中所述螺形金属管20与所述工件200之间的间距小于10cm，使得由所述螺形金属管20电离反应气体所形成的等离子体，能够快速地沉积在工件200上，以便该真空镀膜装置工作时对工件的镀膜。
可以理解，所述螺形金属管20与所述工件200之间相对位置的设置不局限于上述所述，本领域技术人员可以根据使用的需求，将所述螺形金属管20设置在所述工件200的上方，但是不与所述工件200相对设置；又或者将所述螺形金属管20部分伸入至所述工件200内，并与所述工件200的内壁间隙配合，其中所述工件200的内壁与所述螺形金属管20之间的间距小于10cm。
所述支撑架30连接直流电源102，且所述支撑架30用于支撑工件200，且当所述支撑架30通电能够对置于所述支撑架30上的工件200施加负偏压，用于引导所述等离子体沉积在所述工件200上，以此实现该真空镀膜装置工作时，对工件200的镀膜。
在本实施方式中，所述支撑架30上设置有支撑杆31，所述支撑杆31通过绝缘法兰32固定在所述真空腔体10上，以此实现所述支撑架30在所述真空腔体10上的装配。需要说明的是，所述支撑杆31和所述支撑架30均设置为导电体。
其中，所述直流电源102的电压为100V-1000V，且所述直流电源102的负极与所述支撑杆32连接，而所述直流电源102的正极接地，使得所述直流电源102能够通过所述支撑架30对置于该支撑架30上的工件200施加负偏压。在本实施方式中，所述直流电源102的正极与所述真空腔体10连接，且所述真空腔体10接地。
由上可知，本实施方式的真空镀膜装置工作时，先用高频电源101给所述线圈通电，使得所述线圈电离反应气体，并形成等离子体；然后再用直流电源102给所述支撑架30通电，以通过所述支撑架30给所述工件200施加负偏压，利用所述工件200的负电压引导等离子体在工件200上沉积，以此实现对该真空镀膜装置工作时对工件200的镀膜。其中，本实施方式的真空镀膜装置上线圈的管径、匝数及匝距均可改变，以此实现该线圈工作时对产生等离子体的区域范围进行调节，具有提高该真空镀膜装置工作时灵活性的作用；而且用于给所述线圈通电的高频电源101的频率及功率也可以根据待镀膜工件200的使用需求调节，以此实现对该真空镀膜装置工作时对反应气体的电离化率进行控制；同时用于给所述工件200施加的负偏压的直流电源102的电压值也可以根据待镀膜工件200的使用需求来调节，以此实现对该真空镀膜装置工作时对涂层沉积的能量进行调控。也就是说，本实施方式的真空镀膜装置的灵活性好，能够实现对工件的镀膜进行有效的控制。
综上，本发明所提供的真空镀膜装置，通过合理的结构设置，使得该真空镀膜装置工作时，利用线圈电离反应气体，形成等离子体，再利用工件上的负电压引导等离子体沉积，能够对工件的内壁及外表面实现均匀的镀膜，且对应膜基结合力好，而且避免了因工件结构及尺寸的问题而引起的边缘效应和尖端效应；同时该真空镀膜装置工作时，能够通过对直流电源及高频电源的调节，实现对工件镀膜的有效控制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种真空镀膜装置，用于对工件进行镀膜；其特征在于：包括真空腔体，设于所述真空腔体内的线圈和支撑架，及连接于所述真空腔体的进气管；所述进气管能够往所述真空腔体导入反应气体；所述线圈连接高频电源，且所述线圈通电能够电离所述真空腔体内的反应气体，以产生等离子体；所述支撑架连接直流电源，其中所述支撑架用于支撑工件，且所述支撑架通电能够对置于所述支撑架上的工件施加负偏压，用于引导所述等离子体沉积在所述工件上。
2.根据权利要求1所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述线圈设置为螺形金属管，其中所述螺形金属管管内导通有冷却水。
3.根据权利要求2所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述螺形金属管设置在所述工件的上方，并与所述工件相对设置，其中所述螺形金属管与所述工件之间的间距小于10cm。
4.根据权利要求2所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述螺形金属管部分伸入至所述工件内，并与所述工件的内壁间隙配合，其中所述工件的内壁与所述螺形金属管之间的间距小于10cm。
5.根据权利要求2所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述螺形金属管上设置有两根延伸管，两根所述延伸管相对于所述真空腔体部分向外伸出，用于与所述高频电源连接，其中所述高频电源的频率为10KHz-30MHz，功率为50W-600W。
6.根据权利要求5所述的真空镀膜装置，其特征在于：两根所述延伸管相对于所述真空腔体绝缘设置。
7.根据权利要求1所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述支撑架上设置有支撑杆，所述支撑杆通过绝缘法兰固定在所述真空腔体上。
8.根据权利要求7所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述直流电源的负极与所述支撑杆连接，所述直流电源的正级接地。
9.根据权利要求8所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述直流电源的电压为100V-1000V。
10.根据权利要求1所述的真空镀膜装置，其特征在于：所述真空腔体内导入所述反应气体后的气压为0.2Pa-6Pa,其中所述反应气体包括乙炔、甲烷或者氩气。
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