專利名稱：移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及離子鍍膜設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備， 可應(yīng)用到飛機大型構(gòu)件的功能化處理，也可推廣應(yīng)用到航天飛行器、大型客貨船、軍艦、快 速列車、大型機械裝備、大型橋梁、大型發(fā)電機組、核電站等大型或重型器件的表面耐磨、耐 蝕以及各種功能性鍍膜處理。
技術(shù)背景目前，普遍使用的固定式離子鍍膜機一般只能對那些直接可以安裝到真空室內(nèi)的 部件進行鍍膜處理。對于那些無法裝入鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的大型部件、不能或不宜拆卸搬 運器件局部鍍膜處理無法實現(xiàn)。另外，有些部件雖然可以拆卸搬運，但是由于拆裝和往復(fù)搬 運將浪費許多時間，影響生產(chǎn)周期，給實際生產(chǎn)帶來許多不必要的經(jīng)濟損失
實用新型內(nèi)容
為了解決那些無法或不便裝入鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的大型部件、不能或不宜拆卸搬 運器件的局部鍍膜處理，盡量減少由于拆裝和往復(fù)搬運所引起的浪費時間，影響生產(chǎn)周期 并給實際生產(chǎn)帶來的不必要的經(jīng)濟損失等問題。本實用新型提供一種移動式弧光放電離子 鍍膜設(shè)備。該設(shè)備不僅可以沉積單質(zhì)金屬膜、合金膜，而且還可以沉積各類化合物膜。本實用新型的技術(shù)方案是一種移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，該設(shè)備設(shè)有真空腔體、真空機組、蒸發(fā)源、電 源控制單元、溫度監(jiān)測單元、復(fù)合真空計，抽氣機組的抽氣口與真空腔體的排氣口相連接， 蒸發(fā)源電源控制單元的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和蒸發(fā)源的靶材上；偏壓電 源的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和被鍍工件上；復(fù)合真空計的高、低真空規(guī)探 頭分別與安裝在真空腔體底部的離子真空規(guī)管和熱阻規(guī)管相連接；溫度監(jiān)測單元與安裝在 真空腔體底部的熱電偶相連接。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，真空腔體的下部安裝有平衡支柱。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，真空腔體材料為不銹鋼，真空腔體壁厚為 8 10毫米，真空腔體內(nèi)徑為<2 300 400毫米，真空腔體高度為200 300毫米。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，真空腔體設(shè)有排氣口、窺視孔、冷卻水管、 工作氣體導(dǎo)入口、熱電偶導(dǎo)入口、蒸發(fā)源安裝法蘭、真空規(guī)管安裝孔，真空腔體的兩側(cè)分別 開有排氣口、窺視孔，真空腔體的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)之間設(shè)有冷卻水管，真空 腔體底部開有工作氣體導(dǎo)入口、熱電偶導(dǎo)入口和真空規(guī)管安裝孔，真空腔體設(shè)有蒸發(fā)源安 裝法蘭。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，真空機組設(shè)有機械泵、擴散泵、擴散泵閥、 初級閥、次級閥、過渡連接彎管、真空室放氣閥、泵口電磁充氣閥、真空規(guī)管安裝孔，泵口電 磁充氣閥與機械泵泵口直接相連，機械泵泵口電磁充氣閥通過連接管分別與擴散泵閥和初 級閥相連接，真空規(guī)管安裝孔置于與擴散泵閥連接的連接管圓周上，初級閥通過連接管與
3過渡連接彎管相連，擴散泵閥通過連接管與擴散泵的排氣口相連，次級閥的一端與擴散泵 的抽氣口直連、次級閥的另一端與過渡連接彎管的一端相連，真空室放氣閥安裝在過渡連 接彎管的圓周上。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，蒸發(fā)源設(shè)有蒸發(fā)源安裝法蘭、弧源絕緣件、 弧源緊固件、弧源導(dǎo)管、弧源端蓋、冷卻水導(dǎo)入管、冷卻水導(dǎo)入管緊固件、引弧針、弧源磁鐵 組件、靶材、屏蔽罩，屏蔽罩絕緣件固定在蒸發(fā)源安裝法蘭內(nèi)側(cè)，并與靶材圓周保持間隙；靶 材通過螺紋與弧源導(dǎo)管相互連接，弧源導(dǎo)管一端通過密封圈與靶材密封；弧源導(dǎo)管穿過蒸 發(fā)源安裝法蘭中孔，弧源導(dǎo)管與蒸發(fā)源安裝法蘭之間安裝絕緣墊保持絕緣；弧源導(dǎo)管外設(shè) 置弧源絕緣件，弧源絕緣件的另一端通過與弧源導(dǎo)管螺紋連接的弧源緊固件壓緊，弧源緊 固件通過螺紋把弧源導(dǎo)管和靶材固定在蒸發(fā)源安裝法蘭上；弧源端蓋通過螺紋擰緊在弧源 導(dǎo)管的另一端，弧源導(dǎo)管的尾部通過密封圈與弧源端蓋密封；弧源磁鐵組件通過螺紋安裝 在冷卻水導(dǎo)入管的一端，冷卻水導(dǎo)入管穿越弧源端蓋的中孔，通過冷卻水導(dǎo)入管緊固件螺 紋連接在弧源端蓋上，弧源磁鐵組件通過置于冷卻水導(dǎo)入管的一端并緊套在冷卻水導(dǎo)入管 圓周上的密封圈達到液體密封；引弧針安裝在蒸發(fā)源安裝法蘭上，引弧針的頭部與靶材表 面保持1.5 2毫米的距離。所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，還設(shè)有壓蓋，壓蓋設(shè)于弧源絕緣件一端的 臺肩上，使弧源絕緣件固定于蒸發(fā)源安裝法蘭外側(cè)。本實用新型的優(yōu)點及有益效果是1、本實用新型移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，該設(shè)備重量輕、體積小，便于搬運。2、本實用新型不僅可以實現(xiàn)對于那些無法裝入鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的大型部件進 行局部鍍膜處理，而且還可以將設(shè)備搬運到現(xiàn)場對那些不能或不宜拆卸搬運器件進行局部 鍍膜處理，盡量減少由于拆裝和往復(fù)搬運所引起的浪費時間，影響生產(chǎn)周期并給實際生產(chǎn) 帶來的不必要的經(jīng)濟損失。3、本實用新型操作比較簡單，設(shè)備可以在360度圓周內(nèi)每隔45度靈活轉(zhuǎn)動，便于 對那些無法拆卸部件的適配。4、本實用新型設(shè)備功率比較小(低于6KW)，幾乎是有380伏動力電源的地方就可 以原地對部件進行鍍膜處理。5、本實用新型投入成本低，占地面積小，無污染。

圖1移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中，1、真空腔體；2、真空機組；3、蒸發(fā)源；4、電源控制單元；5、平衡支柱；6、溫度 監(jiān)測單元；7、復(fù)合真空計；8、偏壓電源。圖2真空腔體示意圖。圖中，11、排氣口 ；12、窺視孔；13、冷卻水管；14、工作氣體導(dǎo)入口 ；15、熱電偶導(dǎo)入
口 ；16、蒸發(fā)源安裝法蘭；17、真空規(guī)管安裝孔。圖3真空機組示意圖。圖中，21、機械泵；22、電磁充氣閥；23、擴散泵閥；24、真空規(guī)管安裝孔；25、初級 閥；26、過渡連接彎管；27、放氣閥；28、次級閥；29、擴散泵。[0024]圖4蒸發(fā)源的組裝示意圖。圖中，301、蒸發(fā)源安裝法蘭；302、弧源絕緣件(聚四氟乙烯)；303、弧源緊固件； 304、弧源導(dǎo)管；305、弧源端蓋；306、冷卻水導(dǎo)入管；307、冷卻水導(dǎo)入管緊固件；308、壓蓋； 309、引弧針；310、弧源磁鐵組件；311、靶材；312、屏蔽罩。圖5大型板材用密封過渡接頭。圖6大型圓柱體用密封過渡接頭。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，本實用新型移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，主要包括真空腔體1、真 空機組2、蒸發(fā)源3、電源控制單元4、平衡支柱5、溫度監(jiān)測單元6、復(fù)合真空計7、偏壓電源 8等。具體結(jié)構(gòu)如下抽氣機組2的抽氣口與真空腔體1的排氣口相連接，鍍膜真空室開口方向可根據(jù) 實際需求，通過連接法蘭上的8個螺栓間隔45度沿圓周旋轉(zhuǎn)；蒸發(fā)源電源控制單元4的正 極和負極分別連接于真空腔體1的外殼和蒸發(fā)源3的靶材上；偏壓電源8的正極和負極分 別連接于真空腔體1的外殼和被鍍工件上；復(fù)合真空計7的高、低真空規(guī)探頭分別與安裝在 真空腔體1底部的離子真空規(guī)管和熱阻規(guī)管相連接；溫度監(jiān)測單元6與安裝在真空腔體1 底部的熱電偶相連接；平衡支柱5安裝于真空腔體1的下部，以保持鍍膜系統(tǒng)整體的平衡。如圖2所示，本實用新型中的真空腔體材料為不銹鋼，腔體壁厚為8 10毫米，腔 體內(nèi)徑為<2 300 400毫米，腔體高度為200 300毫米。本實施例中，真空腔體1材料為 2Crl3不銹鋼，真空腔體1壁厚為10毫米，真空腔體1內(nèi)徑為<2 360毫米，真空腔體1高度 為300毫米。主要包括排氣口 11、窺視孔12、冷卻水管13、工作氣體導(dǎo)入口 14、熱電偶導(dǎo) 入口 15、蒸發(fā)源安裝法蘭16、真空規(guī)管安裝孔17等，其具體結(jié)構(gòu)如下真空腔體1的兩側(cè)分別開有排氣口 11、窺視孔12，真空腔體1的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)， 所述雙層結(jié)構(gòu)之間設(shè)有冷卻水管13，真空腔體1底部開有工作氣體導(dǎo)入口 14、熱電偶導(dǎo)入 口 15和真空規(guī)管安裝孔17，真空腔體1設(shè)有蒸發(fā)源安裝法蘭16。如圖3所示，真空機組由4升/秒的機械泵21、泵口直徑為100毫米的擴散泵29、 真空閥門(擴散泵閥23、初級閥25、次級閥28)、過渡連接彎管26、真空室放氣閥27、泵口電 磁充氣閥22、真空規(guī)管安裝孔24以及連接管等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)如下泵口電磁充氣閥22與機械泵21泵口直接相連，機械泵泵口電磁充氣閥22通過連 接管分別與擴散泵閥23和初級閥25相連接，真空規(guī)管安裝孔24置于與擴散泵閥23連接 的連接管圓周上，初級閥25通過連接管與過渡連接彎管26相連，擴散泵閥23通過連接管 與擴散泵29的排氣口相連，次級閥28的一端與擴散泵29的抽氣口直連、次級閥28的另一 端與過渡連接彎管26的一端相連，真空室放氣閥27安裝在過渡連接彎管29的圓周上。如圖4所示，本實施例中的蒸發(fā)源由蒸發(fā)源安裝法蘭301、弧源絕緣件302、弧源緊 固件303、弧源導(dǎo)管304、弧源端蓋305、冷卻水導(dǎo)入管306、冷卻水導(dǎo)入管緊固件307、壓蓋 308、引弧針309、弧源磁鐵組件310、靶材311、屏蔽罩312等構(gòu)成。其具體結(jié)構(gòu)如下屏蔽罩312通過四個絕緣件固定在蒸發(fā)源安裝法蘭301內(nèi)側(cè)，并與靶材311圓 周保持約1毫米的等距；靶材311通過螺紋與弧源導(dǎo)管304相互連接，弧源導(dǎo)管304 —端(前部)通過密封圈與靶材311密封；弧源導(dǎo)管304穿過蒸發(fā)源安裝法蘭301中孔，弧源導(dǎo) 管304與蒸發(fā)源安裝法蘭301之間安裝絕緣墊保持絕緣，弧源導(dǎo)管304外設(shè)置弧源絕緣件 302，壓蓋308壓設(shè)于弧源絕緣件302 —端的臺肩上，使弧源絕緣件302固定于蒸發(fā)源安裝 法蘭301外側(cè)，弧源絕緣件302的另一端通過與弧源導(dǎo)管304螺紋連接的弧源緊固件303 壓緊，利用弧源緊固件303通過螺紋把弧源導(dǎo)管304和靶材311固定在蒸發(fā)源安裝法蘭301 上；將弧源端蓋305通過螺紋擰緊在弧源導(dǎo)管304的另一端(尾部)，弧源導(dǎo)管304的尾部 通過密封圈與弧源端蓋305密封；弧源磁鐵組件310通過螺紋安裝在冷卻水導(dǎo)入管306的 一端(前端)，冷卻水導(dǎo)入管306穿越弧源端蓋305的中孔，通過冷卻水導(dǎo)入管緊固件307 螺紋連接在弧源端蓋305上，弧源磁鐵組件310通過置于冷卻水導(dǎo)入管306的一端(前端) 并緊套在冷卻水導(dǎo)入管306圓周上的密封圈達到液體密封；引弧針309安裝在蒸發(fā)源安裝 法蘭301上，引弧針309的頭部與靶材表面保持1. 5 2毫米的距離。本實用新型的工作過程如下首先，啟動機械泵21，打開擴散泵閥23將擴散腔體內(nèi)壓力抽至5Pa以下，然后給擴 散泵29通冷卻水并加熱，加熱40分鐘后關(guān)擴散泵閥23，開初級閥25將真空腔體內(nèi)壓力抽 到5Pa后，關(guān)初級閥25，開擴散泵閥23，開次級閥28，將真空腔體內(nèi)壓力抽到0. OlPa以后， 給真空腔體1和蒸發(fā)源靶材311通冷卻水，接通偏壓電源并調(diào)整到0 200伏，通入高純氬 氣使得真空室內(nèi)壓力至約0. 6Pa，啟動引弧針309引弧，調(diào)整蒸發(fā)源電流到約50 100安， 鍍膜至所需時間。對于大型平板狀器件局部需要鍍膜處理時，真空室開口端與鍍件之間的密封過渡 接頭如圖5所示，所用材料為聚四氟乙烯，其形狀為一外徑400毫米、內(nèi)徑360毫米、厚度10 毫米的圓環(huán)。以鍍膜部位為中心，將密封過渡接頭的一面用704硅橡膠(膠黏劑)與板材 粘結(jié)在一起，在20°C左右的室溫、空氣中放置1小時后即可將密封過渡接頭的另一面與真 空室開口端的密封圈相適配，然后使得密封圈與過渡接頭的接觸平面完全貼緊即可開始抽 真空并進行鍍膜處理。當大型圓柱體器件局部需要鍍膜處理時，真空室開口端與鍍件之間的密封過渡接 頭如圖6所示，所用材料為聚四氟乙烯，其形狀為外徑420毫米、內(nèi)徑360毫米、高度300毫 米的圓柱體(環(huán))，圓柱體一端加工成密封平面，另一端加工成弧面，該弧面半徑與需要鍍 膜的圓柱體器件側(cè)面相適配。以鍍膜部位為中心，將密封過渡接頭的圓柱面用704硅橡膠 (膠黏劑)與圓柱體器件的適配面粘結(jié)在一起，在20°C左右的室溫、空氣中放置1小時后即 可將密封過渡接頭的平面與真空室開口端的密封圈相適配，使得密封圈與過渡接頭的接觸 平面完全貼緊即可開始抽真空并進行鍍膜處理。本實用新型的移動式弧光放電離子鍍系統(tǒng)的體積小于1. 2米X 1. 2米X 1. 5米， 重量低于600公斤，極限真空為3\10’&，最大運行功率低于6勝，連續(xù)鍍膜時間可達120 小時，鍍膜真空室開口方向可根據(jù)實際需求，間隔45度進行左右旋轉(zhuǎn)，真空室開口端與鍍 件之間的密封需根據(jù)鍍膜部位的實際形狀加工過渡接頭來連接和密封。本實用新型通過小型貨車載運到實際需要鍍膜處理部件的現(xiàn)場，解決那些無法或 不便裝入鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的大型部件、不能或不宜拆卸搬運器件的局部鍍膜處理，可應(yīng) 用到飛機大型構(gòu)件的功能化處理，也可推廣應(yīng)用到航天飛行器、大型客貨船、軍艦、快速列 車、大型機械裝備、大型橋梁、大型發(fā)電機組、核電站等大型或重型器件的表面耐磨、耐蝕以
6及各種功能性鍍膜處理。
權(quán)利要求一種移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于該設(shè)備設(shè)有真空腔體、真空機組、蒸發(fā)源、電源控制單元、溫度監(jiān)測單元、復(fù)合真空計，抽氣機組的抽氣口與真空腔體的排氣口相連接，蒸發(fā)源電源控制單元的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和蒸發(fā)源的靶材上；偏壓電源的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和被鍍工件上；復(fù)合真空計的高、低真空規(guī)探頭分別與安裝在真空腔體底部的離子真空規(guī)管和熱阻規(guī)管相連接；溫度監(jiān)測單元與安裝在真空腔體底部的熱電偶相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于真空腔體的下 部安裝有平衡支柱。
3.按照權(quán)利要求1所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于真空腔體材料 為不銹鋼，真空腔體壁厚為8 10毫米，真空腔體內(nèi)徑為<2 300 400毫米，真空腔體高度 為200 300毫米。
4.按照權(quán)利要求1所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于真空腔體設(shè)有 排氣口、窺視孔、冷卻水管、工作氣體導(dǎo)入口、熱電偶導(dǎo)入口、蒸發(fā)源安裝法蘭、真空規(guī)管安 裝孔，真空腔體的兩側(cè)分別開有排氣口、窺視孔，真空腔體的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié) 構(gòu)之間設(shè)有冷卻水管，真空腔體底部開有工作氣體導(dǎo)入口、熱電偶導(dǎo)入口和真空規(guī)管安裝 孔，真空腔體設(shè)有蒸發(fā)源安裝法蘭。
5.按照權(quán)利要求1所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于真空機組設(shè)有 機械泵、擴散泵、擴散泵閥、初級閥、次級閥、過渡連接彎管、真空室放氣閥、泵口電磁充氣 閥、真空規(guī)管安裝孔，泵口電磁充氣閥與機械泵泵口直接相連，機械泵泵口電磁充氣閥通過 連接管分別與擴散泵閥和初級閥相連接，真空規(guī)管安裝孔置于與擴散泵閥連接的連接管圓 周上，初級閥通過連接管與過渡連接彎管相連，擴散泵閥通過連接管與擴散泵的排氣口相 連，次級閥的一端與擴散泵的抽氣口直連、次級閥的另一端與過渡連接彎管的一端相連，真 空室放氣閥安裝在過渡連接彎管的圓周上。
6.按照權(quán)利要求1所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于蒸發(fā)源設(shè)有蒸 發(fā)源安裝法蘭、弧源絕緣件、弧源緊固件、弧源導(dǎo)管、弧源端蓋、冷卻水導(dǎo)入管、冷卻水導(dǎo)入 管緊固件、引弧針、弧源磁鐵組件、靶材、屏蔽罩，屏蔽罩絕緣件固定在蒸發(fā)源安裝法蘭內(nèi) 側(cè)，并與靶材圓周保持間隙；靶材通過螺紋與弧源導(dǎo)管相互連接，弧源導(dǎo)管一端通過密封圈 與靶材密封；弧源導(dǎo)管穿過蒸發(fā)源安裝法蘭中孔，弧源導(dǎo)管與蒸發(fā)源安裝法蘭之間安裝絕 緣墊保持絕緣；弧源導(dǎo)管外設(shè)置弧源絕緣件，弧源絕緣件的另一端通過與弧源導(dǎo)管螺紋連 接的弧源緊固件壓緊，弧源緊固件通過螺紋把弧源導(dǎo)管和靶材固定在蒸發(fā)源安裝法蘭上； 弧源端蓋通過螺紋擰緊在弧源導(dǎo)管的另一端，弧源導(dǎo)管的尾部通過密封圈與弧源端蓋密 封；弧源磁鐵組件通過螺紋安裝在冷卻水導(dǎo)入管的一端，冷卻水導(dǎo)入管穿越弧源端蓋的中 孔，通過冷卻水導(dǎo)入管緊固件螺紋連接在弧源端蓋上，弧源磁鐵組件通過置于冷卻水導(dǎo)入 管的一端并緊套在冷卻水導(dǎo)入管圓周上的密封圈達到液體密封；引弧針安裝在蒸發(fā)源安裝 法蘭上，引弧針的頭部與靶材表面保持1. 5 2毫米的距離。
7.按照權(quán)利要求6所述的移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，其特征在于還設(shè)有壓蓋，壓 蓋設(shè)于弧源絕緣件一端的臺肩上，使弧源絕緣件固定于蒸發(fā)源安裝法蘭外側(cè)。
專利摘要本實用新型涉及離子鍍膜設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種移動式弧光放電離子鍍膜設(shè)備，可應(yīng)用到飛機大型構(gòu)件的功能化處理，也可推廣應(yīng)用到航天飛行器、大型客貨船等大型或重型器件的表面耐磨、耐蝕以及各種功能性鍍膜處理。抽氣機組的抽氣口與真空腔體的排氣口相連接，蒸發(fā)源電源控制單元的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和蒸發(fā)源的靶材上；偏壓電源的正極和負極分別連接于真空腔體的外殼和被鍍工件上；復(fù)合真空計的高、低真空規(guī)探頭分別與安裝在真空腔體底部的離子真空規(guī)管和熱阻規(guī)管相連接；溫度監(jiān)測單元與安裝在真空腔體底部的熱電偶相連接。本實用新型解決不便裝入鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的大型部件、不宜拆卸搬運器件的局部鍍膜處理等問題。
文檔編號C23C14/30GK201762436SQ20102025035
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者于志明, 何宇廷, 崔榮洪, 牛云松 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所