[其他]等離子體加速器法離子鍍膜裝置

無效

• 申請號: 87104730
• 申請日: 1987-07-17
• 公開（公告）號: CN87104730A
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發明（設計）人: 王殿儒;田大準
• 申請（專利權）人: 北京工業學院
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32
• 代理公司: 北京工業學院專利代理事務所
• 代理人: 付雷杰

本發明是一種物理汽相沉積技術。屬于物理汽相沉積技術的有傳統真空鍍膜，陰極濺射和離子鍍膜。目前，現有技術中的美國專利US-3793179采用了金屬蒸發法離子鍍膜技術，由于此項技術中只有陰極底座，陽極殼體，陰極底座中未加永久磁鐵，因此沒有利用霍耳加速效果，待金屬蒸發后，蒸汽中所含微滴多，產品光潔度差，質量降低，對裝飾用途影響很大，產品轟擊清洗效果差，膜層附著力較低，金屬鍍膜壽命短，大大降低了產品的質量。此技術中的引弧絲為常閉態，因此，可靠性差，且鍍膜材料的表面初始形狀為平面，引弧后，燃燒效果也很不穩定，使鍍膜技術的廣泛應用和質量提高受到限制。

本發明注重加速器設計的物理本質，采用合理的設計，克服了上述缺陷，是一種有廣泛應用前途的新型離子鍍膜裝置。

本發明是一種離子鍍膜裝置，使用帶有圓柱狀永久磁鐵3的霍耳型等離子體加速器11作為蒸發離化源，加速器11的陰極底座4中放入永久磁鐵3，在弧區中產生了一定空間分布的外加磁場，磁場的軸向分量與放電電流的徑向分量作用，產生很強的環向霍耳電流該霍耳電流數值在本裝置條件下，比未加磁場時的放電電流高10～20倍，該霍耳電流再與外加磁場的徑向分量作用，就可以產生很高的軸向的等離子體加速度，使粒子具有相應的動能和工件表面相作用。環向電流還可進一步使蒸發物質電離從而克服了微粒多，微粒大的現象，與上述美國專利相比能產生更好的表面膜層質量。永久磁鐵3可在±2cm范圍內前后微調以改變總的場強及分布形態。圓柱狀永久磁鐵3與筒屏蔽8和平面屏蔽9相匹配，產生穩定運行所需的磁場分布和鍍膜所要求的粒子加速度以及粒子分布效果，以保證加速器11的正常穩定運行。筒屏蔽8與鍍膜材料1和陰極底座4之間保持1.5～3mm距離，選用軟鐵或導磁材料制造，使在鍍膜材料1表面上的軸向磁場分布有利于弧斑維持在端面上燃燒，其周邊的軸向磁場的場強在20～40高斯之間調正。

加速器11中的短路引弧觸發器7通過電阻15與陽極-殼體2相接，在接通電流后的電磁鐵6的作用下完成短路引弧動作。在引弧觸發器7與鍍膜材料1之間形成的引弧電弧，迅速轉變成鍍膜材料1和陽極殼體2之間的主電弧，在該電弧陰極斑的作用下，鍍膜材料1蒸發并電離，迅速離開表面，蒸發物質再被環向電流進一步電離和加速，形成所需的等離子體流10。為實現更為理想的引弧過程，在鍍膜材料1和短路引弧觸發器7之間并入一電壓繼電器12，在電弧正常穩定燃燒的電壓下，電壓繼電器12釋放，使電磁鐵6的線包斷電，短路引弧觸發器7處于與鍍膜材料1脫離的狀態;反之，在電弧熄滅或電弧出現熄滅趨勢而導至電壓升至高于正常電壓時，電壓繼電器12吸合，電磁鐵6的線包有電，短路引弧觸發器7執行短路引弧動作。加速器11中各部件之間通過絕緣體5進行密封和電絕緣。

鍍膜材料1表面的初始形狀為凹形，深度為3-5mm左右，棱寬為1-2mm左右，比現有技術中的平底結構，燃燒效果要穩定的多。

本裝置由等離子體加速器11把欲蒸鍍的鍍膜材料1蒸發、電離、加速并排去有害的霧滴和微團，通過真空機組14把殼體2抽成真空，把待鍍的工件固定在工件架13上，工件架13作公轉和自轉運動并加上負電壓。工件在以上條件下受到加熱、轟擊清洗和鍍膜。

采用本發明達到了引弧過程簡單可靠、燃燒過程穩定連續、加速效果適合離子鍍膜技術的需要，鍍膜蒸汽等離子體中霧滴微團含量少，有利于提高膜層質量，既適用于工具表面強化，提高其使用壽命10倍以上，又可制作仿金的TiN裝飾表面，色調可以調正，光亮度高，可適用不銹鋼、銅、鋁、鋅鋁合金、高速鋼、普通鋼材等多種工件表面鍍TiN膜，克服了原有技術只適用于不銹鋼和高速鋼的局限性，擴大了使用范圍。

附圖一為最佳實施例簡圖。其結構說明如下：

鍍膜材料〔1〕，殼體〔2〕，永久磁鋼〔3〕，陰極底座〔4〕，絕緣體〔5〕，電磁鐵〔6〕，短路引弧觸發器〔7〕，屏蔽〔8〕，平面屏蔽〔9〕，等離子體流〔10〕，加速器〔11〕，電壓繼電器〔12〕，工件架〔13〕，真空機組〔14〕，電阻15。