专利名称：点弧和柱弧真空镀膜方法
技术领域：
本发明涉及镀膜方法，尤其涉及一种点弧和柱弧真空离子镀膜方法。
背景技术：
真空离子镀膜法(PVD)作为一种完全环保的薄膜技术，具有硬度高、耐磨性能好、膜层稳定、色泽丰富、摩擦系数低等优点，有很好的应用开发前景。目前真空离子镀膜法(PVD)有以下二种点弧真空离子镀膜法(即传统的小阴极电弧源技术)具有反应离子镀膜工艺稳定，膜层沉积速率高，设备技术简单，采用多个小弧源可以满足大尺寸工件和批量生产，生产成本低。但点弧工艺的阴极电弧源会蒸发出微米级的微液滴，这些微液滴使得膜层的致密性降低，更进一步恶化了耐腐蚀性能。
柱弧(柱状阴极电弧源)，在保持点弧的优点外，还具有改善了大尺寸工件镀膜的均匀性、粒子沉积细腻；降低了等离子体密度，也有利于镀制温度敏感的工件；大大降低了微液滴的数量和大小，从而改善了膜层的致密度和表面光洁度。但沉积速率慢，镀膜时间长生产成本过高，生产效率低(多用于航空工业)。
发明内容
本发明的目的一种点弧和柱弧真空离子镀膜方法。
包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0-4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0-3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300-500mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0-2.0×10-1Pa，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压300-400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100-150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30-35秒，循环4-6次；4)镀底膜过渡层选用钛靶、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250-220mm3/s，真空比80-90％，真空度为4.5-3.0×10-1Pa，电流为200-220A，偏压150-200V，镀底膜时间为3-5分钟。
5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250-220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为5-6分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0-4.0×10-1Pa，真空比80-90％，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压130-180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气50-190mm3/s，氩气150-100mm3/s，乙炔或甲烷5-50mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6-8分钟；7)镀光亮层真空度为2.0-4.0×10-1Pa，电流为70-90A，偏压150-200V，使用氧气作为气源，进气量80-100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5-1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5-6分钟。
本发明具有的有益效果本发明采用阴极多金属多点点电弧和中心阴极旋转柱弧相结合的应用技术。利用点弧膜层沉积速率高、成本低和柱弧的镀膜的均匀性、粒子沉积细腻、结合密度高，结合力强，表面光亮度好的优点，达到(1)改善了膜层的致密度和表面光洁度，使膜层更细更致密和膜层光亮；(2)均匀提高了膜层的耐腐蚀能力；(3)减少或抑制液滴的产生和提高了抗氧化性能；(4)降低了生产成本，大大提高了生产效率。
本发明为了改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨、耐腐蚀、延长使用寿命，这方面主要应用在五金行业的各个领域，如门窗、五金、锁具、卫浴等行业。
具体实施例方式
本发明的工艺流程为装炉→启动→抽真空→离子清洗→主弧轰击→底膜过渡层→结合膜层→化合物膜层→光亮层→降温→出炉真空离子镀膜设备工作原理为被镀工件进入到镀膜设备的真空腔体里，经过高压电离的气体(如氩、氮)离子在强电场及强磁场的作用下，产生高速运动，轰击靶材表面，激发出的金属离子附着在被镀工件表面，形成一层镀膜。该发明在现有多弧真空离子镀膜设备中增加了中心阴极旋转柱弧，传统的小阴极电弧源(点弧)和柱状阴极电弧源(柱弧)并存，在不同的工步中采用不同的弧源，采用现有设备的工作原理，把点弧和柱弧的镀膜法有机的结合起来使用，达到以上所述的有益效果。
工艺要求如下1.一种点弧和柱弧真空镀膜方法，其特征在于包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0-4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压(电压)从100V上升为500V，偏压100V时真空比(真空度与偏压之比)为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0-3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300-500mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0-2.0×10-1Pa，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压300-400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100-150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30-35秒，循环4-6次；4)镀底膜过渡层选用钛靶、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250-220mm3/s，真空比80-90％，真空度为4.5-3.0×10-1Pa，电流为200-220A，偏压150-200V，镀底膜时间为3-5分钟。
5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250-220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，并且可按产品的L、a、b值要求调整进气量。镀结合膜层时间为5-6分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0-4.0×10-1Pa，真空比80-90％，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压130-180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气50-190mm3/s，氩气150-100mm3/s，乙炔或甲烷5-50mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6-8分钟；7)镀光亮层真空度为2.0-4.0×10-1Pa，电流为70-90A，偏压150-200V，使用氧气作为气源，进气量80-100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5-1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5-6分钟。
实施例1BN产品1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0×10-1Pa，柱弧电流为200A，点弧电流为70A，偏压300V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30秒，循环4次；4)镀底膜过渡层选用铬靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250mm3/s，真空比80％，真空度为4.5×10-1Pa，电流为200A，偏压150V，镀底膜时间为3分钟。
5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为5分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0×10-1Pa，真空比80％，柱弧电流为200A，点弧电流为70A，偏压130V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气作为气源，进气量氮气50mm3/s，氩气150mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6分钟；7)镀光亮层真空度为2.0×10-1Pa，电流为70A，偏压150V，使用氧气作为气源，进气量80mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5分钟。
实施例2VF产品1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量500mm3/s，进行离子清洗8分钟；3)主弧轰击在真空度为2.0×10-1Pa，柱弧电流为250A，点弧电流为90A，偏压400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次35秒，循环6次；4)镀底膜过渡层选用锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量220mm3/s，真空比90％，真空度为3.0×10-1Pa，电流为220A，偏压200V，镀底膜时间为5分钟。
5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为6分钟；6)镀化合物膜层真空度4.0×10-1Pa，真空比90％，柱弧电流为250A，点弧电流为90A，偏压180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气190mm3/s，氩气100mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为8分钟；7)镀光亮层真空度为4.0×10-1Pa，电流为90A，偏压200V，使用氧气作为气源，进气量100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间6分钟。
实例3AF产品1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为5.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.2×10Pa，使用氮气作为气源，进气量335mm3/s，进行离子清洗6分钟；3)主弧轰击在真空度为3.5×10-2Pa，柱弧电流为150A，点弧电流为90A，偏压380V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量120mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次32秒，循环5次；4)镀底膜过渡层选用锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气作为气源，进气量230mm3/s，真空比90％，真空度为3.5×10-1Pa，电流为220A，偏压180V，镀底膜时间为4分钟。
5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量240mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为5分钟；6)镀化合物膜层真空度3.4×10-1Pa，真空比90％，柱弧电流为240A，点弧电流为85A，偏压180V，采用锆靶和铬靶，使用氩气、氮气、乙炔作为气源，进气量氮气120mm3/s，氩气150mm3/s，乙炔45mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为8分钟；7)镀光亮层真空度为3.0×10-1Pa，电流为80A，偏压180V，使用氧气作为气源，进气量90mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间6分钟。
权利要求
1.一种点弧和柱弧真空镀膜方法，其特征在于包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0-4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0-3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300-500mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0-2.0×10-1Pa，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压300-400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100-150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30-35秒，循环4-6次；4)镀底膜过渡层选用钛靶、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250-220mm3/s，真空比80-90％，真空度为4.5-3.0×10-1Pa，电流为200-220A，偏压150-200V，镀底膜时间为3-5分钟；5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250-220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为5-6分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0-4.0×10-1Pa，真空比80-90％，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压130-180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气50-190mm3/s，氩气150-100mm3/s，乙炔或甲烷5-50mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6-8分钟；7)镀光亮层真空度为2.0-4.0×10-1Pa，电流为70-90A，偏压150-200V，使用氧气作为气源，进气量80-100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5-1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5-6分钟。
全文摘要
本发明公开了一种点弧和柱弧真空镀膜方法。它包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空；2)离子清洗；3)主弧轰击；4)镀底膜过渡层；5)镀结合膜层；6)镀化合物膜层；7)镀光亮层；8)降温。本发明采用阴极多金属多点点电弧和中心阴极旋转柱弧相结合的应用技术。利用点弧膜层沉积速率高、成本低和柱弧的镀膜的均匀性、粒子沉积细腻、结合密度高，结合力强，表面光亮度好的优点，达到(1)改善了膜层的致密度和表面光洁度，使膜层更细更致密和膜层光亮；(2)均匀提高了膜层的耐腐蚀能力；(3)减少或抑制液滴的产生和提高了抗氧化性能；(4)降低了生产成本，大大提高了生产效率。
文档编号C23C14/54GK101067197SQ20071006915
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者王伟弟, 张伯良 申请人:杭州泛亚水暖器材有限公司