专利名称：离子真空镀钛组合物的方法
技术领域：
本发明涉及离子真空镀膜方法。
背景技术：
离子真空镀膜方法与装置--------采用磁控柱状弧源多弧离子镀膜，其装置是
在镀膜室中央安装旋磁控柱状弧源(管状)。由镀膜室、工件转架、磁控柱状弧源、进气(镀不同材料时需要通入不同的工作气体)系统、弧源电源、工件加热源、引弧系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体，永磁体在靶管内(包括旋转和往返运动)运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布，并沿柱弧靶面扫描。从而提供在高真空条件下的将弧源由管状金属材料的靶材和气体材料以离子方式镀膜至工件上。如CN96218605. 8提出一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机，在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源。主要由镀膜室、工件转架、旋转磁控柱状弧源、进气系统、弧源电源、 烘烤加热源、引弧针系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体，永磁体在靶管内作旋转运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布，并沿柱弧靶面扫描。旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机有立式结构、卧式结构、箱式结构。现有公开的镀钛方法产生的多弧离子粒子粗，有雾滴现象，引弧集中于磁力环，管状靶的刻蚀不均勻，二三天就要修正靶面，需要及时调整磁钢与靶材的距离，靶材的利用度低，也极大影响了真空镀的工作效率；另一不足是多弧管状靶的离子束分散，靶源由多根金属材料作靶材，均勻度不好、弧光松散无规则，在靶管表面串动，靶管表面刻蚀不勻，易在靶管的两端表面产生凹槽，大大影响了靶的使用寿命，这是由于弧的牵引靠外电机牵引靶管内的磁钢来回运动而运动，磁钢在管内的高温条件下易退磁，从而影响引弧作用，上述不足对离子镀的质量和生产效率均有极大影响。现有技术要求基础真空要求较高，一般要求达到IO-3PA的要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种高质量各种离子真空镀钛组合物的方法与装置，尤其是平面金属板，更特殊的是采用卧式镀板的方式，并采用非机械磁体控制方式，离子引弧能够均勻或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量，离子镀层细腻，和工件结合层的质量高；靶材的长度不受限制，靶材的利用率高，使用寿命长，运行中无需调整与维修，应用范围广的离子真空镀膜方法与装置。本发明的技术方案是一种离子真空镀钛膜方法与装置，靶材为钛材，靶材的两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低或弧源电流大小的控制，即弧源电源电压高低或弧源电流大小的的变化分别施加于靶材的两端，弧源电源电压高或电流大时离子体的离子量大，发束能力强，尤其是每只电源均以相同周期的方式进行电流大小的强弱变化控制，且靶材一端弧源电源电压最高或电流最大时，靶材另一端施加的弧源
3电源电压低或电流小。根据两端施加的弧源电源电压的高低或弧源电源电流大小的控制， 离子引弧能够均勻或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量；离子引弧能够均勻或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量；可采取可控硅电压调节器的电源调节设备，尤其是以微处理器控制的方式对可控硅进行调节。 靶材施加的电压自动进行均勻速度的控制，电弧均勻移动，可以通过最大绝对电压进行控制获得不同的离子束，离子细腻可保证离子镀层的细腻和镀层和结合层的质量， 同时结合施加的氮气或烃类气体(如乙炔乙烯等工作气体)的量对施加的弧源电源的最高电压或电流变化的强弱周期。本发明的工艺条件如下
钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)700-1000700-10000700-1000炉温(V)90-120110:=130140--160基础真空(P al0_2)2. 5-2. 92. 3-2. 71. 8.-2. 2工作真空(P a_2)1. 3-1. 71. 0-1. 40. 8-1. 2工件偏压(V)70-9090-11090-110氮气流量420-480380--420180--220乙炔流量300--340900--1100工作时间(S)200-220270-330330-390
本发明的改进是，每根钛材靶材均采用圆柱形实心靶材。本发明的有益效果采用圆柱形实心钛材，四周的离子束发散均勻，经施加的电压自动进行均勻速度的控制，电弧均勻移动，在保证引弧的离子量大(亦可以通过绝对电压进行控制获得不同的离子束)，离子细腻可保证离子镀层的细腻和镀层和结合层的质量，从而
保证在需要功能性离子镀层的质量--------如耐磨层、耐腐蚀层有特定要求时的本发明
可以通过参数控制方便完成，比现有技术明显优越。引弧通过弧源施加电源2、在实心靶材在均勻弧源施加电源(也可以根据工件情况任意控制某个区域的离子量的大小，使某个工件附近的离子量进行控制)。本发明无需磁钢，靶长度不受限制，靶材的利用率高，使用寿命比多弧离子平面靶的寿命有二个数量级的增高(如实用中可以使用钛靶或锆靶可以使用二年无需要更换)，本发明在实际运行中无需调整与维修。在实际使用中靶温低，离子束的粒子细度好，离子可控制得集中、能量大，与工件的附着力更好，使镀品光洁，功能性离子镀层的质量好则保证了特殊工件的离子镀膜。因此，本发明可以应用于不锈钢材料的表面装饰， 选择不同的镀膜材料，有不同的应用。本发明的有益效果还在于可提高偏压，结合力好，降低了对基础真空的要求。
图1是本发明结构示意图
图2是本发明平面板镀膜时卷成筒状，柱状靶位于筒的柱心位置的示意图。实心靶材1、弧源施加电源2、3、电源控制器4、镀膜真空室5、工件6、强制跑弧偏压 7。
具体实施方式
本发明采用非机械磁体控制方式离子引弧，通过靶材的两端施加电压的变化，所述靶材的两端并不限于在棒状靶的端面，也可以在靶材棒的任意两个部位接入电压，但最好在靶材两端，使靶材能够均勻的消耗，采用实心柱状棒作为靶材是优化的选择。在靶材两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低的控制，即弧源电源电压高低的的变化分别施加于靶材的两端，如果工件不均勻分布，可以控制需要离子束量的区域施加高一些的电压。弧源电源电压高时离子体的离子量大，发束能力强。每根靶材均采用圆柱形实心靶材，其使用的寿命极长，而且靶材均勻消耗，运行过程无须调整。对均勻的工件，如对一平板进行均勻镀膜，采用一只柱状靶，平面板卷成筒状，柱状靶位于筒的柱心位置，则每只电源均以相同周期的方式进行强弱变化，且靶材一端弧源电源电压最高时，靶材另一端施加的弧源电源电压最低。根据两端施加的弧源电源电压的高低控制，离子引弧能够均勻或任意方式移动，可以控制靶材长度不同位置引弧的离子量。 对单根靶材实心靶材，平面板卷成筒状的卧式结构。靶材施加的电压自动进行均勻速度的控制，电弧均勻移动，可以通过最大绝对电压进行控制获得不同的离子束，离子细腻可保证离子镀层的细腻和镀层和结合层的质量，同时结合施加的氮气或烃类气体(如乙炔乙烯等工作气体)的量对施加的弧源电源的最高电压和变化的强弱周期。
B] 第一组工艺条件钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)700700700炉温(V)90110140基础真空(P al0_2)2. 52. 31. 8工作真空(P a_2)1. 31. 00. 8工件偏压(V)709090氮气流量420380180乙炔流量300900工作时间(S)200270330第二组工艺条件钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)100010001000炉温(V)120130160基础真空(P al0_2)2. 92. 72. 2工作真空(P a_2)1. 71. 41. 2工件偏压(V)90110110氮气流量480420220乙炔流量3401100工作时间(S)220330390第三组工艺条件钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)900900900炉温(V)100120150基础真空(P al0_2)2. 72. 52工作真空(P a_2)1. 51. 2-1工件偏压(V)80100100氮气流量450400190乙炔流量3201000工作时间(S)210300360第四组工艺条件钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)8 00800800炉温(V)1 00110145基础真空(P al0_2)2. 62. 62. 2工作真空(P alO-1)1. 41. 10. 9工件偏压(V)7090110氮气流量440390190乙炔流量310950工作时间(S)230350410
氮气流量与乙炔流量是二者的体积比例关系，单位是每分钟毫升，与离子溅射一道使工作真空保持在合适的状态，工作时间并不限制，这是与厚度成正比的量。每只电源进行强弱变化进行调节，例如以均以相同周期的方式进行调节，例如采取可控硅电压调节器的电源调节设备，可通过调节电压来调节电流(一般需要以电流值判断离子束的强度)。尤其是以微处理器控制的方式对可控硅进行调节。并不需要同步，宏观上的仍可以使靶材的消耗均勻，例如采取可控硅电压调节器的电源调节设备，尤其是以微处理器控制的方式对可控硅进行调节。每只电源也可以以任何方式独立进行周期的调节方式，以不同周期的方式进行调节变可，并不需要同步，一般在宏观上的靶材的消耗还是均勻是，但跑弧控制会难些。采用圆柱体靶强制引的真空镀膜工艺参数。对金属板平面镀膜时，金属板置于靶的周围金属平面成筒状、V形或U形均可；柱状靶位于炉体中心位置。工件接偏压7。
权利要求
1.一种离子真空镀钛组合物的方法，其特征是靶材为钛材，靶材的两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低或弧源电流大小的控制，即弧源电源电压高低或弧源电流大小的的变化分别施加于靶材的两端，根据两端施加的弧源电源电压的高低或弧源电源电流大小的控制，离子引弧能够均勻或任意方式移动，控制靶材每处引弧的罔子里。
2.根据权利要求权所述的离子真空镀钛组合物的方法，其特征是靶材施加的电压自动进行均勻速度的控制，电弧均勻移动，通过最大绝对电压进行控制获得不同的离子束，同时结合施加的氮气或烃类气体的量对施加的弧源电源的最高电压和变化的强弱周期；工艺条件如下钛金板玫瑰金板黑钛板弧电流(mA)700-1000700-10000700-1000炉温(°C)90-120110=130140--160基础真空(P al0_2)2. 5-2. 92. 3-2. 71. 8.-2. 2工作真空(P a_2)1. 3-1. 71. 0-1. 40. 8-1. 2工件偏压(V)70-9090-11090-110氮气流量420-480380-420180--220乙炔流量300-340900--1100工作时间(S)200-220270-330330-390
3.根据权利要求1或2所述的离子真空镀钛组合物的方法，其特征是每根钛材靶材均采用圆柱形实心靶材。
4.根据权利要求1或2所述的离子真空镀钛组合物的方法，其特征是每只电源均以相同周期的方式进行电流大小的强弱变化控制，且靶材一端弧源电源电压最高或电流最大时，靶材另一端施加的弧源电源电压低或电流小。
5.根据权利要求1或2所述的离子真空镀钛组合物的方法，其特征是对一平板进行均勻镀膜，采用一只柱状靶，平面板卷成筒状，柱状靶位于筒的柱心位置，则每只电源均以相同周期的方式进行强弱变化，且靶材一端弧源电源电压最高时，靶材另一端施加的弧源电源电压最低。
6.根据权利要求1所述的离子真空镀膜方法，其特征是平面板卷成筒状为卧式。
全文摘要
一种离子真空镀钛组合物的方法，靶材为钛材，靶材的两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低或弧源电流大小的控制，即弧源电源电压高低或弧源电流大小的的变化分别施加于靶材的两端，根据两端施加的弧源电源电压的高低或弧源电源电流大小的控制，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量。采用钛棒镀钛金板、玫瑰金板和黑钛板。本发明提出一种高质量各种离子真空镀钛组合物的方法与装置，并采用非机械磁体控制方式，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量，离子镀层细腻。
文档编号C23C14/32GK102352481SQ20111027590
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者王敬达 申请人:王敬达