专利名称：一种具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机。
背景技术：
真空电弧镀膜机是利用阴极电弧蒸发源蒸发靶料生成等离子体沉积在镀件表面从而完成镀件镀膜的一种设备。一般大型立式的不锈钢板真空电弧镀膜机包括具有圆柱形炉壁的炉体，炉体上端面上设有真空密封件，炉体上方设有炉盖、下方设有支架，炉壁上均匀布置有多个电弧源。炉体内部设有测温热电偶、工作气体和反应气体的布气管、多支加热管等。炉壁一般采用双层式结构，分为内炉壁和外炉壁，内、外炉壁之间具有空隙，用于流通冷却水。内炉壁内侧是镀膜室，镀膜时，镀膜室通过抽气口连通炉体外部的真空机组实现抽真空，完成镀膜作业后，通过炉盖上的充气阀，对镀膜室充气以便冷却镀件且开炉盖取镀件。 炉内装置发热管，一来可以在抽真空时烘烤炉壁和镀件，二来保证镀膜时炉内温度达到工艺要求。但与此同时，发热管也会让炉壁受热。另外，因为镀膜时会同时启动多个电弧源，电弧产生强烈的高温辐射，炉内温度以及炉壁温度会飚升。因此必须冷却炉壁，以便带走镀膜过程中炉内不断产生的热量，一来不至于让炉壁温度过高而损坏炉体上端面上的真空密封件，二来带走多余热量利于炉内热平衡，使镀膜时炉内保持要求的温度。所以一般的电弧镀膜机都是采用夹层水冷炉壁或附有冷却水道的炉壁。上述这种设计广泛应用于大型不锈钢板镀膜的专用真空电弧镀膜机，如镀室直径为3米、高为3. 5米的镀膜机，其炉壁上均匀配置40多个电弧源，一炉可同时镀二至四张I. 2Mx3. 2M的不锈钢板，可以镀制仿金色、玫瑰红色、棕色黑色等彩色膜。由于商业竞争，要求提高生产速度，缩短生产周期，上述不锈钢板镀膜、已普遍采用快生产节拍的特殊工艺，每炉周期为7至10分钟。这种特殊工艺的实际镀膜时间只有I至3分钟。要加快生产，就必须尽量缩短镀膜辅助时间，如缩短抽真空、镀前加热和镀后出炉前冷却的时间，因而必须加大镀膜机发热管加热功率和增加炉壁水冷。为了适应这种特殊工艺，镀膜机炉内需增加加热管，功率高达70KW，同时还需加大炉壁夹层冷却水系统的冷却能力。由于开启炉盖、装卸镀件较频繁，热量散失大，加大加热功率可以补偿这种热量损失，同时还可以快速加热新装进炉的钢板。另外，配置强大的冷却水系统和顺畅的夹层水套炉壁，以带走加热系统由于热惯性产生的多余热量和30-40个电弧源同时开启产生的大量辐射热，可以避免炉内和炉壁温度过高，缩短镀件停镀后的冷却时间。这样一来，设备的加热管和冷却系统造价就会增加。更重要的是，镀膜作业既要快速加热又要快速强行冷却，能耗浪费大、成本高。针对这种特殊工艺，有必要改变设计思路，发明更合理的节能减排的新设备
实用新型内容
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有大张不锈钢板镀膜普遍采用的快生产节拍的镀膜工艺，提供一种能节能减排的真空电弧镀膜机。为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案一种具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机，所述真空夹层炉壁由之间具有真空夹层的内炉壁和外炉壁组成，处于所述真空电弧镀膜机的真空镀膜室内的多支加热管能分组控制。大型不锈钢板镀膜机快速、连续生产，频繁开启炉盖装卸镀件是一个耗散热量的过程，而镀膜时电弧放电产生辐射热是一个发热的过程，由于电弧放电时间短，故因热辐射产生的炉内温升有限，只要控制适当可以安全地利用这些辐射热。本实用新型正是利用上述两者互相补偿，利用电弧辐射热来补偿开炉盖后的热耗散。采用真空夹层隔热而不用冷却水冷却，不强行带走大量热量以尽量保持炉温，利用真空无对流传热让炉壁温度不至于过高而损坏真空密封件，让真空密封件能承受。现有的加热管加热模式为全功率加热，如采用75kW加热，当到达设定温度后，整个停止加热。实际生产中，虽然已控制发热管停止加热，但其上的余热会继续使炉温升高， 使炉内实际温度超过设定温度。本实用新型在保持较高炉温的情况下，采用分组加热的方式，控制加热速度、降低热惯性冲击，较迅速平稳地达到镀膜工艺要求的温度。作为本实用新型的一种具体实施方式
所述加热管至少分成两组，每组构成一个加热管组件，所述加热管组件由两个以上的加热管并联构成，每个加热管组件分别引出连接外部控制电源的导线，通过控制电源按实际炉温分时间段投入加热。温度低时，加热管组件投入多些，温度高时减少或不投入加热管组件，利用部分加热管或加热管的余热达到预设温度。上述分段加热方式，既利于让炉内温度平稳的达到预设温度，又利于减小达到预设温度后因热惯性引起的温度飚升。本实用新型具有如下有益效果1)采用本实用新型的真空电弧镀膜机后，发热管功率可从75KW降低到45KW，而且45 Kff分组按实际炉温分段投入，由外部计算机精确控温，不会造成过大热惯性冲击，减少能源浪费和耗损，不用水冷，不会让冷却水带走炉内大量热，既节能又减排；2)减少了发热管的数量和功率，省去了炉体内的冷却水循环系统，可降低设备造价和辅助设备的投资；3)充分利用真空夹层隔热保温，在开炉盖取、装镀件期间，因无夹层水冷系统，炉内和内炉壁比传统设备可保持较高温度，有利于防止吸附潮湿空气，因而可缩短炉内的抽真空时间和加热升温时间，提高了生产效率、降低了生产成本，并且在镀膜时减少了杂气(包括水气)释放，比传统设备所生产的镀层更光亮，提高了产品质量。
图I为本实用新型较佳实施例的立面剖视图；图2为图I A-A处的剖视图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型的较佳实施例的具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机包括具有圆柱形炉壁的炉体，炉壁为由之间具有真空夹层10的内炉壁8和外炉壁9组成的双层式炉壁。炉体直径3M，高3. 5M，每炉可镀I. 2Mx3M不锈钢板5张。炉壁真空夹层厚15mm，内、外炉壁采用8 — 16mm厚的不锈钢板制成。内炉壁8内侧为真空镀膜室23，真空镀膜室23通过左侧炉壁上的真空抽气口 21外接真空机组(图中未画出)。炉体上方设有炉盖1，炉盖上设有充气阀(未划出)，可向炉内充气。炉体上部设有炉体连接法兰4，炉盖下部设有炉盖连接法兰2，炉体连接法兰4和炉盖连接法兰2的相对面间开有容置真空密封件3的环形凹槽，真空密封件3充填其中。炉体的炉壁上均布着直径IOOmm的30至50个阴极电弧源5，阴极电弧源5套入炉壁上的电弧源安装管道6内，阴极电弧源5通过电弧源法兰7与电弧源安装管道6密封绝缘固连。炉体分为处于上方的炉身和处于下方的炉底壳19，炉身与炉底壳19都为双层式结构，炉身与炉底壳19通过炉身与炉底壳连接环11焊连，炉身与炉底壳连接环11的外径大于炉体，处于内、外炉壁之间的炉身与炉底壳连接环11上设有多个用于连通炉身与炉底 壳19之间的真空夹层的通孔12。炉底壳19右侧的外炉壁9上设有真空夹层抽气口 16，用于外接机械泵(机械泵未画出)，实现对真空夹层10抽真空。炉底壳19左侧的炉壁上设有电热偶20，电热偶20外接温度程序控制器(未画出)。炉体支架13固定支撑在炉身与炉底壳连接环11的外沿。炉内中央装置3个加热管组件14，每个为15kW，每个加热管组件14由三支U型加热管并联构成，每个加热管组件14分别引出连接外部控制电源(未画出)的导线22。炉底壳19底部中间设有连通真空镀膜室23的加热管组件穿入管17，加热管组件14下端固定在加热管组件座法兰15上，加热管组件14上端发热部分从加热管组件穿入管17进入真空镀膜室23，加热管组件座法兰15上端面与设于加热管组件穿入管17下部的加热管组件穿入管法兰18密封连接。加热管组件14也可以设置在炉体上部，从炉盖进入炉内伸入。炉底壳19底部还设有热电偶插入口，热电偶21从此伸入炉内测温。炉底壳19还设有供气口并连接炉内布气管道(未划出)，便于镀膜时向炉内输入工作气体如氩)和反应气体如氮、乙炔或氧气等。在起始镀膜运行或连续镀膜作业时，炉壁真空夹层先行处于真空状态，即由机械泵通过真空夹层抽气口 16对其抽气维持在KT1Pa,真空夹层起着隔热保温作用。镀膜作业开始，提升炉盖I连同挂装在炉盖下方的镀件挂具一起提出炉外，卸下镀件(已镀膜的不锈钢板)，装挂待镀钢板，随炉盖I 一起下降进入炉内，让炉盖连接法兰2对准炉体连接法兰4，把炉盖I扣合在炉体上，通过上述两法兰之间的真空密封件3实现密封。启动真空机组对炉内抽真空，同时按炉内温度分段投入加热管组件14对炉内加热烘烤升温，当低于150度时投入三组共45KW，高150度低于200度时自动切换成二组共30KW，高于200低于250度时投入一组15Kw，高于250度不加热，让炉内快速平稳地达到预定烘烤除温度和镀膜温度，升温与控温过程由PLC编程自动完成。一般炉内温度在150度到200度之间时，开始按规定的工艺实施镀膜作业。开启电弧蒸发源蒸发并电离镀料生成等离子体，同时按工艺要求通入工作气体和反应气体合成所需的化合物镀层。一般电弧源启动I至4分钟左右，时间很短，炉内受辐射热影响升温有限，炉壁虽无水冷，但通过真空夹层隔热保温作用，炉内可保持150-200度的镀膜温度，而炉外壁又不至炀手。完成镀膜作业后，按工艺规定降至出炉温度，关闭高真空阀，开充气阀，开炉盖取镀件，再重复下一 个作业周期。
权利要求1.ー种具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机，其特征在于所述真空夹层炉壁由之间具有真空夹层的内炉壁和外炉壁组成，处于所述真空电弧镀膜机的真空镀膜室内的多支加热管能分组控制。
2.根据权利要求I所述的具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机，其特征在于所述加热管至少分成两组，每组构成ー个加热管组件，所述加热管组件由两个以上的加热管并联构成，每个加热管组件分别引出连接外部控制电源的导线，通过控制电源按实际炉温分时间段投入加热。
专利摘要本实用新型公开了一种具有真空夹层炉壁的真空电弧镀膜机，所述真空夹层炉壁由之间具有真空夹层的内炉壁和外炉壁组成，处于所述真空电弧镀膜机的真空镀膜室内的多支加热管能分组控制。采用本实用新型的真空电弧镀膜机后，发热管功率可从75KW降低到45KW，而且45KW分组按实际炉温分段投入，由外部计算机精确控温，不会造成过大热惯性冲击，减少能源浪费和耗损，不用水冷，不会让冷却水带走炉内大量热，既节能又减排；减少了发热管的数量和功率，省去了炉体内的冷却水循环系统，可降低设备造价和辅助设备的投资。
文档编号C23C14/32GK202576548SQ20122016766
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者李志荣, 李志方, 罗志明, 李秋霞 申请人:东莞市汇成真空科技有限公司