专利名称：一种用于离子镀枪装置的弧源头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及表面防护涂层制备领域，具体地说是一种用于离子镀枪装置的弧源头。
背景技术：
表面防护涂层技术是提高工模具及机械部件质量和使用寿命的重要途径，作为材料表面防护技术之一的PVD技术，以其广泛的功能性、良好的环保性以及巨大的增效性等优势，可以提高工模具及机械零件表面的耐磨性、耐蚀性、耐热性及抗疲劳强度等力学性能，极大的提高产品附加值，以保证现代机械部件及工模具在高速、高温、高压、重载以及强腐蚀介质工况下可靠而持续地运行。PVD主要分为真空蒸镀、磁控溅射和离子镀三个类型。在实际应用中，高质量的防护涂层必须具有致密的组织结构、无穿透性针孔、高硬度、与基体结合牢固等特点。真空蒸镀和磁控溅射由于粒子能量和离化率低，导致膜层疏松多孔、力学性能差、难以获得良好的涂层与基体之间的结合力，严重限制了该类技术在防护涂层制备领域的应用。而离子镀涂层技术由于结构简单、离化率高、入射粒子能量高，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工具、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，离子镀涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，应用范围十分广阔。电弧离子镀所用的弧源结构是冷阴极弧源，电弧的行为被阴极表面许多快速游动，高度明亮的阴极斑点所控制，阴极斑点的运动对电弧等离子体的物理特性以及随后的镀膜特性有很大的影响。而离子镀弧源是电弧等离子体放电的源头，是离子镀技术的核心部件。为了更好的提高沉积薄膜的质量和有效的利用靶材，提高放电稳定性，必须对弧斑的运动进行合理的控制。而弧斑的有效控制必须有合理的机械结构与磁场结构配合，就目前工业常用的小尺寸弧源结构，常用的靶材结构有圆盘形、圆柱形、圆锥形、圆台形；常用的磁场结构有轴向发散磁场、轴向聚焦磁场、旋转磁场等；而不同的靶材与磁场位形配合的弧源结构都不一样，而且设计复杂，适应性差，功能单一，如果需要变换靶材与磁场方式，就得全套更换整个弧源，造成了极大地浪费。对于工业镀膜生产，产品的稳定性、大面积均匀性、高效性都是必须考虑的。而由于弧源是点状源，弧源前段等离子体的分布都是不均匀的，传统的弧源机械结构复杂，靶材在真空室的位置固定，一般不会超过炉壁，对于一些特殊生产需求难以满足；部分弧源结构体积过大，窗口直径太小，等离子体交叉区域不明显，很难实现工业化均匀镀膜生产，产品合格率和均匀性大大降低，这也是磁过滤不能产业化生产的原因之一，磁过滤装置体积庞大，很难在一个炉体实现密集的分布，因此等离子体传输窗口窄，窗口之间难以交叉，容易形成等离子体密度低的空缺区，对镀膜生产不利。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于离子镀枪装置的弧源头，用以改善传统电弧离子镀弧源结构复杂、适应性差、功能单一、难以实现特殊镀膜需求、操作复杂、靶材更换难度大、位置可调性差、等离子体空缺区域大的缺点。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:—种用于离子镀枪装置的弧源头，包括靶材、靶材底座，靶材底部设有外螺纹，靶材通过底部外螺纹安装在靶材底座的靶材安装柱环套上，靶材底部与靶材底座冷却铜板紧密接触；靶材底座中设置有靶材底座冷却通道隔板，靶材底座冷却通道隔板将靶材底座中的空腔分成靶材底座冷却水上通道和靶材底座冷却水下通道，靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔通过靶材底座冷却水进水管与冷却水进水管道连通。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形或圆台形。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材的外侧设置靶材屏蔽罩。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材底座设有靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材底座冷却水下通道、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管，具体结构如下:靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管同轴安装；靶材底座冷却铜板焊接在靶材安装柱环套上，与靶材安装柱环套上端面留有一段距离，靶材安装柱环套上端面与靶材底座冷却铜板之间的环套内壁设有螺纹，靶材通过该螺纹安装在靶材底座上，靶材与靶材底座冷却铜板紧密接触；靶材底座冷却通道隔板为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙的圆板，间隔缝隙作为冷却水出水通道口。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材底座通过靶材底座盘上的靶材底柱连接管安装在靶材底柱上。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材底座冷却通道隔板同轴焊接在靶材安装柱环套上，与靶材底座冷却铜板有一段间隔，形成靶材底座冷却水上通道；靶材底座冷却通道隔板与靶材底座盘有一段间隔，形成靶材底座冷却水下通道。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管上，靶材底座冷却水进水管外壁有密封槽，冷却水进水管道通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接。所述的用于离子镀枪装置的弧源头，靶材底座盘为中间有一圆孔的圆盘，该圆孔与靶材底座冷却水进水管形成一段环形间隔，作为冷却出水口。本实用新型的优点及有益效果是:1.本实用新型可适用于靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形、圆台形等多种靶材结构，靶材尺寸为直径30-200_等多尺寸，本实用新型靶材后电磁线圈产生的轴向磁场可对多种靶材结构的弧斑运动进行有效的控制。2.本实用新型靶材底座的结构紧凑简易，美观大方，节省空间，便于工业生产操作。3.本实用新型的可以实现多种特殊镀膜需求、如内壁镀膜，多元复合镀膜等；同时，配合围绕靶材法兰外的各种磁场设置，如旋转磁场、轴向磁场等，实现多种复合磁控镀膜方式。[0020]4.本实用新型中各个部件可以独立制作安装，装卸容易，可单独更换，调节范围大，成本低，易于推广。
图1为本实用新型的结构示意图。图2 (a) - (C)是本实用新型离子镀枪装置的靶材底座结构示意图；其中，Ca)图是主视图；(b)图是(a)图中祀材底座冷却水进水管的局部视图；(c)图是(a)图中祀材底座冷却水通道隔板的局部视图。图中，I靶材；2靶材屏蔽罩；3靶材底座冷却铜板；4靶材底座；5靶材底座冷却通道隔板；6靶材底柱连接管；7靶材安装柱环套；8靶材底座冷却水下通道；9靶材底座冷却水上通道；10靶材底座盘；11靶材底座冷却水进水管；12密封槽；13间隔缝隙。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1-2所示，本实用新型用于离子镀枪装置的弧源头，主要包括:靶材1、靶材屏蔽罩2、靶材底座冷却铜板3、靶材底座4、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底柱连接管6、靶材安装柱环套7、靶材底座冷却水下通道8、靶材底座冷却水上通道9、靶材底座盘10、靶材底座冷却水进水管11、密封槽12、间隔缝隙13等，具体结构如下:如图1所示，靶材I形状为圆盘形(或圆柱形、圆锥形、圆台形)，靶材尺寸为直径100mm,祀材I的外侧设置IE材屏蔽罩2 ;祀材I底部有外螺纹,IE材I通过底部外螺纹安装在靶材底座4的靶材安装柱环套7上，靶材I底部与靶材底座冷却铜板3紧密接触，通过靶材底座冷却铜板3间接冷却；靶材底座4通过靶材底座盘10上的靶材底柱连接管6安装在靶材底柱上，电磁线圈围套在靶材底座4后的靶材底柱周围；靶材底座4中设置有靶材底座冷却通道隔板5，靶材底座冷却通道隔板5将靶材底座4中的空腔分成靶材底座冷却水上通道9和靶材底座冷却水下通道8，靶材底座冷却通道隔板5中间的圆孔通过靶材底座冷却水进水管与冷却水进水管道连通。如图2 (a)- (c)所示，靶材底座4设有靶材底座盘10、靶材底柱连接管6、靶材底座冷却铜板3、靶材底座冷却水下通道8、靶材安装柱环套7、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底座冷却水进水管11，具体结构如下:靶材底座盘10、靶材底柱连接管6、靶材底座冷却铜板3、靶材安装柱环套7、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底座冷却水进水管11同轴安装；靶材底座冷却铜板3焊接在靶材安装柱环套7上，与靶材安装柱环套7上端面留有一定的距离，靶材安装柱环套7上端面与靶材底座冷却铜板3之间的环套内壁设有螺纹，靶材I通过该螺纹安装在靶材底座4上，靶材I与靶材底座冷却铜板3紧密接触；靶材底座冷却通道隔板5为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙13的薄圆板，间隔缝隙13形状可任意均匀设置，间隔缝隙作为冷却水出水通道口。靶材底座冷却通道隔板5同轴焊接在靶材安装柱环套7上，与靶材底座冷却铜板3有一定的间隔，形成靶材底座冷却水上通道9 ;靶材底座冷却通道隔板5与靶材底座盘10有一定的间隔，形成靶材底座冷却水下通道8 ;靶材底座冷却通道隔板5中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管11上，靶材底座冷却水进水管11外壁有若干密封槽12，冷却水进水管道通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管11紧密连接。冷却水通过靶材底座冷却水进水管11流入靶材底座冷却水上通道9，通过靶材底座冷却通道隔板5边缘间隔缝隙的出水通道口流入靶材底座冷却水下通道8，冷却水在靶材底座冷却水上通道9内从中间向边缘流通，形成对靶材底座冷却铜板3上紧密接触的靶材I的有效冷却；靶材底座盘10为中间有一圆孔的薄圆盘，该圆孔与祀材底座冷却水进水管11形成一定的环形间隔，作为冷却出水口，冷却水通过该间隔冷却出水口从靶材底座冷却水下通道8流出，流入靶材底柱内的冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。离子镀枪工作时，电磁线圈产生轴向磁力线形成的磁场为轴对称发散磁场，与圆盘形靶材形成指向靶材边缘的锐角，在此磁场作用下，弧斑做不断收缩和扩展的菊花状运动，较强的磁场可以将弧斑推向靶材的边缘。本实用新型结构简易紧凑有效，可自由设置冷却水套的长度，自由调节靶材在真空室内的位置，操作简便、靶材更换容易、位置可调性好、便于整机设计及满足工业生产对真空室内等离子体分布的各种需求。
权利要求1.一种用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，包括靶材、靶材底座，靶材底部设有外螺纹，靶材通过底部外螺纹安装在靶材底座的靶材安装柱环套上，靶材底部与靶材底座冷却铜板紧密接触；靶材底座中设置有靶材底座冷却通道隔板，靶材底座冷却通道隔板将靶材底座中的空腔分成靶材底座冷却水上通道和靶材底座冷却水下通道，靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔通过靶材底座冷却水进水管与冷却水进水管道连通。
2.按照权利要求1所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形或圆台形。
3.按照权利要求1所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材的外侧设置革巴材屏蔽罩。
4.按照权利要求1所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材底座设有靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材底座冷却水下通道、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管，具体结构如下: 靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管同轴安装；靶材底座冷却铜板焊接在靶材安装柱环套上，与靶材安装柱环套上端面留有一段距离，靶材安装柱环套上端面与靶材底座冷却铜板之间的环套内壁设有螺纹，靶材通过该螺纹安装在靶材底座上，靶材与靶材底座冷却铜板紧密接触；靶材底座冷却通道隔板为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙的圆板，间隔缝隙作为冷却水出水通道口。
5.按照权利要求1或4所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材底座通过靶材底座盘上的靶材底柱连接管安装在靶材底柱上。
6.按照权利要求4所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材底座冷却通道隔板同轴焊接在靶材安装柱环套上，与靶材底座冷却铜板有一段间隔，形成靶材底座冷却水上通道；靶材底座冷却通道隔板与靶材底座盘有一段间隔，形成靶材底座冷却水下通道。
7.按照权利要求4所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管上，靶材底座冷却水进水管外壁有密封槽，冷却水进水管道通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接。
8.按照权利要求4所述的用于离子镀枪装置的弧源头，其特征在于，靶材底座盘为中间有一圆孔的圆盘，该圆孔与靶材底座冷却水进水管形成一段环形间隔，作为冷却出水口。
专利摘要本实用新型涉及表面防护涂层制备领域，具体地说是一种用于离子镀枪装置的弧源头。包括靶材、靶材底座，靶材底部设有外螺纹，靶材通过底部外螺纹安装在靶材底座的靶材安装柱环套上，靶材底部与靶材底座冷却铜板紧密接触；靶材底座中设置有靶材底座冷却通道隔板，靶材底座冷却通道隔板将靶材底座中的空腔分成靶材底座冷却水上通道和靶材底座冷却水下通道，靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔通过靶材底座冷却水进水管与冷却水进水管道连通。本实用新型靶材底座的结构紧凑简易，美观大方，节省空间，便于工业生产操作，用以改善传统电弧离子镀弧源结构复杂、适应性差、难以实现特殊镀膜需求、操作复杂、靶材更换难度大、位置可调性差的缺点。
文档编号C23C14/32GK203065562SQ20132009085
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者郎文昌 申请人:温州职业技术学院