专利名称：一种靶材底柱与底柱接头的制作方法
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的靶材底柱与底柱接头。
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的靶材底柱与底柱接头，用以改善传统电弧离子镀弧源结构复杂、适应性差等缺点。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种靶材底柱与底柱接头，包括:冷却水通道底座、靶材底柱、靶材底柱绝缘套、冷却水进水管道、永磁体或导磁环、出水口、进水口，具体结构如下:靶材底柱的外侧设置靶材底柱绝缘套，靶材底柱的内侧设置永磁体或导磁环和冷却水进水管道，永磁体或导磁环设置于冷却水进水管道的外侧；靶材底柱的一端与冷却水通道底座连接，冷却水进水管道伸至冷却水通道底座中，与冷却水通道底座的进水口相通，冷却水通道底座与靶材底柱之间的通道与出水口相通；靶材底柱的另一端与靶材底柱连接
管的一端连接。所述的靶材底柱与底柱接头，靶材底柱连接管的另一端设置靶材屏蔽罩，靶材屏蔽罩内侧设置圆盘形靶材。所述的靶材底柱与底柱接头，靶材底柱绝缘套上设有绝缘套盘。所述的靶材底柱与底柱接头，靶材底柱绝缘套的外侧设置离子镀枪底盘绝缘盘、尚子镀枪底盘、尚子镀枪底盘紧固板。所述的靶材底柱与底柱接头，冷却水通道底座由上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有冷却水通道底座柱环套，冷却水通道底座柱环套长度与靶材底柱下部外螺纹:靶材底柱下螺纹长度一致，冷却水通道底座柱环套内径与靶材底柱外径一致，冷却水通道底座柱环套外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，冷却水通道底座柱环套内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱连接，冷却水通道底座上部台阶设有冷却水通道底座环形密封槽，靶材底柱底部紧压密封槽内的密封圈，形成与冷却水通道底座的密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管的安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管底部与双孔台阶出水管支撑台接触，双孔离下部的圆柱体上部有一段距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶冷却水进水管道支撑台，冷却水进水管道底部与该台阶接触连接；下孔内径大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或大于中孔，进水管底部与下孔、中孔之间的台阶进水管支撑台接触连接；冷却水通道底座、靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道底部储水腔。所述的靶材底柱与底柱接头，靶材底柱底部安装冷却水通道底座，冷却水通道底座与冷却水管相连接。所述的靶材底柱与底柱接头，靶材底柱为不锈钢圆筒，圆筒外壁设有靶材底柱环形密封槽，通过靶材底柱环形密封槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套之间形成密封；靶材底柱上部设有柱环套，柱环套长度与靶材底座的靶材底柱连接管长度一致，柱环套外径与靶材底柱外径一致，柱环套内径与靶材底座的靶材底柱连接管外径一致，柱环套内径大于靶材底柱内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱的内径与靶材底座的靶材底柱连接管内径一致，柱环套内壁设有螺纹，通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管连接，底柱上部台阶设有环形密封槽，靶材底座的靶材底柱连接管底部紧压环形密封槽内的密封圈，形成与靶材底柱的密封；靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一段螺纹:靶材底柱下螺纹，通过靶材底柱下螺纹与冷却水通道底座连接。所述的靶材底柱与底柱接头，冷却水进水管道为不锈钢管，冷却水进水管道上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台，环形圆台与祀材底柱有一段间隔，形成冷却水出水通道。本实用新型的优点及有益效果是:1、本实用新型可适用于多种靶材结构，多种靶材尺寸，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，可以利用靶材顶部表面放电，对真空室内器件进行镀膜，也可以利用靶材侧面放电，实现多种特殊镀膜需求、如柱弧镀膜，内
壁镀膜，多元复合镀膜等。2、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、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。3、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为本实用新型结构示意图。图2是本实用新型离子镀枪装置的冷却水通道底座结构示意图。图3 (a)_图3 (b)是本实用新型离子镀枪装置的靶材底柱结构示意图；其中，图3 (a)是首I]视图；图3 (b)是主视图。图4是本实用新型离子镀枪装置的冷却水进水管结构示意图。图中，I冷却水通道底座；2靶材底柱；3靶材底柱绝缘套；4冷却水进水管道；5永磁体或导磁环；6出水口 ；7进水口 ；8冷却水通道底座柱环套；9冷却水通道底座环形密封槽；10出水管支撑台；11冷却水进水管道支撑台；12进水管支撑台；13柱环套；14环形密封槽；15靶材底柱环形密封槽；16靶材底柱下螺纹；17永磁体或导磁环支撑台；18绝缘套盘。
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1-4所示，本实用新型用于离子镀枪的靶材底柱与底柱接头，主要包括:冷却水通道底座1、靶材底柱2、靶材底柱绝缘套3、冷却水进水管道4、永磁体或导磁环5、出水口
6、进水口 7、冷却水通道底座柱环套8、冷却水通道底座环形密封槽9、出水管支撑台10、冷却水进水管道支撑台11、进水管支撑台12、柱环套13、环形密封槽14、靶材底柱环形密封槽15、靶材底柱下螺纹16、永磁体或导磁环支撑台17、绝缘套盘18等，具体结构如下:如图1所示，靶材底柱2的外侧设置靶材底柱绝缘套3，靶材底柱绝缘套3上设有绝缘套盘18。其中，靶材底柱绝缘套的外侧可以设置离子镀枪底盘绝缘盘、离子镀枪底盘、尚子镀枪底盘紧固板，尚子镀枪底盘的一侧设置尚子镀枪底盘紧固板，尚子镀枪底盘紧固板通过靶材底柱绝缘套上的绝缘套盘与离子镀枪底盘隔开，离子镀枪底盘与离子镀枪底盘紧固板之间，通过在离子镀枪底盘紧固板密封槽中设置密封圈形成密封，离子镀枪底盘的另一侧设置离子镀枪底盘绝缘盘。祀材底柱2的内侧设置永磁体或导磁环5和冷却水进水管道4,永磁体或导磁环5设置于冷却水进水管道4的外侧。靶材底柱2的一端与冷却水通道底座I连接，冷却水进水管道4伸至冷却水通道底座I中，与冷却水通道底座I的进水口 7相通，冷却水通道底座I与靶材底柱2之间的通道与出水口 6相通。靶材底柱2的另一端与靶材底柱连接管的一端连接，靶材底柱连接管的另一端设置靶材屏蔽罩，靶材屏蔽罩内侧设置圆盘形靶材。如图2所示，冷却水通道底座I主要包括:冷却水通道底座柱环套8、冷却水通道底座环形密封槽9、出水管支撑台10、冷却水进水管道支撑台11、进水管支撑台12等，具体结构如下:冷却水通道底座I由上部较厚的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有冷却水通道底座柱环套8，冷却水通道底座柱环套8长度与靶材底柱2下部外螺纹:靶材底柱下螺纹16长度一致，冷却水通道底座柱环套8内径与靶材底柱2外径一致，冷却水通道底座柱环套8外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱2内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，冷却水通道底座柱环套8内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱2连接，冷却水通道底座I上部台阶设有冷却水通道底座环形密封槽9，靶材底柱2底部紧压密封槽9内的密封圈，形成与冷却水通道底座I的有效密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径略大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管的安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管底部与双孔台阶(出水管支撑台10)接触，双孔离下部的圆柱体上部有一定的距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶(冷却水进水管道支撑台11)，冷却水进水管道4底部与该台阶接触连接；下孔内径略大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或略大于中孔，进水管底部与下孔、中孔之间的台阶(进水管支撑台12)接触连接；上部较厚的不锈钢圆筒和下部的圆柱体的长度根据实际需要调节，冷却水通道底座1、靶材底柱2与冷却水进水管道4之间形成冷却水通道底部储水腔，整个离子镀枪的冷却水从冷却水通道底座I底部进水管流入，从冷却水通道底座I侧壁出水管流出，形成对离子镀枪的有效冷却。靶材底柱2底部安装冷却水通道底座I，冷却水通道底座I与冷却水管相连接；电源接头端子安装在靶材底柱2上；离子镀枪底盘通过靶材底柱绝缘套3与靶材底柱2安装，离子镀枪装置通过离子镀枪底盘的安装孔与真空室连接安装。如图3 (a)_图3 (b)所示，靶材底柱2主要包括:柱环套13、环形密封槽14、靶材底柱环形密封槽15、靶材底柱下螺纹16等，具体结构如下:靶材底柱2为一较厚的不锈钢圆筒(粗不锈钢厚壁管，壁厚为5mm)，圆筒外壁设有若干环形密封槽:靶材底柱环形密封槽15，通过槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套3之间形成有效的密封；靶材底柱上部设有柱环套13，柱环套13长度与靶材底座的靶材底柱连接管长度一致，柱环套13外径与靶材底柱2外径一致，柱环套13内径与靶材底座的靶材底柱连接管外径一致，柱环套13内径大于靶材底柱2内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱2的内径与靶材底座的靶材底柱连接管内径一致，柱环套13内壁设有螺纹,通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管连接，底柱上部台阶设有环形密封槽14，靶材底座的靶材底柱连接管底部紧压环形密封槽14内的密封圈，形成与靶材底柱2的有效密封；靶材底柱2与冷却水进水管道4之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一定长度的螺纹:靶材底柱下螺纹16，通过靶材底柱下螺纹16与冷却水通道底座I连接。靶材底柱2、靶材底座的靶材底柱连接管和冷却水通道底座I外径设置为靶材尺寸IOOmm的1/4左右，即25_30mm，采用细长型紧凑结构，真空室内离子镀枪的长度为200mm，真空室外离子镀枪的长度为180mm，方便整机设计及磁场布置。如图4所示，冷却水进水管道4为一薄壁不锈钢细长管，有一定的耐压强度，冷却水进水管道4通过靶材底座冷却水进水管外壁的密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接，形成冷却水进水通道；冷却水进水管道4上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台17,环形圆台与祀材底柱2有一定的间隔,形成冷却水出水通道,从祀材底座盘间隔冷却出水口流出的冷却水通过该冷却水出水通道流出，流入靶材底柱2冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。离子镀枪工作时，电磁线圈围套在靶材底座后端的靶材底柱绝缘套3周围，与离子镀枪底盘之间通过一绝缘环(离子镀枪底盘绝缘盘)接触，电磁线圈通直流电，通过电压磁场的强度。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1.一种靶材底柱与底柱接头，其特征在于，包括:冷却水通道底座、靶材底柱、靶材底柱绝缘套、冷却水进水管道、永磁体或导磁环、出水口、进水口，具体结构如下: 靶材底柱的外侧设置靶材底柱绝缘套，靶材底柱的内侧设置永磁体或导磁环和冷却水进水管道，永磁体或导磁环设置于冷却水进水管道的外侧；靶材底柱的一端与冷却水通道底座连接，冷却水进水管道伸至冷却水通道底座中，与冷却水通道底座的进水口相通，冷却水通道底座与靶材底柱之间的通道与出水口相通；靶材底柱的另一端与靶材底柱连接管的一端连接。
2.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，靶材底柱连接管的另一端设置靶材屏蔽罩，靶材屏蔽罩内侧设置圆盘形靶材。
3.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，靶材底柱绝缘套上设有绝缘套盘。
4.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，靶材底柱绝缘套的外侧设置尚子镀枪底盘绝缘盘、尚子镀枪底盘、尚子镀枪底盘紧固板。
5.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，冷却水通道底座由上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有冷却水通道底座柱环套，冷却水通道底座柱环套长度与靶材底柱下部外螺纹:靶材底柱下螺纹长度一致，冷却水通道底座柱环套内径与靶材底柱外径一致，冷却水通道底座柱环套外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，冷却水通道底座柱环套内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱连接，冷却水通道底座上部台阶设有冷却水通道底座环形密封槽，靶材底柱底部紧压密封槽内的密封圈，形成与冷却水通道底座的密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管的安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管 底部与双孔台阶出水管支撑台接触，双孔离下部的圆柱体上部有一段距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶冷却水进水管道支撑台，冷却水进水管道底部与该台阶接触连接；下孔内径大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或大于中孔，进水管底部与下孔、中孔之间的台阶进水管支撑台接触连接；冷却水通道底座、靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道底部储水腔。
6.按照权利要求1或5所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，靶材底柱底部安装冷却水通道底座，冷却水通道底座与冷却水管相连接。
7.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，靶材底柱为不锈钢圆筒，圆筒外壁设有靶材底柱环形密封槽,通过靶材底柱环形密封槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套之间形成密封；靶材底柱上部设有柱环套，柱环套长度与靶材底座的靶材底柱连接管长度一致，柱环套外径与靶材底柱外径一致，柱环套内径与靶材底座的靶材底柱连接管外径一致，柱环套内径大于靶材底柱内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱的内径与靶材底座的靶材底柱连接管内径一致，柱环套内壁设有螺纹，通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管连接，底柱上部台阶设有环形密封槽，靶材底座的靶材底柱连接管底部紧压环形密封槽内的密封圈，形成与靶材底柱的密封；靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一段螺纹:靶材底柱下螺纹，通过靶材底柱下螺纹与冷却水通道底座连接。
8.按照权利要求1所述的靶材底柱与底柱接头，其特征在于，冷却水进水管道为不锈钢管，冷却水进水管道上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台，环形圆台与靶材底柱有一段间隔，形成冷却水出水通道。
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的靶材底柱与底柱接头。靶材底柱的外侧设置靶材底柱绝缘套，靶材底柱的内侧设置永磁体或导磁环和冷却水进水管道，永磁体或导磁环设置于冷却水进水管道的外侧；靶材底柱的一端与冷却水通道底座连接，冷却水进水管道伸至冷却水通道底座中，与冷却水通道底座的进水口相通，冷却水通道底座与靶材底柱之间的通道与出水口相通；靶材底柱的另一端与靶材底柱连接管连接。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。
文档编号C23C14/34GK203065567SQ20132009093
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