一种批量化类金刚石涂层镀膜设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于真空镀膜领域，具体地说是一种对各种导电材质和绝缘材质的工件内外表面同时进行镀膜的连续性等离子镀膜设备。一种批量化类金刚石涂层镀膜设备，包括DLC镀膜室，DLC镀膜室入口连接有进料室系统，DLC镀膜室出口连接有出料室系统。本实用新型将类金刚石涂层镀膜技术以单个腔体推广至多个腔体，在操作流程上注重镀膜前期缓冲和镀膜后期冷却缓冲，解决了镀膜前期工件组装、烘烤、表面清洗和后期工件的冷却等问题，大量节约镀膜时间，另外，镀膜真空要求上实现了切换自如、抽速稳定，该方案为成功将类金刚石涂层镀膜技术实现批量化自动生产提供保障。
【专利说明】一种批量化类金刚石涂层镀膜设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于真空镀膜领域，具体地说是ー种对各种导电材质和绝缘材质的エ件内外表面同时进行镀膜的连续性等离子镀膜设备。
【背景技术】
[0002]类金刚石涂层镀膜生产线是以等离子全方位离子沉积(Plasma Immersion 1nDeposition-PIID)技术为基础在エ件表面涂覆超硬类金刚石涂层实现对エ件表面进行改性的技木。
[0003]PIID技术为等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition-PECVD)技术的ー种。其基本原理是，在低真空气氛下，带正电的离子和活性基团在エ件表面沉积下来形成ー层非晶态的碳氢薄膜，即类金刚石涂层。基本过程如下:利用抽气泵组将真空室气压抽至KT3Pa以下，并对真空室内壁进行烘烤，烘烤完毕后向真空室内充入惰性气体，如碳氢气体，达到工作气压后，在エ件上施加偏压，由于施加的是负偏压，エ件上聚集的自由电子在真空状态下从其表面逃逸出来，电子受到真空壁的吸引而加速，在行进过程中与真空室内的惰性气体分子发生碰撞，造成气体分子的电离，产生了惰性气体的等离子体状态。等离子体状态是由带正电的离子、活性基团、基态原子或分子组成的混合状态。带正电的惰性气体离子受到エ件的吸引而加速，在加速过程中可能会与其他原子或离子发生多次碰撞，产生更多的等离子体，最終会有大量的惰性气体离子轰击到エ件表面，造成エ件表面的氧化物和杂质被刻蚀，实现了エ件表面的等离子体清洗，与等离子清洗原理相似，エ件经清洗完毕后，在不降低电压的情况下，向真空内直接充入碳氢气体等，电子轰击这些气体分子将其电离，和惰性气体不同的是，带正电的这些离子轰击到エ件表面，获得电子后不会变成气体脱离表面，而是以固态的形式直接沉积下来，形成了碳氢涂层，也就是类金刚石涂层，类金刚石涂层具有高的硬度，通常为金刚石的30%左右，HV3000，低的摩擦系数、好的耐腐蚀性能等特点。
[0004]在类金刚石涂层镀膜技术向产业化推进的过程中，往往会遇到一些困难，如，次品率过高、批量化操作困难、镀膜质量重复性较低等问题。真空镀膜实质上是ー个体系工程，要想获得理想的类金刚石涂层，要确保以下几个关键因素:エ件表面前处理、镀膜エ艺控制、夹具的设计与エ件装夹技巧、气体的流动性控制、人员操作的规范性等。其中的某个因素操作失误或者欠缺则直接会影响镀膜质量，甚至导致镀膜失败。对于批量化镀膜而言，其设备是由多个真空室组成，每个真空室都有着其独特的功能，在镀膜的每个环节必须严格按照操作执行，才能确保镀膜质量的稳定性。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供保证类金刚石涂层的高质量和稳定性的批量化类金刚石涂层镀膜设备。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种批量化类金刚石涂层镀膜设备，包括DLC镀膜室，所述DLC镀膜室入口连接有进料室系统，DLC镀膜室出ロ连接有出料室系统。
[0007]优选的，进料室系统包括进ロ室，所述进ロ室上连接有进ロ缓冲室，所述进ロ缓冲室上连接有进ロ传送室。
[0008]优选的，进ロ传送室与DLC镀膜室连接。
[0009]优选的，出料室系统包括出口室，所述出口室上连接有出口缓冲室，所述出口缓冲室上连接有出口传送室。
[0010]优选的，出口传送室与DLC镀膜室连接。
[0011]优选的，进ロ室、进ロ缓冲室、进ロ传送室、出口室、出口缓冲室、出口传送室上均设置有抽气装置。
[0012]优选的，抽气装置为由机械泵、罗茨泵和涡轮分子泵组成的泵组。
[0013]本批量化类金刚石涂层镀膜设备外形为总长16.Sm,宽2m，高2m的方形罐体，其中DLC镀膜室长6m，其他进ロ室、进ロ缓冲室、进ロ传送室、出口室、出口缓冲室、出口传送室腔体长1.7m。
[0014]抽气装置为由机械泵、罗茨泵和涡轮分子泵组成的泵组，可以实现每个腔体真空独立控制，并保证稳定的抽速和均匀的气压分布。
[0015]采用上述技术方案的有益效果是:本实用新型将类金刚石涂层镀膜技术以单个腔体推广至多个腔体，在操作流程上注重镀膜前期缓冲和镀膜后期冷却缓冲，解决了镀膜前期エ件组装、烘烤、表面清洗和后期エ件的冷却等问题，大量节约镀膜时间，另外，镀膜真空要求上实现了切换自如、抽速稳定，该方案为成功将类金刚石涂层镀膜技术实现批量化自动生产提供保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一种批量化类金刚石涂层镀膜设备的结构示意图，
[0017]其中，1、进ロ室，2、进ロ缓冲室，3、进ロ传送室，4、DLC镀膜室，5、出口传送室，6、出ロ缓冲室，7、出口室，8、抽气装置，9、机械泵，10、罗茨泵，11、涡轮分子泵，81、一号泵组，82、二号泵组，83、三号泵组,84、四号泵组,85、五号泵组。
【具体实施方式】
[0018]下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案和结构进行说明，以便于本【技术领域】的技术人员理解。
[0019]如图1所示，一种批量化类金刚石涂层镀膜设备，包括DLC镀膜室4，DLC镀膜室4入口连接有进料室系统，DLC镀膜室出口连接有出料室系统，进料室系统包括进ロ室1，进ロ室I上连接有进ロ缓冲室2，进ロ缓冲室2上连接有进ロ传送室3，进ロ传送室3与DLC镀膜室4连接，出料室系统包括出ロ室7，出口室7上连接有出ロ缓冲室6，出ロ缓冲室6上连接有出ロ传送室5，出口传送室5与DLC镀膜室4连接，进ロ室1、进ロ缓冲室2、进ロ传送室3、出口室7、出ロ缓冲室6、出ロ传送室5上均设置有抽气装置8，抽气装置8为由机械泵
9、罗茨泵10和涡轮分子泵11组成的泵组。
[0020]本批量化类金刚石涂层镀膜设备外形为总长16.Sm,宽2m，高2m的方形罐体，其中DLC镀膜室5长6m，其他进ロ室1、进ロ缓冲室1、进ロ传送室2、出口室7、出口缓冲室6、出ロ传送室5腔体长1.7m。
[0021]抽气装置为由机械泵9、罗茨泵11和涡轮分子泵10组成的泵组，可以实现每个腔体真空独立控制，并保证稳定的抽速和均匀的气压分布。
[0022]具体实施过程为:
[0023](I)开启进ロ室I阀门，将エ件清洗干净，安装于进ロ室1，安装完毕后，关闭进ロ室1，开启一号泵组81，气压达到10_2Pa后开启进ロ室I与进ロ缓冲室2之间的插板阀，エ件通过滑动导轨进入进ロ缓冲室2 ；
[0024](2)关闭进ロ室I与进ロ缓冲室2之间的插板阀，开启二号泵组82，稳定气压在10_2Pa，同时对进ロ室I放气，重新装エ件，重复(I)步骤；
[0025](3)开启进ロ缓冲室2和进ロ传送室3之间的插板阀，将エ件转到进ロ传送室3，同时关闭进ロ缓冲室2和进ロ传送室3之间的插板阀，打开进ロ传送室3与DLC镀膜室4之间的阀门，将エ件转到DLC镀膜室4后关闭阀门，开启三号泵组83，将气压抽到10_4Pa后，向DLC镀膜室4充入Ar，并在エ件上加载负偏压实现等离子清洗；
[0026](4)清洗完毕后，关闭Ar，充入甲烷或こ炔，在不改变參数下进行镀膜；
[0027](5)镀膜完成后，打开DLC镀膜室4和出口传送室5之间的插板阀，将エ件转到出ロ传送室5内冷却，同时将进ロ传送室3的下ー批エ件转到DLC镀膜室4进行等离子清洗和镀膜；
[0028](6)出ロ传送室5内镀膜完成的エ件经一段时间停留后大约30min，，直接进入出ロ缓冲室6，为了加速エ件的冷却，向出ロ缓冲室6内充入Ar或N2，在四号泵组84的工作下将エ件表面的热量带出，开启五号泵组85，开启出口缓冲室6与出口室7之间的插板阀，将エ件转到出ロ室7，关闭出口缓冲室6与出口室7之间的插板阀，等エ件表面冷却接近室温室关闭五号泵组85的主阀,对出口室7放气后取件,一批次镀膜完成。
[0029]一种批量化类金刚石涂层镀膜设备具有以下特点:
[0030](I)真空室罐体采用SUS316不锈钢材质，放气量小；
[0031](2)真空室之间采用独立的插板阀隔开，可以实现有效隔断，稳定エ艺气体；
[0032](3)真空室之间采用传动磁导向，保障传动的稳定性。整条生产线的各段速度采用变频调速电机驱动，运行速度可调节；
[0033](4)采用不锈钢铠装加热装置，最高温度为245°C，控制稳定度为士 5°C，可以有效去除真空室内壁的残余气体；
[0034](5)触摸屏与PLC自动控制，系统能实现人、机对话，及时对生产过程进行必要干预。运行过程有报警提示和故障显示，故障显示能提示操作人员正确的操作和排故。
[0035]上述结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:包括DLC镀膜室，所述DLC镀膜室入口连接有进料室系统，DLC镀膜室出ロ连接有出料室系统。
2.根据权利要求1所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述进料室系统包括进ロ室，所述进ロ室上连接有进ロ缓冲室，所述进ロ缓冲室上连接有进ロ传送室。
3.根据权利要求2所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述进ロ传送室与DLC镀膜室连接。
4.根据权利要求1所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述出料室系统包括出口室，所述出口室上连接有出ロ缓冲室，所述出口缓冲室上连接有出ロ传送室。
5.根据权利要求4所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述出口传送室与DLC镀膜室连接。
6.根据权利要求2或4所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述进ロ室、进ロ缓冲室、进ロ传送室、出口室、出口缓冲室、出ロ传送室上均设置有抽气装置。
7.根据权利要求6所述的ー种批量化类金刚石涂层镀膜设备，其特征在于:所述抽气装置为由机械泵、罗茨泵和涡轮分子泵组成的泵组。
【文档编号】C23C16/54GK203411606SQ201320465181
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】李灿民, 陶满, 陶圣全 申请人:合肥永信等离子技术有限公司