一种利用高能等离子体轰击工件表面并形成光滑镀层的设备的制作方法

本发明属于镀膜技术领域，具体的说是一种利用高能等离子体轰击工件表面并形成光滑镀层的设备。

背景技术

溅镀是一种物理气相沉积技术，溅镀原理是在真空环境下，利用辉光放电或离子束产生的高能等离子体撞击耙材，以动量转移方式将耙材内的原子从耙材上轰击出来而沉积在基板上形成薄膜。由于溅镀可以达成较佳的沉积效率、精确的成份控制，以及较低的制造成本，因此已广泛应用于工业中各种金属和非金属膜层的制作。

圆柱式磁控溅镀装置一般包括圆筒状外壳、一个置于该圆筒状外壳内的圆柱筒状靶材及一个置于该圆柱筒状靶材内的磁铁组。该磁铁组一般由多个独立的磁铁组成，该磁铁组形成一个叠加磁场。由于多个磁铁间彼此独立，该叠加磁场在该靶材表面的分布一般都不均匀。溅镀时，靶材表面磁场强度高的区域电子集中度较高，该部分靶材被轰击的频率因此也较高。反复使用后，该部分靶材相对于其它磁场强度低部分的靶材消耗较多。当该部分靶材耗净，需更换靶材时，其它部分却还剩有靶材，靶材利用率低。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种利用高能等离子体轰击工件表面并形成光滑镀层的设备，通过在旋转轴上端的圆柱面上设置一组永磁铁，在固定环的上下端各设置一个推力轴承，在固定环的内侧圆柱面上设置一组永磁铁，在旋转轴上端与固定环之间设置磁性隔离模块，通过磁性隔离模块实现转动杆上的环形磁铁不断进行往复运动，进而使得加载到靶材上的磁场变得均匀，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种利用高能等离子体轰击工件表面并形成光滑镀层的设备，包括外壳体、内壳体、工作台、靶材、电机、旋转轴、一号轴承，所述内壳体将外壳体内分割为溅镀空间和容置空间；所述靶材固定连接在溅镀空间的顶部，靶材的下方设有工作台；所述工作台固定连接在外壳体的底板上；所述旋转轴设置于容置空间内，旋转轴下端与电机的轴端固定连接，旋转轴的中部通过一号轴承转动连接在内壳体侧壁上；所述电机固定连接在外壳体的底板上；还包括固定环、永磁铁、转动杆、推力轴承、环形磁铁、弹簧、挡板、磁性隔离模块，所述旋转轴上端的圆柱面上设有一组永磁铁；所述固定环的上下端各设有一个推力轴承；所述推力轴承固定连接在内壳体表面；所述固定环的内侧圆柱面上设有一组永磁铁，固定环的外侧圆柱面上设有一组转动杆；所述转动杆一端固定连接在固定环的外侧圆柱面上，转动杆的另一端固定连接挡板，转动杆上滑动连接一组环形磁铁；所述环形磁铁的正负极沿轴向分布，相邻的环形磁铁的极性相同，靠近固定环一端的环形磁铁与固定环之间设有弹簧，靠近挡板一端的环形磁铁与挡板之间设有弹簧；所述旋转轴上端与固定环之间设有磁性隔离模块；所述磁性隔离模块用于阻挡旋转轴上的永磁铁对固定环上的永磁铁的吸引；工作时，电机带动旋转轴转动，旋转轴通过永磁铁的吸引力带动固定环转动，进而带动转动杆转动，转动杆上的环形磁铁在离心力的作用下沿转动杆滑动，同时靠近挡板的环形磁铁压缩弹簧，当靠近挡板的环形磁铁触碰到一号行程开关时，磁性隔离模块工作，进而切断了固定环的动力，使得固定环的转速下降，同时转动杆上的环形磁铁在弹簧力的作用下向固定环一端滑动，当靠近固定环一侧的环形磁铁触碰到二号行程开关时，磁性隔离模块断开工作，旋转轴上的永磁铁又开始吸引固定环上的永磁铁，实现带动固定环转动，通过磁性隔离模块实现转动杆上的环形磁铁不断进行往复运动，进而使得加载到靶材上的磁场变得均匀，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

优选的，所述磁性隔离模块包括隔离筒、固定轴、平键、弹簧、滑动轴、支撑筒、摩擦片、一号气缸，所述隔离筒设置在旋转轴和固定环之间，隔离筒上端通过平键滑动连接在固定轴上；所述固定轴上端固定连接在外壳体的顶板上；所述隔离筒上端面与外壳体的顶板之间设有弹簧；所述固定轴的下端端面上的安装孔内滑动连接滑动轴的上端；所述滑动轴的上端与固定轴的安装孔内壁之间设有弹簧，滑动轴的轴肩端面与隔离筒的内壁之间设有支撑筒；所述支撑筒上端与隔离筒内壁接触配合，支撑筒下端与滑动轴的轴肩接触配合；所述滑动轴的下端固定连接一块环形摩擦片；所述旋转轴的上端面上固定连接一块环形摩擦片，转动轴的上端面的安装孔内固定连接一号气缸；所述一号气缸缸杆端部设置成球形；工作时，当磁性隔离模块工作时，一号气缸收缩，在弹簧力的作用下，隔离筒沿固定轴向下滑动，同时隔离筒下方的支撑筒和滑动轴一起向下移动，当滑动轴下端的摩擦片与旋转轴上端的摩擦片接触时，旋转轴带动滑动轴转动，滑动轴上端在固定轴的下端安装孔内转动，支撑筒的上下端分别与隔离筒、滑动轴相对滑动，隔离筒下降后，隔离筒的筒壁将旋转轴上端的永磁铁与固定环上的永磁铁隔离开，进而固定环失去了旋转轴的驱动力；当磁性隔离模块断开工作时，一号气缸推动滑动轴向上移动，滑动轴下端的摩擦片与旋转轴上端的摩擦片脱开，进而滑动轴失去旋转的动力，滑动轴通过支撑筒推动隔离筒一起向上移动，隔离筒的筒壁不在将旋转轴上的永磁铁和固定轴上的永磁铁隔离，进而固定环在永磁铁的磁力带动下又开始高速转动；通过隔离筒间歇性的隔离，实现了转动杆上的环形磁铁不断进行往复运动，进而使得加载到靶材上的磁场变得均匀，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费。

优选的，所述隔离筒的筒壁上设置一组矩形通孔，隔离筒上的矩形通孔内设有摩擦轮；所述摩擦轮为锥形滚轮，摩擦轮的下端通过转轴转动连接在矩形通槽的内壁上，隔离筒的内外侧各设置一个摩擦轮，隔离筒内侧的摩擦轮与旋转轴上端的锥面接触，隔离筒外侧的摩擦轮与固定环上的锥面接触，隔离板内外侧的摩擦轮的上端通过转轴转动连接在隔离筒的筒壁上；工作时，隔离筒下降，当隔离筒内侧的摩擦轮与旋转轴上的锥面接触时，旋转轴带动隔离筒内侧的摩擦轮转动，隔离筒内侧的摩擦轮带动矩形通槽内的摩擦轮转动，矩形通槽内的摩擦轮通过隔离筒外侧的摩擦轮摩擦固定环上的锥面，又因为隔离筒外侧的摩擦轮与固定环的转动方向相反，因此对固定环起到反向制动的作用，进而实现固定环的转速快速降低，使得环形磁铁在转动杆上往复移动的频率增加，进而使得加载到靶材上的磁场更加均匀，保证了靶材更加均匀的消耗；当转动杆上的环形磁铁接触二号行程开关，旋转轴上端的一号气缸顶伸后将隔离筒向上移动。

优选的，所述摩擦轮的锥面上设置一组环状矩形槽；工作时，摩擦轮锥面上的环状矩形槽便于扩散摩擦轮表面的热量，进而提高了摩擦轮的使用寿命，同时保证了摩擦轮的传动效果。

优选的，所述滑动轴的轴肩上固定连接扇叶；工作时，当磁性隔离模块工作时，旋转轴通过上端的摩擦片带动滑动轴转动，进而带动扇叶转动，进而对扇叶下端的摩擦轮进行散热，进一步提高了摩擦轮的使用寿命，同时保证了摩擦轮的传动效果。

优选的，所述旋转轴的右侧设有传动滚轮；所述传动滚轮转动连接在固定支架的左端，传动滚轮的圆柱面与旋转轴的圆柱面接触，传动滚轮为分体式，上下的传动滚轮通过连接轴连接；所述连接轴与传动滚轮的转轴偏心设置，连接轴上转动连接连杆的左端；所述连杆的右端转动连接在活塞的端部；所述活塞滑动安装在固定支架中部的腔体内；所述固定支架上的腔体右端依次连接单向阀、储气罐、电磁阀、环状通气元件；所述环状通气元件转动连接在旋转轴上，环状通气元件内侧圆柱面上设置环形槽；所述旋转轴内设置气路，旋转轴内的气路用于连通一号气缸和环状通气元件；工作时，旋转轴带动传动滚轮转动，转动滚轮通过连杆推动活塞在固定支架的腔体内往复移动，进而实现向储气罐内间歇性的通入压缩气体，当转动杆上的环形磁铁接触二号行程开关，控制器控制电磁阀打开，储气罐中的压缩气体经过环状通气元件进入一号气缸内，推动一号气缸的缸杆顶出，进而将隔离筒向上推动；实现了转动杆上的环形磁铁自动的进行往复移动，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过在旋转轴上端的圆柱面上设置一组永磁铁，在固定环的上下端各设置一个推力轴承，在固定环的内侧圆柱面上设置一组永磁铁，在旋转轴上端与固定环之间设置磁性隔离模块，通过磁性隔离模块实现转动杆上的环形磁铁不断进行往复运动，进而使得加载到靶材上的磁场变得均匀，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

2.本发明通过在旋转轴和固定环之间设置隔离筒，在滑动轴的下端和旋转轴的上端各连接一块环形摩擦片，在隔离筒上的矩形通孔内设置摩擦轮，在隔离筒的内外侧各设置一个摩擦轮，实现了对固定环的制动，进而实现固定环的转速快速降低，使得环形磁铁在转动杆上往复移动的频率增加，进而使得加载到靶材上的磁场更加均匀，保证了靶材更加均匀的消耗。

3.本发明通过在滑动轴的轴肩上固定连接扇叶，进而对扇叶下端的摩擦轮进行散热，进一步提高了摩擦轮的使用寿命，同时保证了摩擦轮的传动效果。

4.本发明通过在旋转轴的右侧设置传动滚轮，连接轴上转动连接连杆的左端，连杆的右端转动连接在活塞的端部，固定支架上的腔体右端依次连接单向阀、储气罐、电磁阀、环状通气元件，实现了转动杆上的环形磁铁自动的进行往复移动，保证了靶材能够均匀的消耗，避免了靶材的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是图1中a处的放大图；

图3是图1中b处的放大图；

图中：外壳体1、内壳体11、工作台12、靶材13、电机14、旋转轴2、一号轴承21、固定环3、永磁铁31、转动杆4、环形磁铁41、挡板42、推力轴承5、磁性隔离模块6、隔离筒61、固定轴62、平键63、滑动轴64、支撑筒65、摩擦片66、一号气缸67、摩擦轮68、扇叶69、传动滚轮71、固定支架72、连杆73、活塞74、单向阀75、储气罐76、电磁阀77、环状通气元件78。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图3所示，本发明所述的一种利用高能等离子体轰击工件表面并形成光滑镀层的设备，包括外壳体1、内壳体11、工作台12、靶材13、电机14、旋转轴2、一号轴承21，所述内壳体11将外壳体1内分割为溅镀空间和容置空间；所述靶材13固定连接在溅镀空间的顶部，靶材13的下方设有工作台12；所述工作台12固定连接在外壳体1的底板上；所述旋转轴2设置于容置空间内，旋转轴2下端与电机14的轴端固定连接，旋转轴2的中部通过一号轴承21转动连接在内壳体11侧壁上；所述电机14固定连接在外壳体1的底板上；还包括固定环3、永磁铁31、转动杆4、推力轴承5、环形磁铁41、弹簧、挡板42、磁性隔离模块6，所述旋转轴2上端的圆柱面上设有一组永磁铁31；所述固定环3的上下端各设有一个推力轴承5；所述推力轴承5固定连接在内壳体11表面；所述固定环3的内侧圆柱面上设有一组永磁铁31，固定环3的外侧圆柱面上设有一组转动杆4；所述转动杆4一端固定连接在固定环3的外侧圆柱面上，转动杆4的另一端固定连接挡板42，转动杆4上滑动连接一组环形磁铁41；所述环形磁铁41的正负极沿轴向分布，相邻的环形磁铁41的极性相同，靠近固定环3一端的环形磁铁41与固定环3之间设有弹簧，靠近挡板42一端的环形磁铁41与挡板42之间设有弹簧；所述旋转轴2上端与固定环3之间设有磁性隔离模块6；所述磁性隔离模块6用于阻挡旋转轴2上的永磁铁31对固定环3上的永磁铁31的吸引；工作时，电机14带动旋转轴2转动，旋转轴2通过永磁铁31的吸引力带动固定环3转动，进而带动转动杆4转动，转动杆4上的环形磁铁41在离心力的作用下沿转动杆4滑动，同时靠近挡板42的环形磁铁41压缩弹簧，当靠近挡板42的环形磁铁41触碰到一号行程开关时，磁性隔离模块6工作，进而切断了固定环3的动力，使得固定环3的转速下降，同时转动杆4上的环形磁铁41在弹簧力的作用下向固定环3一端滑动，当靠近固定环3一侧的环形磁铁41触碰到二号行程开关时，磁性隔离模块6断开工作，旋转轴2上的永磁铁31又开始吸引固定环3上的永磁铁31，实现带动固定环3转动，通过磁性隔离模块6实现转动杆4上的环形磁铁41不断进行往复运动，进而使得加载到靶材13上的磁场变得均匀，保证了靶材13能够均匀的消耗，避免了靶材13的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

作为本发明的一种实施方案，所述磁性隔离模块6包括隔离筒61、固定轴62、平键63、弹簧、滑动轴64、支撑筒65、摩擦片66、一号气缸67，所述隔离筒61设置在旋转轴2和固定环3之间，隔离筒61上端通过平键63滑动连接在固定轴62上；所述固定轴62上端固定连接在外壳体1的顶板上；所述隔离筒61上端面与外壳体1的顶板之间设有弹簧；所述固定轴62的下端端面上的安装孔内滑动连接滑动轴64的上端；所述滑动轴64的上端与固定轴62的安装孔内壁之间设有弹簧，滑动轴64的轴肩端面与隔离筒61的内壁之间设有支撑筒65；所述支撑筒65上端与隔离筒61内壁接触配合，支撑筒65下端与滑动轴64的轴肩接触配合；所述滑动轴64的下端固定连接一块环形摩擦片66；所述旋转轴2的上端面上固定连接一块环形摩擦片66，转动轴的上端面的安装孔内固定连接一号气缸67；所述一号气缸67缸杆端部设置成球形；工作时，当磁性隔离模块6工作时，一号气缸67收缩，在弹簧力的作用下，隔离筒61沿固定轴62向下滑动，同时隔离筒61下方的支撑筒65和滑动轴64一起向下移动，当滑动轴64下端的摩擦片66与旋转轴2上端的摩擦片66接触时，旋转轴2带动滑动轴64转动，滑动轴64上端在固定轴62的下端安装孔内转动，支撑筒65的上下端分别与隔离筒61、滑动轴64相对滑动，隔离筒61下降后，隔离筒61的筒壁将旋转轴2上端的永磁铁31与固定环3上的永磁铁31隔离开，进而固定环3失去了旋转轴2的驱动力；当磁性隔离模块6断开工作时，一号气缸67推动滑动轴64向上移动，滑动轴64下端的摩擦片66与旋转轴2上端的摩擦片66脱开，进而滑动轴64失去旋转的动力，滑动轴64通过支撑筒65推动隔离筒61一起向上移动，隔离筒61的筒壁不在将旋转轴2上的永磁铁31和固定轴62上的永磁铁31隔离，进而固定环3在永磁铁31的磁力带动下又开始高速转动；通过隔离筒61间歇性的隔离，实现了转动杆4上的环形磁铁41不断进行往复运动，进而使得加载到靶材13上的磁场变得均匀，保证了靶材13能够均匀的消耗，避免了靶材13的浪费。

作为本发明的一种实施方案，所述隔离筒61的筒壁上设置一组矩形通孔，隔离筒61上的矩形通孔内设有摩擦轮68；所述摩擦轮68为锥形滚轮，摩擦轮68的下端通过转轴转动连接在矩形通槽的内壁上，隔离筒61的内外侧各设置一个摩擦轮68，隔离筒61内侧的摩擦轮68与旋转轴2上端的锥面接触，隔离筒61外侧的摩擦轮68与固定环3上的锥面接触，隔离板内外侧的摩擦轮68的上端通过转轴转动连接在隔离筒61的筒壁上；工作时，隔离筒61下降，当隔离筒61内侧的摩擦轮68与旋转轴2上的锥面接触时，旋转轴2带动隔离筒61内侧的摩擦轮68转动，隔离筒61内侧的摩擦轮68带动矩形通槽内的摩擦轮68转动，矩形通槽内的摩擦轮68通过隔离筒61外侧的摩擦轮68摩擦固定环3上的锥面，又因为隔离筒61外侧的摩擦轮68与固定环3的转动方向相反，因此对固定环3起到反向制动的作用，进而实现固定环3的转速快速降低，使得环形磁铁41在转动杆4上往复移动的频率增加，进而使得加载到靶材13上的磁场更加均匀，保证了靶材13更加均匀的消耗；当转动杆4上的环形磁铁41接触二号行程开关，旋转轴2上端的一号气缸67顶伸后将隔离筒61向上移动。

作为本发明的一种实施方案，所述摩擦轮68的锥面上设置一组环状矩形槽；工作时，摩擦轮68锥面上的环状矩形槽便于扩散摩擦轮68表面的热量，进而提高了摩擦轮68的使用寿命，同时保证了摩擦轮68的传动效果。

作为本发明的一种实施方案，所述滑动轴64的轴肩上固定连接扇叶69；工作时，当磁性隔离模块6工作时，旋转轴2通过上端的摩擦片66带动滑动轴64转动，进而带动扇叶69转动，进而对扇叶69下端的摩擦轮68进行散热，进一步提高了摩擦轮68的使用寿命，同时保证了摩擦轮68的传动效果。

作为本发明的一种实施方案，所述旋转轴2的右侧设有传动滚轮71；所述传动滚轮71转动连接在固定支架72的左端，传动滚轮71的圆柱面与旋转轴2的圆柱面接触，传动滚轮71为分体式，上下的传动滚轮71通过连接轴连接；所述连接轴与传动滚轮71的转轴偏心设置，连接轴上转动连接连杆73的左端；所述连杆73的右端转动连接在活塞74的端部；所述活塞74滑动安装在固定支架72中部的腔体内；所述固定支架72上的腔体右端依次连接单向阀75、储气罐76、电磁阀77、环状通气元件78；所述环状通气元件78转动连接在旋转轴2上，环状通气元件78内侧圆柱面上设置环形槽；所述旋转轴2内设置气路，旋转轴2内的气路用于连通一号气缸67和环状通气元件78；工作时，旋转轴2带动传动滚轮71转动，转动滚轮通过连杆73推动活塞74在固定支架72的腔体内往复移动，进而实现向储气罐76内间歇性的通入压缩气体，当转动杆4上的环形磁铁41接触二号行程开关，控制器控制电磁阀77打开，储气罐76中的压缩气体经过环状通气元件78进入一号气缸67内，推动一号气缸67的缸杆顶出，进而将隔离筒61向上推动；实现了转动杆4上的环形磁铁41自动的进行往复移动，保证了靶材13能够均匀的消耗，避免了靶材13的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

工作时，电机14带动旋转轴2转动，旋转轴2带动传动滚轮71转动，转动滚轮通过连杆73推动活塞74在固定支架72的腔体内往复移动，进而实现向储气罐76内间歇性的通入压缩气体，同时旋转轴2通过永磁铁31的吸引力带动固定环3转动，进而带动转动杆4转动，转动杆4上的环形磁铁41在离心力的作用下沿转动杆4滑动，同时靠近挡板42的环形磁铁41压缩弹簧，当靠近挡板42的环形磁铁41触碰到一号行程开关时，磁性隔离模块6工作，一号气缸67收缩，在弹簧力的作用下，隔离筒61沿固定轴62向下滑动，同时隔离筒61下方的支撑筒65和滑动轴64一起向下移动，当滑动轴64下端的摩擦片66与旋转轴2上端的摩擦片66接触时，旋转轴2带动滑动轴64转动，滑动轴64上端在固定轴62的下端安装孔内转动，支撑筒65的上下端分别与隔离筒61、滑动轴64相对滑动，隔离筒61下降后，隔离筒61的筒壁将旋转轴2上端的永磁铁31与固定环3上的永磁铁31隔离开，进而固定环3失去了旋转轴2的驱动力，同时隔离筒61内侧的摩擦轮68与旋转轴2上的锥面接触，旋转轴2带动隔离筒61内侧的摩擦轮68转动，隔离筒61内侧的摩擦轮68带动矩形通槽内的摩擦轮68转动，矩形通槽内的摩擦轮68通过隔离筒61外侧的摩擦轮68摩擦固定环3上的锥面，又因为隔离筒61外侧的摩擦轮68与固定环3的转动方向相反，因此对固定环3起到反向制动的作用，进而实现固定环3的转速快速降低，同时转动杆4上的环形磁铁41在弹簧力的作用下向固定环3一端滑动，当靠近固定环3一侧的环形磁铁41触碰到二号行程开关时，控制器控制电磁阀77打开，储气罐76中的压缩气体经过环状通气元件78进入一号气缸67内，推动一号气缸67的缸杆顶出，一号气缸67推动滑动轴64向上移动，滑动轴64下端的摩擦片66与旋转轴2上端的摩擦片66脱开，进而滑动轴64失去旋转的动力，滑动轴64通过支撑筒65推动隔离筒61一起向上移动，隔离筒61的筒壁不在将旋转轴2上的永磁铁31和固定轴62上的永磁铁31隔离，进而固定环3在永磁铁31的磁力带动下又开始高速转动；通过磁性隔离模块6实现转动杆4上的环形磁铁41不断进行往复运动，进而使得加载到靶材13上的磁场变得均匀，保证了靶材13能够均匀的消耗，避免了靶材13的浪费，同时使得待镀工件的镀层变得均匀，进而保证了镀件的质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。