一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备的制作方法

本实用新型涉及塑料镀膜技术领域，具体涉及一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备。

背景技术：

传统的塑料件表面喷涂工艺，大部分都会直接涉及到环保问题，另外塑料成型后的表面水气以及由于静电吸附的灰尘问题都会直接影响到膜层的质量。

因此，有必要开发出一种新的塑料件镀层工艺及设备来解决上述问题。而离子注入技术是一大研究方向，典型的如低温磁控溅射镀膜技术(其利用磁场与电场交互作用来控制电子的定向运动，并使得电子撞击氩气产生离子，再由氩离子轰击靶材，使得靶材表面发生溅射，溅射粒子射向零件表面形成膜层)，其技术关键是要确保塑料件镀膜后其膜层的质量和附着力。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，旨在克服现有塑料件表面喷涂工艺的弊端，增强塑料件镀膜后其膜层的附着力，提高镀膜质量。具体的技术方案如下：

一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，包括磁控溅射真空镀膜机，所述磁控溅射真空镀膜机包括真空腔体，所述真空腔体为具有筒体结构的真空腔体，所述真空腔体的筒体两端设置有封闭门，在所述真空腔体内且平行于所述筒体轴线的方向安装有孪生旋转磁控靶，所述的孪生旋转磁控靶的数量有四组且沿所述筒体内壁的周向均匀分布，在位于所述的四组孪生旋转磁控靶的中间位置设置有用于定位和安装塑料件的转架系统，所述转架系统相对于所述筒体的中心轴线可转动设置，所述的四组孪生旋转磁控靶通过防污隔板相互隔开并使得所述的四组孪生旋转磁控靶分隔成四个单独的镀膜空间；所述真空腔体中分别设置有用于对塑料件进行预热的加热装置、用于对塑料件表面进行真空等离子清洗或表面改性处理的中频离子源模块、用于进行蒸镀的蒸镀模块，所述加热装置、中频离子源模块、蒸镀模块分别设置在相邻的两个镀膜空间之间并与所述的镀膜空间相隔开。

由于在磁控溅射真空镀膜机的真空腔体内设置了加热装置、中频离子源模块和蒸镀模块，从而使得磁控溅射镀膜时，可以在同一真空腔体内采用加热装置对塑料件先进行预热，预热后采用中频离子源模块对塑料件的表面进行真空等离子清洗，清洗后进行磁控溅射真空镀膜，镀膜后再使用蒸镀模块对镀膜表面进行蒸镀，或者采用中频离子源模块对镀膜表面进行改性处理，使得在塑料件的表面形成一层防指纹膜。因此本实用新型的磁控溅射真空镀膜机具有生产效率高，镀层结合力强、镀膜表面质量好的优势。

上述塑料件的等离子体清洗工艺，是采用中频离子源模块，在真空腔体的高真空条件下通入Ar气，在高电压的作用下实现把Ar气体离化成Ar离子，Ar离子在磁场的牵引下，直接轰击工件表面，把塑料表面吸附的灰尘清洗干净。

上述采用加热装置对塑料件进行预热时，其预热的温度优选设置为90-100℃。

本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，相对于常规的平面靶，磁控溅射真空镀膜机上采用孪生旋转磁控靶，其可以提高靶材的利用率和溅射速率，而且在镀膜的稳定性和等离子体离化效果上也大大提高。

本实用新型中，通过在真空腔体内合理分布四组孪生旋转磁控靶、加热装置、中频离子源模块、蒸镀模块以及转架系统，实现了磁控溅射真空镀膜机的零件预热、等离子清洗、磁控溅射镀膜、蒸镀及中频离子源表面改性的多功能，其结构紧凑、生产效率高、成膜质量好。

作为本实用新型的优选方案之一，所述蒸镀模块为AF蒸发源(防指纹蒸发源)模块。

作为本实用新型的优选方案之二，所述的四组孪生旋转磁控靶具有不同靶材。

磁控溅射镀膜时，可以在真空腔体内部通入不同的工艺气体来实现不同的磁控反应溅射，使得塑料件的表面得到不同类型的镀膜层。

作为本实用新型的优选方案之三，对于所述的四个单独的镀膜空间，其每个镀膜空间设置独立的工艺气体系统，以用于实现在塑料件表面形成混合膜层。

作为本实用新型的优选方案之三，所述转架系统为数控转架系统，并通过数控转架系统实现镀膜位置的控制及不同位置镀膜厚度的控制。

作为本实用新型的优选方案之四，所述真空腔体为316L不锈钢真空腔体，且所述不锈钢真空腔体是在制造时其内腔先后进行抛光处理、超声波清洗处理和真空等离子清洗处理的不锈钢真空腔体。

考虑到材料表面放气的特性，本实用新型中的真空腔体采用的316L不锈钢的材质，外表面拉丝抛光，内表面要求抛光至400目(相当于粗糙度Ra0.1～0.2μm)。而焊缝的要求真空腔体内侧满焊，大气测可采用间断焊方式。

上述316L不锈钢材料属于弱磁性材料，焊接后不会产生磁性，不会影响到真空腔体内部的磁力线分布。

作为本实用新型的优选方案之五，所述真空腔体为具有八角形筒体结构的真空腔体。孪生旋转磁控靶分别固定在两端封闭门上，方便日常维护。

上述采用八角形筒体结构的真空腔体制造较为方便，且有利于各部件与真空腔体的安装连接。

作为本实用新型的优选方案之六，所述转架系统为数控转架系统，所述数控转架系统中用于定位和安装塑料件的转架由步进电机带动旋转。

上述转架系统采用数控转架系统，其通过步进电机带动旋转的转架能够在镀膜过程中实时改变转架的转动速度，从而可以对膜厚进行控制，实现渐变膜厚，满足特种塑料件的镀膜要求。

作为本实用新型的优选方案之七，所述的四组孪生旋转磁控靶中，相邻的两组孪生旋转磁控靶其磁场方向相反设置。

上述的四组孪生旋转磁控靶中，相邻的两组孪生旋转磁控靶其磁场方向相反设置，使两两之间的磁力线可以联通起来，从而在工件的外围形成一个闭合的磁路，防止等离体流失从而增强了工件表面的等离子体的浓度，从而提高了膜层的致密度和结合力。

本实用新型中，所述磁控溅射真空镀膜机还包括工艺气体系统、冷却水循环系统、真空抽气系统、控制系统。

作为一种优选方案，塑料件在进入真空气体之前还可以进行前处理，所述前处理包括超声波清洗及烘干处理。

本实用新型的有益效果是：

第一，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，由于在磁控溅射真空镀膜机的真空腔体内设置了加热装置、中频离子源模块和蒸镀模块，从而使得磁控溅射镀膜时，可以在同一真空腔体内采用加热装置对塑料件先进行预热，预热后采用中频离子源模块对塑料件的表面进行真空等离子清洗，清洗后进行磁控溅射真空镀膜，镀膜后再使用蒸镀模块对镀膜表面进行蒸镀，或者采用中频离子源模块对镀膜表面进行改性处理，使得在塑料件的表面形成一层防指纹膜。因此本实用新型的磁控溅射真空镀膜机具有生产效率高，镀层结合力强、镀膜表面质量好的优势。

第二，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，相对于常规的平面靶，磁控溅射真空镀膜机上采用孪生旋转磁控靶，其可以提高靶材的利用率和溅射速率，而且在镀膜的稳定性和等离子体离化效果上也大大提高。

第三，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，通过在真空腔体内合理分布四组孪生旋转磁控靶、加热装置、中频离子源模块、蒸镀模块以及转架系统，实现了磁控溅射真空镀膜机的零件预热、等离子清洗、磁控溅射镀膜、蒸镀及中频离子源表面改性的多功能，其结构紧凑、生产效率高、成膜质量好。

第四，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，设置有四个单独的镀膜空间，每个镀膜空间设置独立的工艺气体系统可以实现在塑料件表面形成混合膜层。

第五，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，真空腔体采用的316L不锈钢的材质且通过抛光具有较低的粗糙度，有利于提高真空腔体的真空度。

第六，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，采用八角形筒体结构的真空腔体制造较为方便，且有利于各部件与真空腔体的安装连接。

第七，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，转架系统采用数控转架系统，其通过步进电机带动旋转的转架能够在镀膜过程中实时改变转架的转动速度，从而可以对膜厚进行控制，实现渐变膜厚，满足特种塑料件的镀膜要求。

第八，本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，四组孪生旋转磁控靶中，相邻的两组孪生旋转磁控靶其磁场方向相反设置，使两两之间的磁力线可以联通起来，从而在工件的外围形成一个闭合的磁路，防止等离体流失从而增强了工件表面的等离子体的浓度，从而提高了膜层的致密度和结合力。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备的主体结构示意图；

图2是采用图1中的磁控溅射镀膜的设备进行塑料件表面镀膜的工艺流程图。

图中：1、真空腔体，2、加热装置，3、中频离子源模块，4、孪生旋转磁控靶，5、蒸镀模块，6、转架系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1至2所示为本实用新型的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备的实施例，包括磁控溅射真空镀膜机，所述磁控溅射真空镀膜机包括真空腔体1，所述真空腔体1为具有筒体结构的真空腔体，所述真空腔体1的筒体两端设置有封闭门，在所述真空腔体1内且平行于所述筒体轴线的方向安装有孪生旋转磁控靶4，所述的孪生旋转磁控靶4的数量有四组且沿所述筒体内壁的周向均匀分布，在位于所述的四组孪生旋转磁控靶4的中间位置设置有用于定位和安装塑料件的转架系统6，所述转架系统6相对于所述筒体的中心轴线可转动设置，所述的四组孪生旋转磁控靶4通过防污隔板相互隔开并使得所述的四组孪生旋转磁控靶4分隔成四个单独的镀膜空间；所述真空腔体1中分别设置有用于对塑料件进行预热的加热装置2、用于对塑料件表面进行真空等离子清洗或表面改性处理的中频离子源模块3、用于进行蒸镀的蒸镀模块5，所述加热装置2、中频离子源模块3、蒸镀模块5分别设置在相邻的两个镀膜空间之间并与所述的镀膜空间相隔开。

由于在磁控溅射真空镀膜机的真空腔体1内设置了加热装置2、中频离子源模块3和蒸镀模块5，从而使得磁控溅射镀膜时，可以在同一真空腔体内采用加热装置2对塑料件先进行预热，预热后采用中频离子源模块3对塑料件的表面进行真空等离子清洗，清洗后进行磁控溅射真空镀膜，镀膜后再使用蒸镀模块5对镀膜表面进行蒸镀，或者采用中频离子源模块3对镀膜表面进行改性处理，使得在塑料件的表面形成一层防指纹膜。因此本实施例的磁控溅射真空镀膜机具有生产效率高，镀层结合力强、镀膜表面质量好的优势。

上述塑料件的等离子体清洗工艺，是采用中频离子源模块3，在真空腔体1的高真空条件下通入Ar气，在高电压的作用下实现把Ar气体离化成Ar离子，Ar离子在磁场的牵引下，直接轰击工件表面，把塑料表面吸附的灰尘清洗干净。

上述采用加热装置2对塑料件进行预热时，其预热的温度优选设置为90-100℃。

本实施例的一种用于塑料件表面磁控溅射镀膜的设备，相对于常规的平面靶，磁控溅射真空镀膜机上采用孪生旋转磁控靶4，其可以提高靶材的利用率和溅射速率，而且在镀膜的稳定性和等离子体离化效果上也大大提高。

本实施例中，通过在真空腔体1内合理分布四组孪生旋转磁控靶4、加热装置2、中频离子源模块3、蒸镀模块5以及转架系统6，实现了磁控溅射真空镀膜机的零件预热、等离子清洗、磁控溅射镀膜、蒸镀及中频离子源表面改性的多功能，其结构紧凑、生产效率高、成膜质量好。

作为本实施例的优选方案之一，所述蒸镀模块5为AF蒸发源(防指纹蒸发源)模块。

作为本实施例的优选方案之二，所述的四组孪生旋转磁控靶4具有不同靶材。

磁控溅射镀膜时，可以在真空腔体1内部通入不同的工艺气体来实现不同的磁控反应溅射，使得塑料件的表面得到不同类型的镀膜层。

作为本实施例的优选方案之三，对于所述的四个单独的镀膜空间，其每个镀膜空间设置独立的工艺气体系统，以用于实现在塑料件表面形成混合膜层。

作为本实施例的优选方案之三，所述转架系统6为数控转架系统，并通过数控转架系统6实现镀膜位置的控制及不同位置镀膜厚度的控制。

作为本实施例的优选方案之四，所述真空腔体1为316L不锈钢真空腔体，且所述不锈钢真空腔体是在制造时其内腔先后进行抛光处理、超声波清洗处理和真空等离子清洗处理的不锈钢真空腔体。

考虑到材料表面放气的特性，本实施例中的真空腔体1采用的316L不锈钢的材质，外表面拉丝抛光，内表面要求抛光至400目(相当于粗糙度Ra0.1～0.2μm)。而焊缝的要求真空腔体内侧满焊，大气测可采用间断焊方式。

上述316L不锈钢材料属于弱磁性材料，焊接后不会产生磁性，不会影响到真空腔体1内部的磁力线分布。

作为本实施例的优选方案之五，所述真空腔体1为具有八角形筒体结构的真空腔体。孪生旋转磁控靶4分别固定在两端封闭门上，方便日常维护。

上述采用八角形筒体结构的真空腔体制造较为方便，且有利于各部件与真空腔体的安装连接。

作为本实施例的优选方案之六，所述转架系统6为数控转架系统，所述数控转架系统6中用于定位和安装塑料件的转架由步进电机带动旋转。

上述转架系统6采用数控转架系统，其通过步进电机带动旋转的转架能够在镀膜过程中实时改变转架的转动速度，从而可以对膜厚进行控制，实现渐变膜厚，满足特种塑料件的镀膜要求。

作为本实施例的优选方案之七，所述的四组孪生旋转磁控靶4中，相邻的两组孪生旋转磁控靶4其磁场方向相反设置。

上述的四组孪生旋转磁控靶4中，相邻的两组孪生旋转磁控靶4其磁场方向相反设置，使两两之间的磁力线可以联通起来，从而在工件的外围形成一个闭合的磁路，防止等离体流失从而增强了工件表面的等离子体的浓度，从而提高了膜层的致密度和结合力。

本实施例中，所述磁控溅射真空镀膜机还包括工艺气体系统、冷却水循环系统、真空抽气系统、控制系统。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。