专利名称：多弧—磁控溅射真空离子镀金设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种用物理气相沉积方法镀制装饰膜层的设备，特别涉及一种多弧—磁控溅射真空离子镀金设备。
传统的黄金镀层是采用电化学方法实现的。用这种方法镀制的黄金镀层虽然色调丰富，装饰性强，但镀层与基片表面的结合力较差，镀层的硬度也较差，因而不耐磨，容易脱落；另外，在镀制时必须采用氰金化钾等有毒剂品，对环境有污染，已不能满足人们不断增长的需要和社会发展的要求。
在真空条件下沉积黄金镀层是获得黄金装饰层的另一种方法。根据沉积方法、工艺的不同，镀制黄金装饰层的设备可分为几种，例如，电子束离子镀金设备，多弧—蒸发离子镀金设备，以及多弧—磁控溅射离子镀金设备等。
电子束离子镀金设备存在的最大问题是，黄金耗量大，工作温升高，仅适用于不锈钢等基材，因此，其工业应用受到一定的限制。
多弧—蒸发离子镀金设备是一种由多弧源和蒸发源组成的镀膜设备，如中国专利CN1053645A公开的“多弧—蒸发离子镀金设备”，它主要由电气控制柜、真空镀膜室、真空抽气系统、工件架、多弧阴极蒸发器及电阻蒸发器等组成。它用多弧阴极蒸发器在工件上沉积TiN(氮化钛)，用电阻蒸发器在工件上沉积Au(金)，以TiN镀层作为“衬强层”，用Au镀层作为“呈色层”，使两者互补，实现最佳的装饰效果，但是，由于蒸发的绕射能力差，所以，镀制的膜层均匀性较差，附着力不强，而且，黄金消耗量大的问题仍然没有解决，因此，这种镀金设备也不适合于工业应用中国专利90226142.8公开了一种“多弧—磁控溅射多功能离子镀膜设备”。它主要由电源电器控制装置、真空镀膜室、真空抽气系统、多弧阴极蒸发器、旋转工件架，以及同轴圆柱磁控溅射靶组成。旋转工件架既可公转，又可自转，同轴圆柱磁控溅射靶装在真空镀膜室的中间，多弧阴极蒸发器装在真空镀膜室的侧壁上，多弧源采用钛块作为靶材，磁控源则采用黄金靶。多弧源和磁控源同时启动，便可在工件上同时沉积TiN和Au，它是将Au无序的掺入TiN中，镀制出含有Au的合金膜，只是这种TiN与Au的无序混合对膜层硬度无贡献，膜层色泽控制不方便，而且，圆柱靶的表面积巨大，即使用黄金薄薄的包覆一层，也要投入大量的黄金，因此，这种设备不仅投资巨大，而且，在使用过程中黄金的消耗量也非常大，镀制一炉工件要消耗20克黄金，因此，该设备虽然能镀制出含黄金的合金膜，但并没有工业实施的价值。
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种黄金耗量小、镀层硬度高的多弧—磁控溅射真空离子镀金设备。
本实用新型是这样实现的它有一个镀膜室，镀膜室上接有真空抽气系统，在镀膜室的中间装有旋转工件架，在镀膜室的一侧装有若干个多弧阴极蒸发器，在镀膜室的另一侧装有若干个平面磁控溅射靶，所述的多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶分别与电源电器控制柜相连接，多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶采用不同的金属材料作为靶材，多弧阴极蒸发器用钛块作为靶材，平面磁控溅射靶上装有黄金溅射材料，从而在镀膜室内建立起两个相互独立的沉积区，当旋转工件架上的工件依序反复通过两个沉积区时，即可在工件上有序的沉积TiN和Au镀层。
在多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶的蒸发面上还分别装有屏蔽装置，所述的屏蔽装置由挡板、连杆、从动齿轮、主动齿轮和转动轴组成，挡板通过连杆与从动齿轮相连接，从动齿轮与主动齿轮相啮合，转动轴装在主动齿轮上，旋转主动轴即可改变挡板的位置，以防止多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶相互污染。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、在镀膜室内设有两个相互独立的沉积区，可将TiN和Au一层又一层的有序叠加沉积，在工件上镀制出TiN/Au/TiN/Au……复合膜层，而当膜层层数增加，各层名义厚度减少时，复合膜层的硬度将趋向于增加，这一点已被中国科学院金属研究所闻立时等人的论文”Ti/TiN多层膜硬度与显微结构的关系”所证实。
2、用平面磁控溅射靶沉积Au，在技术上和经济上都具有很大的优势，首先，它可以很方便的安装在镀膜室的侧壁上，建立起独立的沉积区；另外，还能扩大真空有效加工空间，并可以很方便的加以屏蔽；更主要的是，平面磁控溅射靶的表面积远远小于圆柱磁控溅射靶的表面积，可大幅度的减少黄金的投入，降低设备造价，而且，平面磁控溅射靶的溅射速率低，这样，就使Au镀层的名义厚度更薄，同样的黄金量就可以沉积更多层，在大幅度节约黄金的同时，获得极硬的装饰层。实践证明一个直径为120毫米的平面磁控溅射靶，其黄金用量小于80克；在3A靶电流下溅射6分钟，黄金消耗量不超过3克，因此，本实用新型大幅度的降低了镀件的成本。
3、在多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶上装有屏蔽装置，可在其不工作时进行屏蔽，避免受到另一种金属元素的污染，便于镀膜工艺的调整。
图面说明
图1是本实用新型的结构示意图；图2是
图1的A-A剖视图；图3是
图1的B-B剖视图。
以下结合附图提供本实用新型的实施例
如图所示，本实用新型有一个镀膜室11，镀膜室11用不锈钢板制成，在其外壁上焊有冷却水管或冷却水套；在镀膜室11上接有真空抽气系统18，所述的真空抽气系统18由机械泵、扩散泵、阀门及连接管道组成；在镀膜室11的中间顶部装有旋转工件架10，旋转工件架10既可公转，又可自转；在镀膜室11的一侧装有两个多弧阴极蒸发器13，多弧阴极蒸发器13的数量不限于两个，可根据镀膜室11的高度而增减，在多弧阴极蒸发器13上装有钛块12；在镀膜室11的另一侧装有两个平面磁控溅射靶3，平面磁控溅射靶3为圆形，也可以是矩形，平面磁控溅射靶3的数量也不限于两个，根据镀膜室11的高度确定，在平面磁控溅射靶3上装有黄金溅射材料4；所述的多弧阴极蒸发器13和平面磁控溅射靶3分别与电源电器控制柜1相连接，以便于进行控制和调节，在电源电器控制柜1上装有真空测量表2，在镀膜室11的下部装有与真空测量表2相连接的真空测量规管15，用来对镀膜室11的真空度进行测量；在镀膜室11的下部装有多路充气阀14，利用多路充气阀14可同时充入几种气体，并可根据需要调节充气量；在多弧阴极蒸发器13和平面磁控溅射靶3的蒸发面上还分别装有屏蔽装置，所述的屏蔽装置由挡板6、连杆7、从动齿轮8、主动齿轮9和转动轴5组成，挡板6装在连杆7上，连杆7与从动齿轮8相连接，从动齿轮8与主动齿轮9相啮合，转动轴5装在主动齿轮9上，转动轴5从镀膜室11中伸出，以便于从外面旋转转动轴5，调整挡板6的位置；在镀膜室11的正面铰接有大门16，大门16上装有视镜17，以便于对镀膜室11进行观察。
本实用新型的多弧阴极蒸发器13和平面磁控溅射靶3可根据工艺要求分别启动，也可以同时启动；在镀制Au镀层时，可先启动多弧阴极蒸发器13，在工件上沉积Ti和TiN底层，然后启动平面磁控溅射靶3，使多弧阴极蒸发器13和平面磁控溅射靶3同时工作，在工件上依序沉积TiN和Au，相应控制工件的公、自转速度、沉积时间及源电功率，便可获得所需的膜层厚度和层数，在沉积的后期，可关闭多弧阴极蒸发器13，单独沉积Au层，以获得更好的装饰效果，这样构成的膜系可表述为Ti-TiN-(TiN/Au/TiN/Au……)-Au。
当然，在多弧阴极蒸发器13上也可以安装其他超硬材料，例如锆，在平面磁控溅射靶3上也可以安装金合金溅射材料，同样可以镀制出超硬、耐磨、具有黄金色泽的复合装饰膜。
权利要求1.一种多弧—磁控溅射真空离子镀金设备，它有一个镀膜室(11)，镀膜室(11)上接有真空抽气系统(18)，在镀膜室(11)的中间装有旋转工件架(10)，在镀膜室(11)的一侧装有若干个用钛块(12)作为靶材的多弧阴极蒸发器(13)，多弧阴极蒸发器(13)与电源电器控制柜(1)相连接，其特征在于，在镀膜室(11)的另一侧装有若干个平面磁控溅射靶(3)，在平面磁控溅射靶(3)上装有黄金溅射材料(4)，平面磁控溅射靶(3)与电源电器控制柜(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的多弧—磁控溅射真空离子镀金设备，其特征在于，所述的平面磁控溅射靶(3)为圆形。
3.根据权利要求1所述的多弧—磁控溅射真空离子镀金设备，其特征在于，在多弧阴极蒸发器(13)和平面磁控溅射靶(3)的蒸发面上还分别装有屏蔽装置，所述的屏蔽装置由挡板(6)、连杆(7)、从动齿轮(8)、主动齿轮(9)和转动轴(5)组成，挡板(6)通过连杆(7)与从动齿轮(8)相连接，从动齿轮(8)与主动齿轮(9)相啮合，转动轴(5)装在主动齿轮(9)上。
专利摘要一种多弧—磁控溅射真空离子镀金设备，它有一个镀膜室，镀膜室上接有真空抽气系统，在镀膜室的中间装有旋转工件架，在镀膜室的一侧装有若干个用钛块作为靶材的多弧阴极蒸发器，在镀膜室的另一侧装有若干个平面磁控溅射靶，平面磁控溅射靶上装有黄金溅射材料，从而形成两个相互独立的沉积区，所述的多弧阴极蒸发器和平面磁控溅射靶分别与电源电器控制柜相连接，当工件反复通过两个沉积区时，即可在其上有序的沉积TiN和Au镀层。
文档编号C23C14/35GK2254448SQ9622539
公开日1997年5月21日 申请日期1996年2月7日 优先权日1996年2月7日
发明者郑德恩, 侯梦斌, 张学林 申请人:郑德恩