一种过滤弧镀膜装置的制作方法

1.本实用新型涉及真空离子镀膜设备技术领域，具体为一种过滤弧镀膜装置。


背景技术：

2.过滤弧是在多弧的基础上开发的弧源，通过电磁优化，可以提高离化率，细化颗粒，过滤掉大颗粒，提高了薄膜质量。
3.常规的结构如公开专利“阴极弧靶装置及真空多弧离子镀膜机”(申请号：cn201710964545.8)和“高真空磁过滤弧源”(申请号：cn03111072.x)所披露的，通过气缸调整引弧针动作，与靶材短时间接触引弧。
4.镀膜过程都会遇到膜层表面存在“颗粒”的问题，大颗粒作为镀层中的不连续点，破坏镀层与基底的结合，降低了镀膜的耐磨性和耐腐蚀性，严重影响镀膜的质量和使用寿命。
5.根据对大颗粒形成机理的研究，大颗粒的主要由微小缺陷“生长”形成，包括基材的机械预处理、基材离子蚀刻以及沉积过程的制备过程均可能造成该问题。然而，现有技术中表面颗粒的缺陷始终无法解决。
6.现有技术中，引弧杆和引弧针多为插接方式，一方面连接的牢固性无法得到保证，另一方面，引弧针的角度无法灵活调节，需要在安装时密切关注、可能需要多次调试引弧针的角度。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的以上不足，本实用新型提供了一种过滤弧镀膜装置，减少镀膜过程颗粒的产生，以进一步提升膜层质量。
8.在镀膜过程中，由于靶材产生熔融液体也是颗粒沉积的一种来源，本实用新型将引弧针与靶材的接触位置由靶材底面改为靶材侧面，通过减少靶材熔滴带来的沉积，来减少镀膜颗粒的产生，本方案具体技术内容如下所述：
9.一种过滤弧镀膜装置，包括弧源桶、以及设置于弧源桶上的转角气缸、靶材和磁过滤线圈，所述磁过滤线圈设置于弧源桶外围，引弧针通过引弧杆与转角气缸连接，转角气缸旋转，带动引弧针与靶材的侧面接触。
10.优选的，所述靶材为平截圆锥体，顶部半径大于底部半径，平截圆锥体斜面与靶材轴心方向之间形成的夹角大于5
°
；通过设定倾斜面，从而控制弧斑运动方向向下，避免跑弧。
11.优选的，所述引弧针与靶材接触位置位于靶材上部，避免靶材消耗带来的后期引弧针位置的调整工作。
12.优选的，所述引弧针和引弧杆之间设置一引弧接头，所述引弧接头与引弧杆以插嵌方式连接，并在插嵌位置外围设置连接套，所述连接套分别与引弧接头和引弧杆采用螺纹连接；这种插嵌配合外套连接套的结构与原有的引弧接头和引弧杆直接螺纹连接方式相
比，连接更牢固。
13.优选的，所述引弧接头水平方向设置供引弧针贯穿的引弧针固定通道，所述引弧接头底部设置紧固通孔，使用时，将引弧针穿过引弧针固定通道，而后用顶丝由紧固通孔处将引弧针紧固。
14.优选的，为了装配方便，在引弧接头上设置若干个不同角度的引弧针固定通道，安装时，先将引弧杆与气缸连接，再与引弧接头连接，旋转合适角度的引弧针固定通道插入引弧针。
15.进一步的，还包括在引弧接头外围设置的引弧接头防护罩，紧固引弧针时同时用顶丝将引弧接头防护罩紧固至引弧接头底部，避免工作过程中引弧接头被镀膜。
16.优选的，所述弧源桶顶部设置弧源座，所述弧源座上设置用于固定转角气缸的气缸固定座，所述转角气缸的输出轴通过传动轴与引弧杆固定连接，其连接方式可以为插接或螺纹结构连接，引弧杆贯穿弧源座和弧源桶、底端连接至所述引弧针，所述引弧针水平设置。
17.优选的，所述弧源桶沿轴心方向设置冷却管，所述冷却管底部与靶材固定。
18.优选的，所述冷却管外管外部设置水平的屏蔽罩，以遮挡灰尘，防止跑弧。
19.优选的，所述靶材顶端外围设置防护套，所述防护套可采用304不锈钢材质，屏蔽向靶材后方运动的弧斑，同时起到屏蔽热量的作用，与屏蔽罩之间间隙大于5mm即可。
20.屏蔽罩尺寸小于弧源桶的入口大小即可，以充分屏蔽弧斑的运动。
21.靶材在工作时会产生高温，为了降低炉体内问题，促进靶材液体的快速凝固，本实用新型通入水来进行降温，所述冷却管贯穿弧源桶顶部、通过冷却管固定座固定于弧源桶上，所述冷却管固定座固定于弧源桶顶部的中心位置；所述冷却管包括冷却管外管及其内部的冷却管内管，冷却管内管将冷却管分为内筒和外筒，内筒顶部设置第一进水口、顶部通入冷却水，内筒底部连通冷却管内管和冷却管外管之间的外筒，冷却管内管和冷却管外管之间、于顶部设置第一回水口。在阴极靶材内部设置冷却池，所述冷却管底部与冷却池连通，由第一进水口通入的冷却水由内筒进入冷却池，将靶材冷却，升温后的热水由外筒经第一回水口排出，将热量带走。
22.所述弧源桶侧壁设置冷却流路，弧源桶底部设置第二进水口、对侧顶部设置第二回水口，冷水由第二进水口通入，由冷却流路流至第二回水口流出，以降低腔体内温度。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
24.1，本实用新型将引弧针与靶材的接触位置改造至靶材的侧面，放电过程中产生的熔融液滴由靶材侧壁向下流动时逐渐固化，减少了直接向下与工件接触的熔滴量，减少了沉积物造成的大颗粒，从而改善了镀膜层的质量；
25.2，本实用新型提供的靶材形状为平截面圆锥体形状，侧面具有一定的倾斜度，从而控制弧斑运动方向，避免跑弧；
26.3，为了配合侧面接触靶材，本实用新型对引弧针的设置结构进行了改进，引弧针与引弧杆之间通过引弧接头连接，引弧接头设置了多个引弧针固定通道，采用底部顶丝固定引弧针，在装配时，选择与靶材最佳的接触角度的引弧针固定通道，安装过程更便捷；
27.4，本装置设置的冷却管路，降低桶内温度，促进靶材熔滴快速凝固，进一步减少沉积物的产生。
附图说明
28.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
29.图1为本实用新型提供的一种过滤弧镀膜装置整体结构示意图；
30.图2为引弧针连接结构示意图；
31.图3为引弧接头横向剖面结构示意图。
32.其中，1-转角气缸，2-第一进水口，3-第一回水口，4-弧源桶，5-屏蔽罩，6-引弧杆，7-引弧针，8-弧源座，9-第二进水处，10-第二回水处，11-磁过滤线圈，12-靶材，13-防护罩，14-冷却管内管，15-冷却管外管，16-冷却池，17冷却管固定座；
33.101-气缸固定座，102-传动轴；
34.701-引弧接头，702-连接套，703-引弧接头防护罩，704-紧固通孔，705-顶丝，706-引弧针固定通道。
具体实施方式
35.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.一种过滤弧镀膜装置，如图1所示，包括转角气缸1、弧源桶4、阴极靶材12、引弧杆6、引弧针7和磁过滤线圈11；所述磁过滤线圈11设置于弧源桶4外围；所述弧源桶4顶部设置弧源座8，所述弧源座8上设置用于固定转角气缸1的气缸固定座101，所述转角气缸1的输出轴通过传动轴102与引弧杆6固定连接，其连接方式可以为插接或螺纹结构连接，引弧杆6贯穿弧源座8和弧源桶4、底端连接至所述引弧针7，所述引弧针7水平设置。
38.靶材在工作时会产生高温，为了通入水来进行降温，所述弧源桶4沿轴心方向设置冷却管，所述冷却管贯穿弧源桶4顶部、通过冷却管固定座18固定于弧源桶4上，所述冷却管固定座18固定于弧源桶4顶部的中心位置；所述冷却管包括冷却管外管15及其内部的冷却管内管14，冷却管内管14将冷却管分为内筒和外筒，内筒顶部设置第一进水口2、顶部通入冷却水，内筒底部连通冷却管内管14和冷却管外管15之间的外筒，冷却管内管14和冷却管外管15之间、于顶部设置第一回水口3。所述冷却管底部与阴极靶材12固定，在阴极靶材12内部设置冷却池16，所述冷却管底部与冷却池16连通，由第一进水口2通入的冷却水由内筒进入冷却池16，将靶材冷却，升温后的热水由外筒经第一回水口3排出，将热量带走。
39.所述冷却管外管15外部设置水平的屏蔽罩5，以遮挡灰尘，防止跑弧。
40.所述靶材2顶端外围设置截面为楔形的防护套13，所述防护套13可采用304不锈钢材质，屏蔽向靶材后方(图1中上方)运动的弧斑，同时起到屏蔽热量的作用，与屏蔽罩5之间间隙大于5mm即可。
41.屏蔽罩尺寸小于弧源桶的入口大小即可，以充分屏蔽弧斑的运动。
42.在本实施例中，所述引弧针7与靶材12的侧面接触产生阴极弧，该方案与常规的引弧针与靶材底面接触方案相比，优势在于：底部引弧产生的大颗粒容易与工件接触，影响镀膜效果；引弧针与靶材侧面接触产生的液滴大颗粒沿靶材侧面延伸，很少落入下方，避免沉积到工件表面，减少了对镀膜层平整性的破坏。
43.在本实施例中，所述靶材2为平截圆锥体，顶部半径大于底部半径，平截圆锥体斜面与靶材轴心方向之间形成的夹角大于5
°
；通过设定倾斜面，从而控制弧斑运动方向向下，避免跑弧。
44.引弧针与靶材接触位置以靶材上部为宜，避免靶材消耗带来的后期引弧针位置的调整工作。
45.所述弧源桶4侧壁设置冷却流路，弧源桶4底部设置第二进水口9、对侧顶部设置第二回水口10，冷水由第二进水口9通入，由冷却流路流至第二回水口10流出，以降低腔体内温度。
46.所述引弧针7和引弧杆6的连接关系如图1和图2所示，所述引弧针和引弧杆之间设置一引弧接头701，所述引弧接头701与引弧杆6以插嵌方式连接，并在插嵌位置外围设置连接套702，所述连接套702分别与引弧接头701和引弧杆6采用螺纹连接；这种插嵌配合外套连接套的结构与原有的引弧接头701和引弧杆6直接螺纹连接方式相比，连接更牢固。
47.如图2和图3所示，所述引弧接头701水平方向设置供引弧针贯穿的引弧针固定通道706，所述引弧接头701底部设置紧固通孔704，使用时，将引弧针701穿过引弧针固定通道706，而后用顶丝705由紧固通孔704处将引弧针紧固。
48.为了在装配方便，在引弧接头701上设置若干个不同角度的引弧针固定通道706，安装时，先将引弧杆与气缸连接，再与引弧接头连接，旋转合适角度的引弧针固定通道插入引弧针。
49.还在引弧接头701外围设置了引弧接头防护罩703，紧固引弧针时同时用顶丝705将引弧接头防护罩703紧固至引弧接头底部，避免工作过程中引弧接头被镀膜。
50.本结构的工作方式为：转角气缸1每一次动作有一个90
°
的旋转，带动引弧针接触靶材再断开，完成一次引弧动作。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，包括弧源桶、以及设置于弧源桶上的转角气缸、靶材和磁过滤线圈，所述磁过滤线圈设置于弧源桶外围，引弧针通过引弧杆与转角气缸连接，转角气缸旋转，带动引弧针与靶材的侧面接触。2.根据权利要求1所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述靶材为平截圆锥体，顶部半径大于底部半径。3.根据权利要求1所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述引弧针与靶材接触位置位于靶材上部。4.根据权利要求1所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述引弧针和引弧杆之间设置一引弧接头，所述引弧接头与引弧杆以插嵌方式连接，并在插嵌位置外围设置连接套。5.根据权利要求4所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述引弧接头水平方向设置供引弧针贯穿的引弧针固定通道，所述引弧接头底部设置紧固通孔，引弧针穿过引弧针固定通道，顶丝在紧固通孔处将引弧针紧固。6.根据权利要求5所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，在引弧接头上设置若干个不同角度的引弧针固定通道。7.根据权利要求1所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述弧源桶顶部设置弧源座，所述弧源座上设置用于固定转角气缸的气缸固定座，所述转角气缸的输出轴通过传动轴与引弧杆固定连接，引弧杆贯穿弧源座和弧源桶、底端连接至所述引弧针，所述引弧针水平设置。8.根据权利要求1所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述弧源桶沿轴心方向设置冷却管，所述冷却管底部与靶材固定；所述冷却管贯穿弧源桶顶部；所述冷却管包括冷却管外管及其内部的冷却管内管，冷却管内管将冷却管分为内筒和外筒，内筒顶部设置第一进水口、顶部通入冷却水，内筒底部连通冷却管内管和冷却管外管之间的外筒，冷却管内管和冷却管外管之间、于顶部设置第一回水口；在靶材内部设置冷却池，所述冷却管底部与冷却池连通，由第一进水口通入的冷却水由内筒进入冷却池，将靶材冷却，升温后的热水由外筒经第一回水口排出。9.根据权利要求8所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述弧源桶侧壁设置冷却流路，弧源桶底部设置第二进水口、对侧顶部设置第二回水口，冷水由第二进水口通入，由冷却流路流至第二回水口流出。10.根据权利要求4所述的一种过滤弧镀膜装置，其特征在于，还包括在引弧接头外围设置的引弧接头防护罩，所述靶材顶端外围设置防护套。

技术总结
本实用新型公开了一种过滤弧镀膜装置，包括弧源桶、以及设置于弧源桶上的转角气缸、靶材和磁过滤线圈，所述磁过滤线圈设置于弧源桶外围，引弧针通过引弧杆与转角气缸连接，转角气缸旋转，带动引弧针与靶材的侧面接触。本实用新型将引弧针与靶材的接触位置改造至靶材的侧面，放电过程中产生的熔融液滴由靶材侧壁向下流动时逐渐固化，减少了直接向下与工件接触的熔滴量，减少了沉积物造成的大颗粒，从而改善了镀膜层的质量。改善了镀膜层的质量。改善了镀膜层的质量。


技术研发人员：臧其广 陈良 刘兴龙 蔺增
受保护的技术使用者：泰安东大新材表面技术有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/12