一种阳极层离子源增强pvd沉积室的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于真空镀膜设备，具体涉及一种针对刀具涂层的阳极层离子源源增 强PVD沉积系统。
【背景技术】
[0002] PVD沉积技术是在一定的真空度、高温下，在刀具、活塞环、模具等工件表面涂布 一层功能性薄膜材料，到达防锈、耐磨、提高工件使用寿命的技术。目前PVD沉积技术已经 广泛的应用于工业生产，尤其是刀具生产，随着工业技术的飞速发展，刀具的使用量与日俱 增，迫切需要在刀具上涂布涂层，来提高其使用寿命和切削的精度，目前市场上专门针对刀 具的PVD沉积系统不多，不能最大程度的提高刀具的性能。现有工业用的PVD沉积系统里都 配备有离子源，来提高气体离子的离化率和撞击率，但是大部分离子源都带有电子发射器， 且直接安装在沉积室内，离子源的使用寿命很短；大部分PVD沉积系统还存在弧源排布、 工件架设计不合理，无专门针对刀具设计的工件架，加热不稳定，手动操作安全系数低等问 题，从而出现刀具样品安装繁琐、安装不规范，膜基之间的附着力小，镀膜不均匀，表面颗 粒大，薄膜质量差，生产效率低等缺点。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的就是提供一种专门针对刀具的阳极层离子源增强PVD沉积室， 能大幅度提高刀具涂层的质量，延长刀具的使用寿命，提高生产效率，实现刀具涂层的大批 量生产、安全生产。
[0004] 本实用新型是这样实现的，一种阳极层离子源增强PVD沉积室，在沉积室内壁上 排布多个弧源，外侧加热管设在沉积室内下底板上，中心加热管设在上顶板与中心转轴相 接触处；
[0005] 矩形阳极层离子源安装在沉积室炉门上；
[0006] 所述沉积室内设上底盘与下底盘，中心转轴穿过上底盘与下底盘与沉积室下底板 相接，工件架固定在上底盘与下底盘之间。
[0007] 进一步讲，沉积室内壁上设有水冷通道。
[0008] 进一步讲，12个所述弧源分为四列，每列三个，在沉积室左、右两侧各布置两列。
[0009] 进一步讲，每个所述弧源的前方固定有气动引弧针。
[0010] 进一步讲，矩形阳极层离子源固定在炉门上，在矩形阳极层离子源与中心转轴之 间设有保护矩形阳极层离子源的挡板。
[0011] 进一步讲，挡板固定在气动转轴上，气动转轴与气动控制阀机械连接。
[0012] 进一步讲，在所述工件架上固定有工件盘。
[0013] 进一步讲，工件盘上设有刀具安置槽，多个刀具安置槽在同一个工件盘呈圆周排 布。
[0014] 进一步讲，在所述炉门上安装多个观察窗。
[0015] 进一步讲，驱动装置与中心转轴机械连接。
[0016] 本实用新型的优点：在沉积室内的边缘部位和中心部位都安装有加热管，使沉积 室内的温度均匀分布(减弱沉积室中心温度与边缘温度的差值)，实现沉积室内温度的可 控，温度最高可达五百摄氏度；炉门上安装有矩形阳极层离子源，改善薄膜沉积的质量，提 高沉积室内空间利用率，同时增强离化率，提高膜基间的附着力；工件架悬挂在沉积室内的 上下底盘上，工件盘分层固定在工件架上，工件盘内有专门针对刀具的规范化装载槽，减少 了刀具装载时的繁琐操作，增加了满载时刀具的数量，可以实现刀具的大批量生产，提高生 产效率。
【附图说明】
[0017] 图1为真空抽气系统俯视图。
[0018] 图2为本实用新型的沉积室俯视图。
[0019] 图3为图2的A-A断面剖视图。
[0020] 图中，1第一机械泵，2第二机械泵，3罗茨泵，4分子泵，5真空室，6弧源，7引弧装 置，8工件盘，9刀具装载槽，10外侧加热管，11水冷通道，12中心转轴，13观察窗，14挡板， 15阳极层离子源，16气动转轴，17工件架，18气动阀，19中心加热管，20上底盘，21下底盘。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明：
[0022] 如图1，一种能与阳极层离子源增强PVD沉积室配合使用的优选真空抽气系统，真 空抽气系统包括第一机械泵1和第二机械泵2、罗茨泵3、分子泵4,第一机械泵1与第二机 械泵2分别与罗茨泵3连接，罗茨泵3与分子泵4连接，分子泵4设在真空室5内。
[0023] 如图2、3所示，一种阳极层离子源增强PVD沉积室沉积室包括弧源6、引弧装置7、 工件盘8、工件架17、外侧加热管10、中心加热管19、中心转轴12,真空室5与沉积室连通； 工件盘8固定在工件架17上，工件盘8上设有按一定尺寸、规格设计的刀具安置槽9,多个 刀具安置槽9在同一个工件盘8呈圆周排布；二根外侧加热管10固定在沉积室下底板上， 具二根外侧加热管10呈对称分布，中心加热管19固定在沉积室上顶板上与中心转轴12相 接处；12个弧源6分为四列（相邻列上的弧源6相互错开)，每列三个，在沉积室左、右两侧 各布置两列，引弧装置7把引弧针固定在弧源6的前方；中心转轴12上固定有上底盘20和 下底盘21，工件架17悬挂在上底盘20和下底盘21间，驱动装置与中心转轴12机械连接， 驱动装置驱动中心转轴12为工件架17提供公转；
[0024] 炉门上装有挡板14、阳极层离子源15、观察窗13 ;挡板14固定在气动转轴16上， 通过气动阀18控制其开关。
[0025] 本实用新型的实现原理如下：将工件盘8通过螺丝和夹具固定在工件架17上，按 照需要安装一定数量工件架17,悬挂在20上底板、21下底板间；刀具清洗完后，装载于刀具 装载槽9内，刀口朝上，调节好刀具应镀涂层的高度；转载完毕后，开启由第一机械泵1和第 二机械泵2、罗茨泵3、分子泵4构成的真空抽气系统对真空室5抽真空，其中抽气速率通过 光栅控制，光栅阀角度0-90度可调，真空室5与沉积室相连接，为刀具涂层的沉积提供一定 的真空度。沉积室抽到一定真空度后，开启转速，中心转轴12通过轴承固定在沉积室上顶 板上，为工件架17提供公转。在工件沉积之前，先打开水冷装置开关，使水冷通道11通水， 冷却弧源6和沉积室壁。在抽真空的同时开启外侧加热管10和中心加热管20开始加热沉 积室。抽真空抽到一定真空度后，打开挡板14,开启阳极层离子源15的电源，对刀具进行离 子源轰击，去除刀具表面杂质，提高刀具与涂层之间的附着力。轰击、辉光清洗完之后，关闭 挡板14,关闭阳极层离子源15,同时开启弧电源，引弧装置7在弧源表面产生电弧，使圆形 小弧源6受热熔融电离，在工件负偏压的作用下，在刀具上均匀沉积。沉积结束后，关闭真 空抽气系统，冷却，取出刀具。整个沉积过程由PLC控制系统，在控制面板上操作，且可通过 观察窗13观察沉积过程中沉积室内的情况。
[0026]采用实用新型生产的产品性能如下表：
[0027]
【主权项】
1. 一种阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：所述沉积室内壁上排布多个弧 源（6)，外侧加热管（10)设在沉积室内下底板上，中心加热管（19)设在上顶板与中心转轴 (12)相接触处； 矩形阳极层离子源（15)安装在沉积室炉门上； 所述沉积室内设上底盘（20)与下底盘（21)，中心转轴（12)穿过上底盘（20)与下底盘 (21)与沉积室下底板相接，工件架（17)固定在上底盘（20)与下底盘（21)之间。
2. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：所述沉积室内 壁上设有水冷通道（11)。
3. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：12个所述弧源 (6 )分为四列，每列三个，在沉积室左、右两侧各布置两列。
4. 根据权利要求1或3所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：每个所述 弧源（6)的前方固定有气动引弧针（7)。
5. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：所述的矩形阳 极层离子源（15)固定在炉门上，在矩形阳极层离子源（15)与中心转轴（12)之间设有保护 矩形阳极层离子源（15)的挡板（14)。
6. 根据权利要求5所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：所述挡板（14) 固定在气动转轴（16 )上，气动转轴（16 )与气动控制阀（18 )机械连接。
7. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：在所述工件架 (17)上固定有工件盘（8)。
8. 根据权利要求7所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：在所述工件盘 (8)上设有刀具安置槽（9)，多个刀具安置槽（9)在同一个工件盘（8)呈圆周排布。
9. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：在所述炉门上 安装多个观察窗（13)。
10. 根据权利要求1所述的阳极层离子源增强PVD沉积室，其特征在于：驱动装置与中 心转轴（12)机械连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种阳极层离子源增强PVD沉积室，在沉积室内壁上排布多个弧源，外侧加热管设在沉积室内下底板上，中心加热管设在上顶板与中心转轴相接触处；矩形阳极层离子源安装在沉积室炉门上；沉积室内设上底盘与下底盘，中心转轴穿过上底盘与下底盘与沉积室下底板相接，工件架固定在上底盘与下底盘之间。本实用新型的优点在于，利用阳极层离子源能大幅度提高气体的离化率；设挡板保护阳极层离子源，延长阳极层离子源的使用寿命；合理分布加热管，使整个沉积室内加热均匀，为薄膜的沉积提供很好的室内环境；弧源分左右四排间隔排布，工件架工位设计最优化，既提高了沉积室内的空间利用率，使一次满载镀膜的刀具数增加，也提高了镀膜效率和沉积薄膜的质量。特别具有膜层附着力强、绕射性好、可镀材料广泛等优点。卓越的附着力可以折弯90度以上不发生裂化或者剥落(PVD镀膜持有很高附着力和耐久力)。
【IPC分类】C23C14-32
【公开号】CN204265831
【申请号】CN201420688972
【发明人】付德春, 田灿鑫
【申请人】湖北江海行工贸集团有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月18日