專利名稱：一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室的制作方法
技術領域：
本發明涉及鍍膜領域，具體地說是一種對各種絕緣材質和導電材質的工件內外表面進行鍍膜的等離子鍍膜設備。
背景技術：
等離子全方位離子沉積(PIID)技術是一種對工件表面進行改性的技術，它是將工件表面施加脈沖直流或者純直流，工件表面釋放電子與真空室內的氣體發生碰撞，產生了等離子體，帶正電的離子和被激活的分子在工件表面成膜。真空室內產生等離子體的方式有很多種，其中等離子源包括電子回旋共振等離子源,he I icon等離子體源，電感稱合等離子源，RF勵磁,直流輝光放電等。由于直流輝光放電產生等離子體的方式最簡單，且不需要其他的等離子輔助源，因此是目前使用的最為廣 泛。現有PIID鍍膜設備，如圖I所示，被鍍工件11置于真空室2內，通過人機控制系統6開啟抽氣系統7后，將真空室內的氣壓抽至KT3Pa以下(由真空檢測系統I測量)，開啟充氣系統3，向真空室充入Ar氣，調整氣體流量和擋板的角度，使氣壓基本穩定在l 2Pa。并在工件上施加高壓脈沖電壓Γ - 4KV)，脈沖電源系統5另一端接真空壁，真空壁作為陽極接地。由于工件表面聚集了大量的自由電子，且氣壓滿足輝光放電的氣壓工作區間，此時，工件表面不斷向真空室內釋放電子，在加速到真空壁的過程中，電子與Ar原子發生碰撞使其電離，高能量的電子造成了 Ar原子大量電離，加之一個電子會與Ar原子產生多次碰撞，此時，整個真空室內部都充滿了等離子體，因工件表面的電子能量最高，造成其表面等離子體強度更高，到真空壁附近逐漸衰減。電子經過多次碰撞后，能量消失殆盡，靠近真空壁附近最終被真空壁(陽極)捕獲，形成回路。電離后的Ar+帶正電，受到工件(帶負電)的吸引而加速，在加速過程中可能會與其他原子(離子)發生多次碰撞，但不影響最終的結果，工件表面受到加速后的Ar+的轟擊，表面的氧化物和雜質被刻蝕，實現了工件表面的等離子體清洗，Ar+從工件表面獲得電子后恢復到基態。一般而言，等離子清洗這一過程需要2-3小時。和等離子清洗原理相似，工件經清洗完畢后，在不降低電壓的情況下，向真空內直接充入碳氫氣體等，電子轟擊這些氣體分子將其電離，和Ar氣不同的是，帶正電的這些離子轟擊到工件表面，獲得電子后不會變成氣體脫離表面(Ar氣則直接脫離工件表面)，而是以固態的形式直接沉積下來，形成了碳氫涂層，也就是類金剛石涂層，其中含有30%左右的固態氫，因此比金剛石韌性高，硬度能達到金剛石的25-30%。傳統設有金屬網罩的等離子沉積設備，金屬網罩是通過橫向貫穿的金屬棒搭接在支架上方的玻璃磚上以支撐，工件通過金屬棒懸掛在金屬網罩內；鍍膜過程中，當負脈沖加載到工件上后，金屬網罩內部會有電子不斷的從網的間隙中放出，由于金屬網罩沒有額外的電子逃逸口，每個網格中所放出的電子數目會很多,這樣會造成整個罐體內部溫度升高，置于真空罐內部的絕緣材質玻璃磚溫度也會升高，玻璃磚在高溫和等離子體包圍的雙重氛圍下，帶電的等離子會在玻璃表面吸附，當電荷積累到一定程度而又得不到釋放的時候，玻璃表面會產生打火現象。另外，由于金屬棒是直接搭接在玻璃磚上，它們之間存有間隙，而間隙處由于空心陰極放電也會產生打火。在鍍膜過程中一旦發生打火，鍍膜電壓很難加載到需要的參數甚至很難繼續進行，因此鍍膜質量很難保證。
發明內容本發明為了避免現有技術存在的不足之處，提供一種降低打火次數、提高鍍膜質
量的等離子真空室。本發明解決技術問題采用如下方案一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室，其結構特點在于，真空室內懸掛有一個由上下兩層結構組成的金屬支架，所述金屬支架的上下兩層之間通過絕緣子連接；所
述金屬支架的下層平行設置有多根懸桿；所述真空室內還設有帶電子逃逸口的金屬網罩，所述金屬網罩通過一橫向貫穿的金屬棒將其懸掛在金屬支架的下層懸桿上；所述金屬支架的下層與真空室外高壓脈沖電源電連接。本實用新型結構特點還在于所述電子逃逸口的大小為IOcm2 30cm2。所述絕緣子兩端為螺桿結構，兩端通過螺母與金屬支架的上層和下層固定連接；所述絕緣子材質為陶瓷或玻璃纖維。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在本實用新型通過在金屬網罩上設置電子逃逸口，可以將電子從某一固定方向釋放出來，從而避免了電荷在工件、網罩上的積累，可以顯著減少打火的次數。同時金屬網罩通過金屬支架懸掛在真空室內，金屬支架的上下層之間通過絕緣子無間隙連接，從而消除間隙打火，同時金屬支架的下層平行設置有多根懸桿；每個懸桿都可以懸掛廣2個金屬網罩，可以滿足批量化鍍膜的需要。
圖I是傳統等離子全方位離子沉積設備系統構成圖。圖2是改進后離子全方位離子沉積設備系統構成圖。圖3是絕緣子、金屬支架、金屬網罩之間的連接示意圖。圖4是絕緣子與上下金屬支架間的連接示意圖圖。
以下結合附圖通過具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。
具體實施方式
如圖2所示，真空室2內懸掛有一個由上下兩層結構組成的金屬支架13，金屬支架的上下兩層之間通過絕緣子9連接；金屬支架的下層平行設置有多根懸桿14 ;真空室內還設有帶電子逃逸口 4的金屬網罩10，金屬網罩通常由金屬不銹鋼網或不銹鋼條焊接圍成，孔徑大小為Imm2-Icm2,—般為201或304不銹鋼材質。金屬網罩10通過一橫向貫穿的金屬棒12將其懸掛在金屬支架的下層懸桿14上；金屬支架的下層與真空室外高壓脈沖電源5連接，需鍍膜的工件11通過金屬棒12懸掛在金屬網罩10內。如圖2所示，金屬網罩設有f 2處電子逃逸口，電子逃逸口的大小為10cnT30Cm2。其目的是為了電子逃逸出金屬網罩，減少金屬網罩的電荷積累，從而減少打火的次數；因此該金屬網罩具有減少工件表面打火，提高等離子體密度，提高鍍膜速率，提高工件和基體的結合力，實現等離子滲N等功能。如圖3所示，金屬支架的下層平行設置有多根懸桿14，每根懸桿都可以懸掛f 2個金屬網罩，這樣是為了滿足批量化鍍膜的需要。金屬支架的上下層之間通過絕緣子相連，如圖4所示，絕緣子9兩端為螺桿結構，兩端通過螺母15與金屬支架的上層和下層固定連接；所述絕緣子材質為陶瓷或玻璃纖維。金屬支架的結構設置，一方面，工件表面的高壓不會通過金屬支架傳導到真空室內壁造成短路，成功實現了電子隔離，另一方面，絕緣子與金屬支架的上下層之間無間隙連接方式，避免了間隙打火的現象，為順利鍍膜提供了基礎保障。
權利要求1.一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室，其特征在于，真空室內懸掛有一個由上下兩層結構組成的金屬支架，所述金屬支架的上下兩層之間通過絕緣子連接；所述金屬支架的下層平行設置有多根懸桿；所述真空室內還設有帶電子逃逸口的金屬網罩，所述金屬網罩通過一橫向貫穿的金屬棒將其懸掛在金屬支架的下層懸桿上；所述金屬支架的下層與真空室外高壓脈沖電源電連接。
2.根據權利要求I所述的一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室，其特征在于，所述電子逃逸口的大小為IOcm2 30cm2。
3.根據權利I所述的一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室，其特征在于，所述絕緣子兩端為螺桿結構，兩端通過螺母與金屬支架的上層和下層固定連接；所述絕緣子材質為陶瓷或玻璃纖維。
專利摘要本實用新型公開了一種減少類金剛石鍍膜過程中打火的真空室，其特征在于，真空室內懸掛有一個由上下兩層結構組成的金屬支架，所述金屬支架的上下兩層之間通過絕緣子連接；所述金屬支架的下層平行設置有多根懸桿；所述真空室內還設有帶電子逃逸口的金屬網罩，所述金屬網罩通過一橫向貫穿的金屬棒將其懸掛在金屬支架的下層懸桿上；所述金屬支架的下層與高壓脈沖電源電連接。本實用新型一方面通過在金屬網罩上設置電子逃逸口，可以避免電荷在工件、網罩、支架上的積累，另一方面，裝置在金屬支架的上下層之間引入絕緣子，在保證電子隔離的同時，不會產生任何的間隙，成功解決了鍍膜過程中的打火現象。
文檔編號C23C14/56GK202766614SQ20122044290
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者李燦民, 陶滿, 陶圣全 申請人:合肥永信等離子技術有限公司