工具涂層設(shè)備基本構(gòu)件

2021/09/26

工具涂層設(shè)備基本構(gòu)件

 

現(xiàn)代涂層設(shè)備(均勻加熱技術(shù)、溫度測量技術(shù)、非平衡磁控濺射技術(shù)、輔助陽極技術(shù)、中頻電源、脈沖技術(shù)) 現(xiàn)代涂層設(shè)備主要由真空室、真空獲得部分、真空測量部分、電源供給部分、工藝氣體輸入系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)部分、加熱及測溫部件、離子蒸發(fā)或?yàn)R射源、水冷系統(tǒng)等部分組成。
  1 真空室
　　涂層設(shè)備主要有連續(xù)涂層生產(chǎn)線及單室涂層機(jī)兩種形式，由于工模涂層對加熱及機(jī)械傳動(dòng)部分有較高要求，而且工模形狀、尺寸千差萬別，連續(xù)涂層生產(chǎn)線通常難以滿足要求，須采用單室涂層機(jī)。
  2 真空獲得部分
　　在真空技術(shù)中，真空獲得部分是重要組成部分。由于工模件涂層高附著力的要求，其涂層工藝要求良好的本底真空，合理選擇真空獲得設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高真空度至關(guān)重要。就目前來說，還沒有一種泵能從大氣壓一直工作到接近超高真空。因此，真空的獲得不是一種真空設(shè)備和方法所能達(dá)到的，必須將幾種泵聯(lián)合使用，如機(jī)械泵、分子泵系統(tǒng)等。
  3 真空測量部分
　　真空系統(tǒng)的真空測量部分，就是要對真空室內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行測量。像真空泵一樣，沒有一種真空計(jì)能測量整個(gè)真空范圍，人們于是按不同的原理和要求制成了許多種類的真空計(jì)。
  4 電源供給部分
　　靶電源主要有直流電源(如 MDX)、中頻電源(如美國 AE公司的 PE、PEII、PINACAL)；工件本身通常需加直流電源(如 MDX)、脈沖電源(如美國AE公司生產(chǎn)的 PINACAL+)、或射頻(RF)。 

 5 工藝氣體輸入系統(tǒng)
　　工藝氣體，如氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氮?dú)?/span>(N2)、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、氫氣(H2)、氧氣(O2)等，一般均由氣瓶供應(yīng)，經(jīng)氣體減壓閥、氣體截止閥、管路、氣體流量計(jì)、電磁閥、壓電閥，然后通入真空室。這種氣體輸入系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，管路簡捷、明快，維修或更換氣瓶容易。各涂層機(jī)之間互不影響。也有多臺(tái)涂層機(jī)共用一組氣瓶的情況，這種情況在一些規(guī)模較大的涂層車間可能有機(jī)會(huì)看到。它的好處是，減少氣瓶占用量，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一布局。缺點(diǎn)是，由于接頭增多，使漏氣機(jī)會(huì)增加。而且，各涂層機(jī)之間會(huì)互相干擾，一臺(tái)涂層機(jī)的管路漏氣，有可能會(huì)影響到其他涂層機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。此外，更換氣瓶時(shí)，必須保證所有主機(jī)都處于非用氣狀態(tài)。
  6 機(jī)械傳動(dòng)部分
     刀具涂層要求周邊必須厚度均勻一致，因此，在涂層過程中須有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量才能滿足要求。即在要求大工件臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)(I)的同時(shí)，小的工件承載臺(tái)也轉(zhuǎn)動(dòng)( II),并且工件本身還能同時(shí)自轉(zhuǎn)(III)。在機(jī)械設(shè)計(jì)上，一般是在大工件轉(zhuǎn)盤底部中央為一大的主動(dòng)齒輪，周圍是一些小的星行輪與之嚙合，再用撥叉撥動(dòng)工件自轉(zhuǎn)。當(dāng)然，在做模具涂層時(shí)，一般有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量就足夠了，但是齒輪可承載量必須大大增強(qiáng)。
  7 加熱及測溫部分
　　做工模涂層的時(shí)候，如何保證被鍍工件均勻加熱比裝飾涂層加熱要重要得多。工模涂層設(shè)備一般均有前后兩個(gè)加熱器，用熱電偶測控溫度。但是，由于熱電偶裝夾的為置不同，因而，溫度讀數(shù)不可能是工件的真實(shí)溫度。要想測得工件的真實(shí)溫度，有很多方法，這里介紹一種簡便易行的表面溫度法 (Surface Thermomeer)。該溫度計(jì)的工作原理是，當(dāng)溫度計(jì)受熱，底部的彈簧將受熱膨脹，使指針推動(dòng)定位指針旋轉(zhuǎn)，直到最高溫度。降溫的時(shí)候，彈簧收縮，指針反向旋轉(zhuǎn)，但定位指針維持在最高溫度位置不動(dòng)，開門后，讀取定位指針指示的溫度，即為真空室內(nèi)加熱時(shí)，表面溫度計(jì)放置位置所曾達(dá)到的最高溫度值。
  8 離子蒸發(fā)及濺射源
　　多弧鍍的蒸發(fā)源一般為圓餅形，俗稱圓餅靶，近幾年也出現(xiàn)了長方形的多弧靶，但未見有明顯效果。圓餅靶裝在銅靶座(陰極座)上面，兩者為螺紋連接。靶座中裝有磁鐵，通過前后移動(dòng)磁鐵，改變磁場強(qiáng)度，可調(diào)整弧斑移動(dòng)速度及軌跡。為了降低靶及靶座的溫度，要給靶座不斷通入冷卻水。為了保證靶與靶座之間的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，還可以在靶與靶座之間加錫(Sn)墊片。磁控濺射鍍膜一般采用長方形或圓柱形靶材，
   9 水冷系統(tǒng)
　　因?yàn)楣つＭ繉訒r(shí)，為了提高金屬原子的離化率，各個(gè)陰極靶座都盡可能地采用大的功率輸出，需要充分冷卻；而且，工模涂層中的許多種涂層，加熱溫度為 400~500oC，因此，對真空室壁、對各個(gè)密封面的冷卻也很重要，所以冷卻水最好采用18~20oC 左右的冷水機(jī)供水。為了防止開門后，低溫的真空室壁、陰極靶與熱的空氣接觸析出水珠，在開門前 10 分鐘左右，水冷系統(tǒng)應(yīng)有能力切換到供熱水狀態(tài)，熱水溫度約為 40~45oC。