專(zhuān)利名稱(chēng)：多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁控濺射鍍膜領(lǐng)域，尤其涉及一種多工位生產(chǎn)軸瓦的磁控濺射 鍍膜裝置。
技術(shù)背景軸瓦即滑動(dòng)軸承是柴油機(jī)心臟的運(yùn)動(dòng)部件，又是基礎(chǔ)件和消耗部件，若軸 瓦在使用中發(fā)生故障，必定造成停車(chē)事故，更換時(shí)內(nèi)燃機(jī)需要解體或部分解體， 工作量極大。近年來(lái)，各種主機(jī)的發(fā)展速度很快，負(fù)荷和比壓明顯提高，這就 對(duì)軸承元件例如滑動(dòng)軸承提出更嚴(yán)格的要求，單層滑動(dòng)軸承由于在高轉(zhuǎn)速時(shí)變 薄而不再能滿(mǎn)足這些要求，從而滑動(dòng)軸承工業(yè)更多地轉(zhuǎn)向多層滑動(dòng)軸承。多層 滑動(dòng)軸承通常包括一鋼支承層(通常為鎳柵層)，在其上通過(guò)滾壓、電鍍或陰極 噴鍍涂覆一個(gè)或多個(gè)其他的減摩層。目前，國(guó)外已開(kāi)始探尋濺射瓦，其特點(diǎn)是 用磁控濺射的方法在基材的內(nèi)表面上生成鎳柵層(阻擋層)和鋁合金減摩層(跑 合層)，可極大地提高軸瓦的使用壽命，濺射的基本原理是在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、 高真空的濺射艙內(nèi)通入少量惰性氣體(氬氣)。電子在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方 向與電場(chǎng)方向成一定角度)的條件下受磁場(chǎng)的洛侖茲力作用而進(jìn)行螺旋加速運(yùn)動(dòng)并與氬原子碰撞。氬原子電離成正的氬離子(Ar+)和另一個(gè)電子。氬離子(Ar+) 在電場(chǎng)作用下加速飛向產(chǎn)品基材(陰極)，使被濺材料離解成具有高速、高能的 微粒飛濺出來(lái)凝聚在產(chǎn)品基材的表面形成濺射膜層。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)僅有根據(jù)濺射原理制作的玻璃鍍膜裝置，此種裝置包括真空室和預(yù)處理室，在真空室內(nèi)進(jìn)行 濺射，在預(yù)處理室內(nèi)進(jìn)行反濺清洗，生產(chǎn)效率低。軸瓦濺射與玻璃鍍膜在產(chǎn)品 基材安裝，濺射靶布置等有很大的不同，而且軸瓦為小件產(chǎn)品，產(chǎn)品規(guī)格品種 多，需要設(shè)計(jì)一種采用多工位， 一次裝入多種規(guī)格的工件，能在真空室內(nèi)完成 整個(gè)工藝過(guò)程，以減少裝夾工件和抽真空的時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率的軸瓦磁 控濺射裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，不僅能在軸 瓦內(nèi)表面連續(xù)鍍制兩層金屬及合金薄膜，而且能在一次開(kāi)倉(cāng)時(shí)裝入多種規(guī)格的 工件，在真空室內(nèi)完成整個(gè)工藝過(guò)程，從而提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，包括真空室、 磁控靶及濺射電源，所述真空室為雙層結(jié)構(gòu)，固定在基座上的中心位置，所述 磁控靶至少為四只，包括至少兩只直徑不同的鋁合金靶和至少兩只直徑不同的 鎳靶，另有至少兩只橫截面分別呈"一"字形和"十"字形的反濺耙，所述磁 控靶和反濺靶周向均勻分布在真空室上部，所述磁控靶和反濺耙的軸心分別裝 有與靶電機(jī)相連的旋轉(zhuǎn)軸；在所述真空室下部中心設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)，在該轉(zhuǎn)盤(pán)上與所述各靶相對(duì)處固定有雙層結(jié)構(gòu)的瓦桶，其中一只瓦桶的內(nèi)孔橫截面為四段相同 圓弧構(gòu)成的梅花形，其余各只瓦桶的內(nèi)孔為直徑不同的圓筒形，所述各瓦桶的底部轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有通孔；所述轉(zhuǎn)盤(pán)下表面中心固定有升降旋轉(zhuǎn)軸，該升降旋轉(zhuǎn)軸 從所述真空室底部穿出進(jìn)入所述基座與升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連；在所述轉(zhuǎn)盤(pán)下方反濺耙相對(duì)處設(shè)有與電極軸相連的反濺電極，該電極軸下端位于基座內(nèi)與電極升降機(jī)構(gòu)相連；所述真空室內(nèi)壁上設(shè)有大分子泵和小分子泵的進(jìn)氣口，在所述磁控靶和反濺靶的心部、瓦桶和真空室的內(nèi)外壁間均裝有冷卻水，冷卻水由溫控 系統(tǒng)控制且通過(guò)進(jìn)、出水管實(shí)現(xiàn)循環(huán)。所述磁控靶的第一旋轉(zhuǎn)軸為上端設(shè)有進(jìn)水管且下端為敞口的空心管，第一 旋轉(zhuǎn)軸外圓柱面上固定有磁體，該磁體外空套有固定在真空室上的內(nèi)管，所述 內(nèi)管下端封口且外圓柱面上緊固有圓柱靶，所述內(nèi)管上端設(shè)有出水管，在所述 第一旋轉(zhuǎn)軸和內(nèi)管內(nèi)裝有冷卻水。所述反濺靶的第二旋轉(zhuǎn)軸為下端封口且裝有冷卻水的空心管，該第二旋轉(zhuǎn) 軸上設(shè)有進(jìn)、出水管，旋轉(zhuǎn)軸外表面固定有不銹鋼片狀靶。所述升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括固定在真空室底部的轉(zhuǎn)盤(pán)升降支承，該支承上豎直 固定有主導(dǎo)軌及主導(dǎo)軌間的主絲桿，所述主絲桿下端通過(guò)第一聯(lián)軸節(jié)與轉(zhuǎn)盤(pán)升 降電機(jī)相連的第一變速器連接，所述主絲桿上套有與升降旋轉(zhuǎn)軸支承固定的螺 母座，該螺母座上設(shè)有兩滑槽與所述主導(dǎo)軌相配合；所述升降旋轉(zhuǎn)軸下端通過(guò) 軸承安裝在升降旋轉(zhuǎn)軸支承內(nèi)，該支承下端通過(guò)連接套與第二變速器連接，所 述第二變速器的輸出軸通過(guò)第二聯(lián)軸節(jié)與升降旋轉(zhuǎn)軸底端連接，所述第二變速 器的輸入軸與轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連，所述升降旋轉(zhuǎn)軸上裝有上、下接近開(kāi)關(guān)擋板。所述電極升降機(jī)構(gòu)包括固定在真空室底部的電極升降支承，該支承上豎直 固定有電極導(dǎo)軌和電極絲桿，所述電極絲桿下端通過(guò)第三聯(lián)軸節(jié)與連接有電極 升降電機(jī)的第三變速器相連，所述電極絲桿上套有固定在活動(dòng)導(dǎo)軌中部的螺母， 該活動(dòng)導(dǎo)軌通過(guò)螺栓與電極軸支承連接且與所述電極導(dǎo)軌相配合，所述電極軸 支承固套在電極軸的下端。在所述梅花形瓦桶的四個(gè)相同圓弧柱連接處設(shè)有可更換的擋板。所述靶電機(jī)和所述升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電極升降機(jī)構(gòu)中包括的電機(jī)均為混合式步進(jìn)電機(jī)，且由工控機(jī)控制，工控機(jī)和可編程控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)。所述磁體是周向均布在所述第一旋轉(zhuǎn)軸外圓柱面上的4 10列偶數(shù)列釤鈷5 磁體，每列磁體沿軸向布置且一端為長(zhǎng)磁體，另一端為短磁體；所述長(zhǎng)磁體和所 述短磁體在第一旋轉(zhuǎn)軸的端部相間分布，所述長(zhǎng)磁體和所述短磁體的磁極分別 位于本體的上、下端，所述長(zhǎng)磁體和所述短磁體相對(duì)端的磁極為異名磁極，相 鄰列磁體在第一旋轉(zhuǎn)軸端部的磁極為異名磁極。所述真空室為不銹鋼材質(zhì)，其前側(cè)面為倉(cāng)門(mén)，該倉(cāng)門(mén)上設(shè)有觀察窗。 本發(fā)明轉(zhuǎn)盤(pán)上的瓦桶內(nèi)可裝入不同規(guī)格型號(hào)的軸瓦基材，瓦桶隨轉(zhuǎn)盤(pán)在升 降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)和升降將工件送入所需工位進(jìn)行反濺清洗、，濺射鎳 柵層或鋁合金減摩層，反濺時(shí)，電極軸上的反濺電極在電極升降機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下 上升到瓦桶底部，與反濺靶共同作用進(jìn)行反濺清洗；磁控靶包括有至少兩只鋁 合金靶和至少兩只鎳合金靶，每種靶可有不同的直徑，用以濺射不同規(guī)格型號(hào) 的軸瓦；為保持濺射過(guò)程中各功能部件溫度在一定范圍內(nèi)，共配置三套水冷裝 置，分別位于磁控靶和反濺靶的心部、瓦桶和真空室的內(nèi)外壁間，水溫由溫控 系統(tǒng)控制；真空室先由機(jī)械泵進(jìn)行低真空度抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到一定程度后， 開(kāi)啟大、小分子泵進(jìn)行高真空度抽真空，同時(shí)關(guān)閉機(jī)械泵，當(dāng)真空度達(dá)到工藝 要求時(shí)，關(guān)閉大分子泵，由小分子泵保持真空室在整個(gè)濺射過(guò)程中的高真空度； 工控機(jī)和可編程控制器構(gòu)成工控機(jī)控制系統(tǒng)，該工控機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合各混合式 步進(jìn)電機(jī)和接近開(kāi)關(guān)擋板對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制。"一"字形和"十"字形反濺靶可以分別對(duì)不同規(guī)格的工件進(jìn)行反濺清洗， "一"字形反濺靶用于較大規(guī)格型號(hào)的軸瓦，"十"字形反濺靶用于較小規(guī)格型 號(hào)的軸瓦；內(nèi)孔直徑不同的瓦桶和梅花形瓦桶可以裝載不同規(guī)格的軸瓦，采用梅花型瓦桶不僅能使靶進(jìn)入瓦桶，使該裝置能濺射小型軸瓦，提高該裝置的適 用范圍，同時(shí)由于在同一瓦桶中放置了更多的軸瓦基材而提高了生產(chǎn)效率。梅 花型瓦桶圓弧連接處與圓柱靶距離較近，在此處增加可更換擋板來(lái)提高濺射膜 層的均勻性。釤鈷作為磁控靶中的磁體，使得磁場(chǎng)更為強(qiáng)大，穿透能力更強(qiáng)，因而圓柱 靶的壁厚可以做得較厚，從而大大提高了耙材的利用率，有效地降低了生產(chǎn)成 本。本發(fā)明的有益效果是1、由于采用了多工位、多種靶和瓦桶， 一次可裝入多種規(guī)格的軸瓦基材， 能在真空室內(nèi)完成整個(gè)工藝過(guò)程，減少了裝夾工件和抽真空的時(shí)間，大大提高 生產(chǎn)效率。2、新型強(qiáng)磁體，提高了耙材的利用率，有效地降低了生產(chǎn)成本。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為圖2的A-A剖視圖。圖4為圖3中沿B-B剖切的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖1中沿C-C剖切的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖1中磁控靶部件的結(jié)構(gòu)示意放大圖。圖7為圖2中梅花形瓦桶的放大視圖。圖8為圖6中磁體分布的立體示意圖。圖9為圖8的D-D剖視圖。圖10為圖8中磁體的磁力線分布示意圖。圖ll為子系統(tǒng)方框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明-如圖1至圖5所示，本發(fā)明主要由真空室1、磁控靶2、基座3、反濺耙4、耙 電機(jī)5、第一旋轉(zhuǎn)軸6、轉(zhuǎn)盤(pán)7、瓦桶8、升降旋轉(zhuǎn)軸9、電極軸10、反濺電極 11、大分子泵12、小分子泵13、機(jī)械泵14、磁體15、內(nèi)管16、圓柱靶17、不 銹鋼片狀靶18、轉(zhuǎn)盤(pán)升降支承19、主導(dǎo)軌20、主絲桿21、第一聯(lián)軸節(jié)22、第 一變速器23、升降電機(jī)24、升降旋轉(zhuǎn)軸支承25、第二旋轉(zhuǎn)軸26、螺母座27 、 連接套28、第二變速器29、第二聯(lián)軸節(jié)30、轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)31、電極升降支承 32、電極導(dǎo)軌33、電極絲桿34、第三聯(lián)軸節(jié)35、電極升降電機(jī)36、第三變速 器37、電極軸支承38、活動(dòng)導(dǎo)軌39、螺母40、溫控系統(tǒng)、工控機(jī)控制系統(tǒng)和 磁控濺射電源組成。其中真空室1為雙層結(jié)構(gòu)不銹鋼材質(zhì)，固定在基座3上的 中心位置，真空室1內(nèi)外壁間裝有由溫控系統(tǒng)控制的冷卻水，真空室1前側(cè)面 為倉(cāng)門(mén)，倉(cāng)門(mén)上設(shè)有觀察窗。磁控靶2為四只，包括兩只直徑不同的鋁合金靶 和兩只直徑不同的鎳靶，另有兩只反濺靶4，反濺耙4橫截面分別呈"一"字形 和"十"字形，直徑不同的鋁合金靶和鎳靶可以對(duì)不同規(guī)格的工件進(jìn)行濺射， "一"字形反濺靶用于較大規(guī)格型號(hào)的軸瓦，"十"字形反濺靶用于較小規(guī)格型 號(hào)的軸瓦，磁控靶2和反濺靶4共六只，沿真空室1中心豎直周向均勻分布在 真空室1上部，磁控靶2和反濺靶4的軸心分別裝有與靶電機(jī)5相連的旋轉(zhuǎn)軸， 如圖6所示，磁控靶2的第一旋轉(zhuǎn)軸6為上端設(shè)有進(jìn)水管且下端為敞口的空心管，第一旋轉(zhuǎn)軸6外表面固定有釤鈷5磁體15，在靶電機(jī)5的帶動(dòng)下磁體15能 隨第一旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)。該磁體15外空套有固定在真空室1上的內(nèi)管16，內(nèi)管16外緊固有圓柱靶17，圓柱靶17有鋁合金靶和鎳耙各兩只，在內(nèi)管16上端設(shè) 有出水管，由溫控系統(tǒng)控制的冷卻水通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸6上端所設(shè)的進(jìn)水管進(jìn)入 第一旋轉(zhuǎn)軸6，從第一旋轉(zhuǎn)軸6的下端敞口進(jìn)入內(nèi)管16后，從內(nèi)管16上端所設(shè) 的出水管流出，使第一旋轉(zhuǎn)軸6和內(nèi)管16內(nèi)裝有冷卻水，而磁體15浸泡在冷 卻水中。如圖8所示，釤鈷5磁體15有6列周向均布在第一旋轉(zhuǎn)軸6外圓柱面上， 每列磁體15沿第一旋轉(zhuǎn)軸6軸向布置，并且一端為長(zhǎng)磁體15a，另一端為與長(zhǎng)磁 體15a相對(duì)的短磁體15b;長(zhǎng)磁體15a的磁極位于其本體的上、下端，短磁體 15b的磁極位于其本體的上、下端，長(zhǎng)磁體15a和短磁體15b相對(duì)端的磁極為異 名磁極，磁體15在第一旋轉(zhuǎn)軸6的端部為周向相間分布的長(zhǎng)磁體15a和短磁體 15b且周向相鄰列磁體15在端部的磁極為異名磁極。在圖8中，第一旋轉(zhuǎn)軸6 兩端的長(zhǎng)磁體15a和短磁體15b相間布置，在第一旋轉(zhuǎn)軸6上端的長(zhǎng)磁體15a 上端在為N級(jí)，下端為S級(jí)，與該長(zhǎng)磁體15a軸向相對(duì)的短磁體15b上端為N 級(jí)，下端為S級(jí)；在第一旋轉(zhuǎn)軸6的上端，與長(zhǎng)磁體15a相鄰的短磁體15b上 端為S極，下端為N級(jí)，與該短磁體15b相對(duì)的長(zhǎng)磁體15a上端為S極，下端 為N級(jí)。如圖9所示，間隔交錯(cuò)布置的磁體15，使磁體15外端的磁力線15c在 俯視方向上呈梅花形均布，如圖10所示，磁力線15c在縱向上呈首尾相連的"U" 字波浪形。由于在濺射過(guò)程中磁體15處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此濺射靶的外表面可被 高效、均勻地利用。如圖1所示，反濺靶4的第二旋轉(zhuǎn)軸26為下端封口的空心管，第二旋轉(zhuǎn)軸 26上接有進(jìn)、出水管，第二旋轉(zhuǎn)軸26內(nèi)裝有由溫控系統(tǒng)控制的冷卻水，第二旋 轉(zhuǎn)軸26外表面固定有不銹鋼片狀耙18，在靶電機(jī)5的帶動(dòng)下不銹鋼片狀靶18隨第二旋轉(zhuǎn)軸26旋轉(zhuǎn)，各靶內(nèi)腔之間設(shè)有相互連接的進(jìn)、出水管。如圖1和圖2所示，在真空室1下部中心設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)7，在該轉(zhuǎn)盤(pán)7上與各靶 相對(duì)處固定有六只雙層結(jié)構(gòu)的瓦桶8，瓦桶8的內(nèi)外壁間裝有由溫控系統(tǒng)控制的 冷卻水，各瓦桶8間有互相連通的進(jìn)、出水管。其中五只瓦桶8的內(nèi)孔為直徑 不同的圓筒形， 一只瓦桶8的內(nèi)孔橫截面為四個(gè)等同圓弧構(gòu)成的梅花形，如圖7 所示，在梅花形瓦桶8的四圓弧柱連接處設(shè)有可更換的擋板8a。五只內(nèi)孔直徑 不同的瓦桶和梅花形瓦桶可以裝載六種不同規(guī)格的軸瓦。采用梅花型瓦桶不僅 能使靶進(jìn)入瓦桶，使該裝置能濺射小型軸瓦，提高該裝置的適用范圍，同時(shí)由 于在同一瓦桶中放置了更多的軸瓦基材而提高了生產(chǎn)效率。梅花型瓦桶圓弧連 接處與圓柱靶距離較近，在此處增加可更換擋板來(lái)提高濺射膜層的均勻性。如 圖1所示，瓦桶8的底部轉(zhuǎn)盤(pán)上為通孔7a，反濺時(shí)，電極軸10上的反濺電極 11在電極升降機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下通過(guò)通孔7a與瓦桶底部接觸，反濺耙4作為受體將 工件的臟物吸附，達(dá)到清洗目的。轉(zhuǎn)盤(pán)7下表面中心固定有升降旋轉(zhuǎn)軸9，該升 降旋轉(zhuǎn)軸9從所述真空室1底部穿出進(jìn)入所述基座3與升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，升 降旋轉(zhuǎn)軸9為空心軸，其內(nèi)孔中穿有瓦桶進(jìn)水管、出水管，該進(jìn)、出水管穿過(guò) 轉(zhuǎn)盤(pán)7與各瓦桶8間互相連通的進(jìn)出水管相連。在轉(zhuǎn)盤(pán)7下方的反濺靶4相對(duì) 處設(shè)有與電極軸10相連的反濺電極11，該電極軸10下端位于基座3內(nèi)與電極 升降機(jī)構(gòu)相連。如圖l、圖2所示，真空室l內(nèi)壁上設(shè)有大、小分子泵12， 13以及機(jī)械泵 14的進(jìn)氣口。先由機(jī)械泵14進(jìn)行低真空度抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到一定程度后， 開(kāi)啟大、小分子泵12， 13進(jìn)行高真空度抽真空，同時(shí)關(guān)閉機(jī)械泵14，當(dāng)真空度 達(dá)到工藝要求時(shí)，關(guān)閉大分子泵12，由小分子泵13保持真空室1在整個(gè)濺射過(guò)程中的高真空度，機(jī)械泵14和大分子泵12關(guān)閉后由閥門(mén)控制空氣的回流。如圖3、圖4所示，與升降旋轉(zhuǎn)軸9相連的升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括固定在真空室 1底部的轉(zhuǎn)盤(pán)升降支承19，該支承上豎直固定有兩主導(dǎo)軌20，主導(dǎo)軌20間固定 有主絲桿21，主絲桿21下端依次通過(guò)第一聯(lián)軸節(jié)22、第一變速器23與固定在 主導(dǎo)軌20下的轉(zhuǎn)盤(pán)升降電機(jī)24相連，主絲桿21上套有與升降旋轉(zhuǎn)軸支承25 對(duì)接固定的螺母座27，該螺母座27上還設(shè)有兩滑槽與所述主導(dǎo)軌20相配合， 螺母座27通過(guò)兩滑槽可在主導(dǎo)軌20上滑動(dòng)；升降旋轉(zhuǎn)軸9下端通過(guò)一對(duì)圓錐 滾子軸承安裝在升降旋轉(zhuǎn)軸支承25內(nèi)，該支承下端通過(guò)連接套28與第二變速 器29連接，所述第二變速器29的輸出軸通過(guò)第二聯(lián)軸節(jié)30與升降旋轉(zhuǎn)軸9底 端連接，所述第二變速器29的輸入軸與轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)31相連，所述升降旋轉(zhuǎn) 軸9上裝有上、下接近開(kāi)關(guān)擋板用以控制升降旋轉(zhuǎn)軸9升降的極限位置。轉(zhuǎn)盤(pán) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)31為混合式步進(jìn)電機(jī)，設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，控制轉(zhuǎn)盤(pán)7以60度為最小 旋轉(zhuǎn)單位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，升降旋轉(zhuǎn)軸9上設(shè)有的旋轉(zhuǎn)接近開(kāi)關(guān)擋板，使轉(zhuǎn)盤(pán)7至多 旋轉(zhuǎn)300度就停止或倒轉(zhuǎn)。如圖l、圖5所示，與電極軸10相連的電極升降機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤(pán)7的升降旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)類(lèi)似，包括固定在真空室1底部的電極升降支承32，該支承上豎直固定有 電極導(dǎo)軌33和電極絲桿34，電極絲桿34下端通過(guò)第三聯(lián)軸節(jié)35與連接有電極 升降電機(jī)36的第三變速器37相連，所述電極絲桿34上套有固定在活動(dòng)導(dǎo)軌39 中部的螺母40，該活動(dòng)導(dǎo)軌39通過(guò)螺栓與電極軸支承38連接，活動(dòng)導(dǎo)軌39與 電極導(dǎo)軌33相配合，可在電極導(dǎo)軌33上滑動(dòng)，電極軸支承38固套在電極軸10 的下端。本裝置中靶電機(jī)5以及升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電極升降機(jī)構(gòu)中所包括的電機(jī)均為混合式步進(jìn)電機(jī)，且由工控機(jī)控制，工控機(jī)和可編程控制器構(gòu)成工控機(jī)控制系 統(tǒng)。如圖11所示，工控機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)裝置的指揮控制中心，控制溫控系統(tǒng)、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械泵。本裝置的濺射電源由中頻濺射沉積電源、中頻脈沖偏壓輔助沉積電源和射 頻偏壓電源組成。中頻濺射沉積電源為磁控靶提供能量，中頻脈沖偏壓輔助沉 積電源，作為伴隨電源，中頻濺射沉積電源和中頻脈沖偏壓輔助沉積電源在電 氣系統(tǒng)的控制下可單獨(dú)或交替工作；射頻偏壓電源為反濺電極提供能量，其工作時(shí)反濺電極直接作用于工件，反濺靶作為受體將工件的臟物進(jìn)行吸附。通過(guò) 這三套電源實(shí)現(xiàn)中頻濺射沉積、中頻脈沖偏壓輔助沉積、射頻偏壓預(yù)清潔等功 能。本發(fā)明是這樣工作的將進(jìn)行過(guò)濺前處理的軸瓦基材裝入瓦桶內(nèi)，真空室抽真空，瓦桶隨轉(zhuǎn)盤(pán)在 升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)和升降將工件送入工藝要求的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程，即射頻偏壓預(yù)清潔一濺射擴(kuò)散層1 —濺射柵層一濺射擴(kuò)散層2 —濺射減摩層。
權(quán)利要求
1. 一種多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，包括真空室(1)、磁控靶(2)和濺射電源，其特征在于所述真空室(1)為雙層結(jié)構(gòu)，固定在基座(3)上的中心位置，所述磁控靶(2)至少為四只，包括至少兩只直徑不同的鋁合金靶和至少兩只直徑不同的鎳靶，另有至少兩只橫截面分別呈“一”字形和“十”字形的反濺靶(4)，所述磁控靶(2)和反濺靶(4)周向均勻分布在真空室(1)上部，所述磁控靶(2)和反濺靶(4)的軸心分別裝有與靶電機(jī)(5)相連的旋轉(zhuǎn)軸；在所述真空室(1)下部中心設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)(7)，在該轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上與所述各靶相對(duì)處固定有雙層結(jié)構(gòu)的瓦桶(8)，其中一只瓦桶(8)的內(nèi)孔橫截面為四段相同圓弧構(gòu)成的梅花形，其余各只瓦桶(8)的內(nèi)孔為直徑不同的圓筒形，所述各瓦桶(8)的底部轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有通孔(7a)；所述轉(zhuǎn)盤(pán)(7)下表面中心固定有升降旋轉(zhuǎn)軸(9)，該升降旋轉(zhuǎn)軸(9)從所述真空室(1)底部穿出進(jìn)入所述基座(3)與升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連；在所述轉(zhuǎn)盤(pán)(7)下方的反濺靶(4)相對(duì)處設(shè)有與電極軸(10)相連的反濺電極(11)，該電極軸(10)下端位于基座(3)內(nèi)與電極升降機(jī)構(gòu)相連；所述真空室(1)內(nèi)壁上設(shè)有大、小分子泵(12，13)以及機(jī)械泵(14)的進(jìn)氣口，在所述磁控靶(2)和反濺靶(4)的心部、瓦桶(8)和真空室(1)的內(nèi)外壁間均裝有冷卻水，冷卻水由溫控系統(tǒng)控制且通過(guò)進(jìn)、出水管實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述磁控靶(2)的第一旋轉(zhuǎn)軸(6)為上端設(shè)有進(jìn)水管且下端為敞口的空心管， 第一旋轉(zhuǎn)軸(6)外圓柱面上固定有磁體(15)，該磁體(15)外空套有固定在真空室(1)上的內(nèi)管(16)，所述內(nèi)管(16)下端封口且外圓柱面上緊固有圓 柱靶(17)，所述內(nèi)管(16)上端設(shè)有出水管，在所述第一旋轉(zhuǎn)軸(6)和內(nèi)管 (16)內(nèi)裝有冷卻水。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述反濺靶(4)的第二旋轉(zhuǎn)軸(26)為下端封口且裝有冷卻水的空心管，該第二 旋轉(zhuǎn)軸(26)上設(shè)有進(jìn)、出水管，第二旋轉(zhuǎn)軸(26)外表面固定有不銹鋼片狀 耙(18)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括固定在真空室(1)底部的轉(zhuǎn)盤(pán)升降支承(19)，該支承上 豎直固定有兩主導(dǎo)軌(20)及主導(dǎo)軌(20)間的主絲桿(21)，所述主絲桿(21) 下端依次通過(guò)第一聯(lián)軸節(jié)(22)、第一變速器(23)與固定在主導(dǎo)軌(20)下的 轉(zhuǎn)盤(pán)升降電機(jī)(24)相連，所述主絲桿(21)上套有與升降旋轉(zhuǎn)軸支承(25) 固定的螺母座(27)，該螺母座(27)上設(shè)有兩滑槽與所述主導(dǎo)軌(20)相配合； 所述升降旋轉(zhuǎn)軸(9)下端通過(guò)軸承安裝在升降旋轉(zhuǎn)軸支承(25)內(nèi)，該支承下 端通過(guò)連接套(28)與第二變速器(29)連接，所述第二變速器(29)的輸出 軸通過(guò)第二聯(lián)軸節(jié)(30)與升降旋轉(zhuǎn)軸(9)底端連接，所述第二變速器(29) 的輸入軸與轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(31)相連，所述升降旋轉(zhuǎn)軸(9)上裝有上、下接近 開(kāi)關(guān)擋板。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述電極升降機(jī)構(gòu)包括固定在真空室(1)底部的電極升降支承(32)，該支承上 豎直固定有電極導(dǎo)軌(33)和電極絲桿(34)，所述電極絲桿(34)下端通過(guò)第 三聯(lián)軸節(jié)(35)與連接有電極升降電機(jī)(36)的第三變速器(37)相連，所述電極絲桿(34)上套有固定在活動(dòng)導(dǎo)軌(39)中部的螺母(40)，該活動(dòng)導(dǎo)軌(39) 通過(guò)螺栓與電極軸支承(38)連接且與所述電極導(dǎo)軌(33)相配合，所述電極 軸支承(38)固套在電極軸(10)的下端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于在 所述梅花形瓦桶(8)的四個(gè)相同圓弧柱連接處設(shè)有可更換的擋板(8a)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述靶電機(jī)(5)以及所述升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電極升降機(jī)構(gòu)中所包括的電機(jī)均為混合 式步進(jìn)電機(jī)，且由工控機(jī)控制，工控機(jī)和可編程控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述磁體(15)是周向均布在所述第一旋轉(zhuǎn)軸(6)外圓柱面上的4 10列偶數(shù)列釤鈷5磁體，每列磁體(15)沿軸向布置且一端為長(zhǎng)磁體(15a)，另一端為短磁 體(15b);所述長(zhǎng)磁體(15a)和所述短磁體(15b)在第一旋轉(zhuǎn)軸(6)的端部 相間分布，所述長(zhǎng)磁體(15a)和所述短磁體(15b)的磁極分別位于本體的上、 下端，所述長(zhǎng)磁體(15a)和所述短磁體(15b)相對(duì)端的磁極為異名磁極，相 鄰列磁體(15)在第一旋轉(zhuǎn)軸(6)端部的磁極為異名磁極。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于所 述真空室(1)為不銹鋼材質(zhì)，其前側(cè)面為倉(cāng)門(mén)，該倉(cāng)門(mén)上設(shè)有觀察窗。
全文摘要
本發(fā)明是一種多工位軸瓦磁控濺射鍍膜裝置，包括真空室(1)、磁控靶(2)和濺射電源，其特征在于所述磁控靶(2)至少為四只，包括至少兩只直徑不同的鋁合金靶和至少兩只直徑不同的鎳靶，另有至少兩只橫截面分別呈“一”字形和“十”字形的反濺靶(4)，所述各靶沿真空室(1)中心豎直周向均勻分布在真空室(1)上端，在所述真空室(1)下端中心設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)(7)，在該轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上與所述各靶相對(duì)處固定有雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)壁直徑不同的瓦桶(8)，轉(zhuǎn)盤(pán)(7)能升降和旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能在軸瓦內(nèi)表面連續(xù)鍍制兩層金屬及合金薄膜，而且能在一次開(kāi)倉(cāng)時(shí)裝入多種規(guī)格的工件，在真空室內(nèi)完成整個(gè)工藝過(guò)程，從而提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101280421SQ20081006949
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者冀慶康, 萍 劉, 吳文俊, 奎 朱, 竇運(yùn)林 申請(qǐng)人:重慶躍進(jìn)機(jī)械廠有限公司