專利名稱：一種磁控濺射鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種制備納米多層膜的裝置。
背景技術(shù)：
目前，真空磁控濺射技術(shù)在各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，ー種應(yīng)用是利用真空磁控濺射技術(shù)將類金剛石膜(DLC)鍍覆在基材表面，如醫(yī)療用手術(shù)器材、人體植入類醫(yī)學(xué)材料及工程刀具等等的基材表面，來顯著提高基材的硬度及耐磨性。但是由于類金剛石膜具有較大的應(yīng)力，與大多數(shù)合金基材的結(jié)合力都不高，在較高的載荷或載荷沖擊作用下容易出現(xiàn)類金剛石膜破裂或剝落，尤其對于人體植入類產(chǎn)品，類金剛石膜的剝落會產(chǎn)生碎屑，會加劇植入類產(chǎn)品的磨損，降低產(chǎn)品的使用壽命。為了解決上述的問題，提出了ー種納米多層薄膜，可以提高基材的耐磨性，増加與基材的結(jié)合力，同時有助于提高潤滑性，如提出的碳/碳化鈦的納米多層膜，將碳/碳化鈦的納米多層膜鍍覆在植入人體類的金屬關(guān)節(jié)頭和白杯的表面上，使關(guān)節(jié)頭和白杯具有優(yōu)異的耐磨性及良好的生物相容性，也具有好的潤滑效果，大幅度提高人工關(guān)節(jié)在人體中的壽命。 然而，利用目前的磁控濺射鍍膜裝置進(jìn)行多層膜的加工時，對電源エ藝上有極高的要求，而受限于目前エ業(yè)體系，很難在エ業(yè)化規(guī)模下實現(xiàn)精確的控制，很難實現(xiàn)多層膜的エ業(yè)化生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的g在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，本實用新型提出了一種磁控濺射鍍膜裝置至少包括真空鍍膜室、濺射靶、真空鍍膜室底座上的轉(zhuǎn)架臺和轉(zhuǎn)架臺上的エ件架，以及驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞轉(zhuǎn)架臺的中心軸轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)；所述濺射靶設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺周圍并與轉(zhuǎn)架臺垂直，所述濺射靶包括兩個第一濺射靶及ー個第二濺射靶，所述濺射靶位于與轉(zhuǎn)架臺同心的圓周上，兩個所述第一濺射靶之間的圓弧基本為180-240度，所述第二濺射靶等分所述圓弧；所述轉(zhuǎn)架臺上固定設(shè)置有穿過轉(zhuǎn)架臺表面的隔板，在垂直于轉(zhuǎn)架臺方向上，所述隔板的兩端均超出所述濺射靶的兩端?？蛇x地，所述第一濺射靶為石墨靶，所述第二濺射靶為鈦靶或鉭靶?？蛇x地，所述隔板沿著轉(zhuǎn)架臺的直徑穿過所述轉(zhuǎn)架臺，且所述隔板的寬度大于轉(zhuǎn)架臺的直徑可選地，所述隔板與所述濺射靶所在圓周的間距為2-lOcm。 可選地，所述濺射靶為矩形?？蛇x地，所述隔板的材料為鈦、鋁、不銹鋼或他們的組合?？蛇x地，還包括驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞エ件架的中心軸轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。可選地，所述エ件架通過支架桿設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺上，同一支架桿上間隔設(shè)置有多個エ件架?？蛇x地，所述濺射靶設(shè)置在真空鍍膜室的內(nèi)壁上?？蛇x地，兩個所述第一濺射靶之間的圓弧基本為180度，所述濺射靶還包括另ー第二濺射靶，兩個第二濺射靶相對設(shè)置。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的磁控濺射鍍膜裝置，通過在轉(zhuǎn)架臺上設(shè)置隔板，將轉(zhuǎn)架臺分割為兩個相互獨立的區(qū)域，由于在垂直轉(zhuǎn)架臺方向上隔板兩端均超出濺射靶的兩端，配合濺射靶設(shè)置的位置，在轉(zhuǎn)架臺轉(zhuǎn)動中的某個位置上時，不同區(qū)域上待鍍膜的產(chǎn)品分別僅接受來自第一濺射靶、第二濺射靶的鍍膜或者僅第一濺射靶的鍍膜，從而在轉(zhuǎn)架臺的轉(zhuǎn)動中實現(xiàn)多層膜的制備，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，對エ藝的控制簡單，解決了納米多層膜的制備，適宜于エ業(yè)化。

本實用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從
以下結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1示出了根據(jù)本實用新型實施例的磁控濺射鍍膜裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了圖1所示的磁控濺射鍍膜裝置的俯視示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的磁控濺射鍍膜裝置的俯視示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本實用新型的技術(shù)方案和有益效果，以下將詳細(xì)描述本實用新型的實施例，下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
如圖1、圖2所示，圖1、圖2為本實用新型實施例的磁控濺射鍍膜裝置的立體結(jié)構(gòu)及俯視結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例中的磁控濺射鍍膜裝置包括真空鍍膜室100、轉(zhuǎn)架臺102、濺射靶、エ件架140，以及驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺102繞轉(zhuǎn)架臺的中心軸轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)(圖未示出)，當(dāng)然，該裝置還包括其他必要的部件，如加熱裝置、溫控系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及與濺射靶電連接的電源系統(tǒng)等等(圖未示出)。在本實施例中，所述濺射靶包括兩個第一濺射靶120a、120b及ー個第二濺射靶130，這些濺射靶120a、120b、130設(shè)置在與轉(zhuǎn)架臺102同心的圓周104上，濺射靶所在位置的圓周可以為實際部件，例如真空鍍膜室100的內(nèi)壁，也可以是虛擬的圓周例如轉(zhuǎn)架臺與真空鍍膜室之間的任意位置上，其中，兩個第一濺射靶120a、120b相對地平行設(shè)置，且將所述圓周104等分，所述第二濺射靶130等分兩個第一濺射靶120a、120b之間的圓弧，即，兩個第一濺射靶120a、120b之間的弧度基本為180°，第二濺射靶130與第一濺射靶120a、120b之間的弧度基本為90°，所述第一濺射靶120a、120b可以為某ー種元素的濺射靶，所述第二濺射靶可以為另ー種元素的濺射靶，可以根據(jù)具體需要濺射的產(chǎn)品來選擇濺射靶的材料，例如，本實施例中，所述第一濺射靶為石墨靶、所述第二濺射靶為鈦靶，在其他實施例中，所述第一濺射靶可以為碳靶，所述第二濺射靶還可以為鉭靶等等。在其他實施例中，兩個第一濺射靶及及ー個第二濺射靶在圓周上還可以為設(shè)置為其他角度的間隔設(shè)置，例如，兩個第一濺射靶120a、120b之間的圓弧(優(yōu)弧)的弧度為180° -240°之間的其他角度，而ー個第二濺射靶等分所述圓弧，這樣，第二濺射靶與第一濺射靶之間的圓弧的弧度可以在90-120°之間，如圖3所示，第二濺射靶130與第一濺射靶120a、120b之間的圓弧的弧度為120°。在本實施例中，所述轉(zhuǎn)架臺102為圓臺，在所述轉(zhuǎn)架臺102上固定設(shè)置有隔板110，優(yōu)選地，該隔板110為一直板，隔板的材料可以為鈦、鋁、不銹鋼等或這些材料的組合，所述隔板110穿過轉(zhuǎn)架臺的直徑垂直設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺102上，通過該隔板110將轉(zhuǎn)架臺102分隔為兩個相互獨立的區(qū)域102-1、102-2，在垂直于轉(zhuǎn)架臺的方向上(Z軸方向)，隔板110的兩端均超出濺射靶120a、120b、130的兩端，這樣，隔板阻擋住某一區(qū)域另一面的濺射靶，可以使該區(qū)域只接受該區(qū)域面對的濺射靶的鍍膜，更優(yōu)地，為了取得更好的阻擋效果，所述隔板的寬度大于轉(zhuǎn)架臺的直徑，其中，所述寬度指所述隔板穿過轉(zhuǎn)架臺直徑方向的長度，更優(yōu)地，所述隔板與所述濺射靶所在圓周的間距d為2-lOcm。所述轉(zhuǎn)架臺102設(shè)置有驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞其中心軸轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)(圖未示出)，即，轉(zhuǎn)架臺及隔板隨著轉(zhuǎn)架臺一起繞轉(zhuǎn)架臺的中心軸做轉(zhuǎn)動，在三個濺射靶上述設(shè)置的位置情況下，在轉(zhuǎn)架臺轉(zhuǎn)動到任一位置時，例如圖2所示位置處，在隔板102的遮擋下，轉(zhuǎn)架臺的ー個區(qū)域102-1面對第一濺射靶120a (如石墨靶)和第二濺射靶130 (如鈦靶)，從而該區(qū)域102-1的待鍍膜產(chǎn)品上可以鍍覆上碳碳化鈦膜(碳及碳化鈦混合的膜)，而轉(zhuǎn)架臺的另ー個區(qū)域102-2面對第一濺射靶120b (如石墨靶)，從而該區(qū)域102-2的產(chǎn)品上鍍覆上碳膜，而隨著轉(zhuǎn)架臺的轉(zhuǎn)動，不同區(qū)域上的產(chǎn)品將會層疊的鍍覆上碳碳化鈦膜及碳膜，從而實現(xiàn)產(chǎn)品上納米多層膜的鍍覆，而通過調(diào)控轉(zhuǎn)架臺的轉(zhuǎn)速，可以控制單層膜的厚度，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，對エ藝的控制簡單，解決了多層膜的制備，適宜于エ業(yè)化。在其他實施例中，所述隔板110還可以垂直設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺的其他位置，也可以為彎折板或其他任意可以將轉(zhuǎn)架臺分隔為兩個相互獨立的區(qū)域的隔板。在本實施例中，該裝置還具有驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞エ件架的中心軸轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，也就是說，エ件架可以 自轉(zhuǎn)，通過支架桿160在所述轉(zhuǎn)架臺102上設(shè)置有多個エ件架140，同一支架桿160上可以間隔設(shè)置多個エ件架150，來提高加工效率，エ件架140用來放置待鍍膜的產(chǎn)品150，產(chǎn)品150可以均勻地設(shè)置在エ件架140的圓周上。通過エ件架的自轉(zhuǎn)，可以使每個エ件架上的產(chǎn)品上鍍覆的膜層具有較好的均勻性。以上為本實用新型較佳實施例的磁控濺射鍍膜裝置，與該實施例不同的是，在另一較佳實施例中，所述濺射靶為四個(圖未示出)，設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺的四周，也就是說，所述濺射靶包括兩個第一濺射靶及兩個第二濺射靶，兩個第一濺射靶相對設(shè)置，兩個第二濺射靶相對設(shè)置，相鄰的兩個濺射靶之間的弧度為90°，但在進(jìn)行多層膜的制備時，其中ー個第二濺射靶并不工作，也就是說，兩個第一濺射靶及ー個第二濺射靶設(shè)置相應(yīng)的靶電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行靶濺射鍍膜，而另ー個第二濺射靶并設(shè)置工作電壓電流等條件，不進(jìn)行靶濺射鍍膜，為閑置狀態(tài)。在此實施例中，雖然設(shè)置了四個濺射靶，但其中一個濺射靶并不進(jìn)行濺射鍍膜。上述待鍍膜的產(chǎn)品可以為人體植入類器材，如骨關(guān)節(jié)頭或白杯等，還可以為其他基材，如工程道具等等。以上對本實用新型的磁控濺射鍍膜裝置進(jìn)行了詳細(xì)的描述，在進(jìn)行制備時，根據(jù)具體的需求，進(jìn)行各個エ藝參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行納米多層膜的制備。[0033]在ー個具體的制備的實施例中，鍍膜裝置的第二濺射靶與兩個第一濺射靶之間的圓弧基本為90度的設(shè)置，轉(zhuǎn)架臺轉(zhuǎn)速為4rpm，真空鍍膜室預(yù)抽真空至2x10-4Pa，通入流量在30sccm的高純氬氣；并以0.3A的靶電流、偏壓450V濺射清洗濺射靶15分鐘，之后，將第一濺射靶的石墨靶施加80-120V偏壓、1.0-7.0A靶電流，第二濺射靶的鈦靶施加80-120V偏壓、1.0-7.0A的靶電流，濺射沉積150-300分鐘，這樣，可以在產(chǎn)品上鍍覆2. 0-3.0um的碳/碳碳化鈦的納米多層膜，其中，單層碳膜層的厚度可以在15-30nm，碳碳化鈦的復(fù)合層厚度在15-30nm，質(zhì)量百分比為88-96%碳，4_12%TiC。以上為制備碳/碳碳化鈦的納米多層膜的ー個具體實施例，此處僅為示例，還可以通過改變轉(zhuǎn)速及靶電流、電壓等參數(shù)的設(shè)置或不同的濺射エ藝，制備出不同厚度、不同重量百分比和/或不同梯度的納米多層膜。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，至少包括真空鍍膜室、濺射靶、真空鍍膜室底座上的轉(zhuǎn)架臺和轉(zhuǎn)架臺上的工件架，以及驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞轉(zhuǎn)架臺的中心軸轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)；所述濺射靶設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺周圍并與轉(zhuǎn)架臺垂直，所述濺射靶包括兩個第一濺射靶及一個第二濺射靶，所述濺射靶位于與轉(zhuǎn)架臺同心的圓周上，兩個所述第一濺射靶之間的圓弧基本為180-240度，所述第二濺射靶等分所述圓弧；所述轉(zhuǎn)架臺上固定設(shè)置有穿過轉(zhuǎn)架臺表面的隔板，在垂直于轉(zhuǎn)架臺方向上，所述隔板的兩端均超出所述濺射靶的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述第一濺射靶為石墨靶，所述第二濺射靶為鈦靶或鉭靶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述隔板沿著轉(zhuǎn)架臺的直徑穿過所述轉(zhuǎn)架臺，且所述隔板的寬度大于轉(zhuǎn)架臺的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述隔板與所述濺射靶所在圓周的間距為2-10cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述濺射靶為矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述隔板的材料為鈦、鋁、不銹鋼或他們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動工件架繞工件架的中心軸轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述工件架通過支架桿設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺上，同一支架桿上間隔設(shè)置有多個工件架。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述濺射靶設(shè)置在真空鍍膜室的內(nèi)壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于，兩個所述第一濺射靶之間的圓弧基本為180度，所述濺射靶還包括另一第二濺射靶，兩個第二濺射靶相對設(shè)置。
專利摘要本實用新型提供了一種磁控濺射鍍膜裝置，至少包括真空鍍膜室、濺射靶、真空鍍膜室底座上的轉(zhuǎn)架臺和轉(zhuǎn)架臺上的工件架，以及驅(qū)動轉(zhuǎn)架臺繞轉(zhuǎn)架臺的中心軸轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)；所述濺射靶設(shè)置在轉(zhuǎn)架臺周圍并與轉(zhuǎn)架臺垂直，所述濺射靶包括兩個第一濺射靶及一個第二濺射靶，所述濺射靶位于與轉(zhuǎn)架臺同心的圓周上，兩個所述第一濺射靶相對設(shè)置并等分所述圓周，所述第二濺射靶等分兩個第一濺射靶之間的圓?。凰鲛D(zhuǎn)架臺上固定設(shè)置有穿過轉(zhuǎn)架臺表面的隔板，在垂直于轉(zhuǎn)架臺方向上，所述隔板的兩端均超出所述濺射靶的兩端。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，對工藝的控制簡單，解決了納米多層膜的制備，適宜于工業(yè)化。
文檔編號C23C14/35GK202865322SQ20122021829
公開日2013年4月10日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者金攻, 涂江平, 李玲玲, 王剛, 王美娜 申請人:北京中奧匯成生物材料科技有限公司