專利名稱：等離子體加速器法離子鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種物理汽相沉積技術(shù)。屬于物理汽相沉積技術(shù)的有傳統(tǒng)真空鍍膜，陰極濺射和離子鍍膜。目前，現(xiàn)有技術(shù)中的美國專利US－3793179采用了金屬蒸發(fā)法離子鍍膜技術(shù)，由于此項技術(shù)中只有陰極底座，陽極殼體，陰極底座中未加永久磁鐵，因此沒有利用霍耳加速效果，待金屬蒸發(fā)后蒸汽中所含微滴多，產(chǎn)品光潔度差，質(zhì)量降低，對裝飾用途影響很大，產(chǎn)品轟擊清洗效果差，膜層附著力較低，金屬鍍膜壽命短，大大降低了產(chǎn)品質(zhì)量。此技術(shù)中的引弧絲為常閉態(tài)，因此可靠性差，且鍍膜材料的表面初始形狀為平面，引弧后，燃燒效果也很不穩(wěn)定，使鍍膜技術(shù)的廣泛應用和質(zhì)量提高受到限制。
本實用新型注重加速器設(shè)計的物理本質(zhì)，采用帶有圓柱狀永久磁鐵的霍耳型等離子體加速器作為蒸發(fā)離化源的合理設(shè)計，克服了上述缺陷，是一種有廣泛應用前途的新型離子鍍膜裝置。
本實用新型是一種離子鍍膜裝置，使用帶有圓柱狀永久磁鐵3的霍耳型等離子體加速器11作為蒸發(fā)離化源，加速器11的陰極底座4中放入永久磁鐵3，在弧區(qū)中產(chǎn)生了一定空間分布的外加磁場，磁場的軸向分量與放電電流的徑向分量作用，產(chǎn)生很強的環(huán)向霍耳電流，該霍耳電流數(shù)值在本裝置條件下，比未加磁場時的放電電流高10～20倍，該霍耳電流再與外加磁場的徑向分量作用，就可以產(chǎn)生很高的軸向的等離子體加速度，使粒子具有相應的動能和工件表面相作用。環(huán)向電流還可進一步使蒸發(fā)物質(zhì)電離從而克服了微粒多，微粒大的現(xiàn)象，與上述美國專利相比能產(chǎn)生更好的表面膜層質(zhì)量。永久磁鐵3可在±2cm范圍內(nèi)前后微調(diào)以改變總的場強及分布形態(tài)。圓柱狀永久磁鐵3與筒屏蔽8和平面屏蔽9相匹配，產(chǎn)生穩(wěn)定運行所需的磁場分布和鍍膜所要求的粒子加速度以及粒子分布效果，以保證加速器11的正常穩(wěn)定運行。筒屏蔽8與鍍膜材料1和陰極底座4之間保持1.5～3mm距離，選用軟鐵或?qū)Т挪牧现圃欤乖阱兡げ牧?表面上的軸向磁場分布有利于弧斑維持在端面上燃燒，其周邊的軸向磁場的場強在20～40高斯之間調(diào)正。
加速器11中的短路引弧觸發(fā)器7通過電阻15與陽極一殼體相接，在接通電源后的電磁鐵6的作用下完成短路引弧動作。在引弧觸發(fā)器7與鍍膜材料1之間形成的引弧電弧，迅速轉(zhuǎn)變成鍍膜材料1和陽極殼體2之間的主電弧，在該電弧陰極斑的作用下，鍍膜材料1蒸發(fā) 電離，迅速離開表面，蒸發(fā)物質(zhì)再被環(huán)向電流進一步電離和加速，形成所需的等離子體流10。為實現(xiàn)更為理想的引弧過程，在鍍膜材料1和短路引弧觸發(fā)器間 入一電壓繼電器12，在電弧正常穩(wěn)定燃燒的電壓下，電壓繼電器12釋放，使電磁鐵6的線包斷電，短路引弧觸發(fā)器7處于與鍍膜材料1脫離的狀態(tài)；反之，在電弧熄滅或電弧出現(xiàn)熄滅趨勢而導至電壓升至高于正常電壓時，電壓繼電器12吸合，電磁鐵6的線包有電，短路引弧觸發(fā)器7執(zhí)行短路引弧動作。加速器11中各部件之間通過絕緣體5進行密封和電絕緣。
鍍膜材料1表面的初始形狀為凹形，深度為3－5mm左右，棱寬為1－2mm左右，比現(xiàn)有技術(shù)中的平底結(jié)構(gòu)，燃燒效果要穩(wěn)定的多。
本裝置由等離子體加速器11把欲蒸鍍的鍍膜材料1蒸發(fā)、電離、加速 排去有害的霧滴與微團，通過真空機組14把殼體2抽成真空，把待鍍的工件固定在工件架13上，工件架13作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運動 加上負電壓。工件在以上條件下受到加熱、轟擊清洗和鍍膜。
采用本實用新型達到了引弧過程簡單可靠、燃弧過程穩(wěn)定連續(xù)、加速效果適合離子鍍膜技術(shù)的需要，鍍膜蒸汽等離子體中霧滴微團含量少，有利于提高膜層質(zhì)量，既適用于工具表面強化，提高其使用壽命10倍以上，又可制作仿金的T
N裝飾表面，色調(diào)可以調(diào)正，光亮度高，可適用不銹鋼、銅、鋁、鋅鋁合金、高速鋼、普通鋼材等多種工件表面鍍T
N膜，克服了原有技術(shù)只適用于不銹鋼和高速鋼的局限性，擴大了使用范圍。
附圖
一為最佳實施例簡圖。其結(jié)構(gòu)說明如下鍍膜材料〔1〕，殼體〔2〕，永久磁鐵〔3〕，陰極底座〔4〕，絕緣體〔5〕，電磁鐵〔6〕，短路引弧觸發(fā)器〔7〕，筒屏蔽〔8〕，平面屏蔽〔9〕，等離子體流〔10〕，加速器〔11〕，電壓繼電器〔12〕、工件架〔13〕，真空機組〔14〕，電阻〔15〕。
權(quán)利要求1.一種等離子體加速器法離子鍍膜裝置，其特征在于它使用帶有圓柱狀永久磁鐵3的霍耳型等離子體加速器11作為蒸發(fā)離化源。加速器11的陰極底座4中放入永久磁鐵3，把永久磁鐵3與筒屏蔽8和平面屏蔽9相匹配產(chǎn)生穩(wěn)定運行所需的磁場分布和鍍膜所要求的粒子的加速度以及粒子分布效果。
2.按權(quán)利要求1所述的離子鍍膜裝置，其特征在于加速器11使用電壓繼電器12自動引弧和維持電弧。
3.按權(quán)利要求1所述的離子鍍膜裝置，其特征在于加速器11中的鍍膜材料1取一定初始凹形。
專利摘要一種等離子體加速器法離子鍍膜裝置，屬于物理汽相沉積技術(shù)。本實用新型注重霍耳加速器效應的使用，加速器中帶有圓柱狀永久磁鐵，永久磁鐵與屏蔽相匹配，因此產(chǎn)生的電離蒸汽質(zhì)量高、加速合理、鍍膜效果好，改變了現(xiàn)有技術(shù)液滴微團多、加速和鍍膜效果較低的現(xiàn)狀?？捎糜诜陆鹧b飾、工模具硬化等領(lǐng)域。
文檔編號C23C14/32GK2042082SQ8920044
公開日1989年8月2日 申請日期1989年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月14日
發(fā)明者王殿儒 申請人:北京長城鈦金技術(shù)聯(lián)合開發(fā)公司