具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及刀具的表面處理工藝，尤其涉及用于給刀具表面鍍膜的鍍膜系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高速鋼、硬質(zhì)合金，合金陶瓷等切削刀具上制作硬質(zhì)薄膜，通常利用物理氣相沉 積技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中一般是通過(guò)初期離子清洗或利用制作緩沖層提高鍍膜附著力。不同的 涂層種類，會(huì)使用相應(yīng)的成分的靶材進(jìn)行氣相沉積，因此會(huì)出現(xiàn)眾多靶材的現(xiàn)象。雖然它們 具有各自的優(yōu)點(diǎn)，卻存在靶材眾多，并因鍍膜不同而頻繁更換靶材的問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效 率。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型主要應(yīng)用于1^&4讓"0.3<&<0.7)結(jié)構(gòu)的鍍膜，一般的1^41~薄膜所 使用的成分比主要是Ti:Al =0.3:0.7，Ti:Al = 0.5:0.5，Ti:Al = 0.33:0.67。以往的做法是 使用不同的靶材制作不同的鍍膜，因此存在頻繁更換不同靶材的問(wèn)題。
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問(wèn)題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種具有增置陽(yáng)極的鍍膜 系統(tǒng)該鍍膜系統(tǒng)通過(guò)增置陽(yáng)極，使靶材離化率提高，利用勢(shì)能使得鍍膜附著力明顯提升。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方 案：
[0006] 具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，包括鍍膜室、氣體單元、質(zhì)量流量控制單元、放電控制 單元、以及真空單元，其中：
[0007] 所述放電控制單元包括設(shè)置于鍍膜室內(nèi)的兩個(gè)陰極靶、增置陽(yáng)極、以及設(shè)置于鍍 膜室外的弧電源、穩(wěn)壓電源和多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述兩個(gè)陰極靶包括第一陰極靶和第二陰極靶，增 置陽(yáng)極包括第一增置陽(yáng)極和第二增置陽(yáng)極，弧電源包括第一弧電源和第二弧電源，穩(wěn)壓電 源包括第一穩(wěn)壓電源和第二穩(wěn)壓電源；
[0008] 所述第一陰極靶與所述第一弧電源的負(fù)極相連，所述第一弧電源的正極與所述鍍 膜室通過(guò)第三開(kāi)關(guān)相連，第一弧電源的正極與所述第二增置陽(yáng)極通過(guò)第七和第四開(kāi)關(guān)相 連;所述第一穩(wěn)壓電源的負(fù)極與所述鍍膜室連接，所述第一穩(wěn)壓電源的正極與所述第一增 置陽(yáng)極通過(guò)第五開(kāi)關(guān)和第一開(kāi)關(guān)連接；
[0009] 所述第二陰極靶與所述第二弧電源的負(fù)極相連，所述第二弧電源的正極與所述鍍 膜室通過(guò)第二開(kāi)關(guān)相連，第二弧電源的正極與所述第一增置陽(yáng)極通過(guò)第六開(kāi)關(guān)和第一開(kāi)關(guān) 相連;所述第二穩(wěn)壓電源的負(fù)極與所述鍍膜室連接，所述第二穩(wěn)壓電源的正極與所述第二 增置陽(yáng)極通過(guò)第八開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)連接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述第一增置陽(yáng)極和/或第二增置陽(yáng)極的內(nèi)部設(shè)有磁鐵。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一增置陽(yáng)極和第二增置陽(yáng)極設(shè)置為分別與所述第二陰極靶和所述 第一陰極靶的位置方向相對(duì)。
[0012] 優(yōu)選的，所述第一陰極靶的材質(zhì)為鈦，所述第二陰極靶的材質(zhì)為鋁。
[0013] 有益效果:本實(shí)用新型提供的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)利用增置陽(yáng)極，使靶材離 化率提高，利用勢(shì)能使得鍍膜附著力明顯提升。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型涉及的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)示意圖，其中100-鍍膜室、 101A-第一陰極靶、101B-第二陰極靶、102A-第一弧電源、102B-第二弧電源、103A-第 一增置陽(yáng)極、103B-第二增置陽(yáng)極、104A-第一穩(wěn)壓電源、104B-第二穩(wěn)壓電源。
[0015] 圖2是本實(shí)用新型涉及的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)示意圖，其狀態(tài)是在101A上提 供40V電壓。
[0016] 圖3是本實(shí)用新型涉及的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)示意圖，其狀態(tài)是在101B上提 供40V電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0018] 本實(shí)用新型的鍍膜系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，由鍍膜室100、第一陰極靶101A、第二陰極 靶101B、第一弧電源102A、第二弧電源102B、第一增置陽(yáng)極103A、第二增置陽(yáng)極103B、第一穩(wěn) 壓電源104A、第二穩(wěn)壓電源104B和多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
[0019]本實(shí)用新型中第一增置陽(yáng)極103A和第二增置陽(yáng)極103B的作用是使得電離子向一 定的方向集中，提高靶材的離化率。
[0020] 在圖2中，第一弧電源102A的電壓調(diào)節(jié)為40V，第一陰極靶101A以40V電壓向第二增 置陽(yáng)極103B放電，使得放電離子方向更加集中，提高靶材的離化率。
[0021] 進(jìn)一步地，在第二增置陽(yáng)極103B內(nèi)部裝置磁鐵，其感應(yīng)強(qiáng)度設(shè)為500-1000高斯。這 可使放電離子方向更為集中。
[0022] 進(jìn)一步地，在第一陰極靶101A以40V放電的同時(shí)，第二弧電源102B電壓調(diào)節(jié)為20V， 第二弧電源102B的陽(yáng)極與鍍膜室100相連。第一穩(wěn)壓電源104A開(kāi)啟，第一穩(wěn)壓電源104A的陽(yáng) 極與第一增置陽(yáng)極103A相連。第二陰極靶101B對(duì)第一增置陽(yáng)極103A放電。此時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為： 第一開(kāi)關(guān)105、第二開(kāi)關(guān)106、第四開(kāi)關(guān)108、第五開(kāi)關(guān)109、第七開(kāi)關(guān)111關(guān)閉，第三開(kāi)關(guān)107、 第六開(kāi)關(guān)110、第八開(kāi)關(guān)112打開(kāi)。第一陰極靶101A以40V的電壓放電，第二陰極靶101B以20V 的電壓進(jìn)行放電。
[0023] -定時(shí)間后，第一陰極靶101A和第二陰極靶101B的電壓進(jìn)行交換，此時(shí)狀態(tài)如圖3 所示，第一開(kāi)關(guān)105、第三開(kāi)關(guān)107、第四開(kāi)關(guān)108、第六開(kāi)關(guān)110、第八開(kāi)關(guān)112關(guān)閉，第二開(kāi)關(guān) 106、第七開(kāi)關(guān)111、第五開(kāi)關(guān)109打開(kāi)。第一陰極靶101A上以20V的電壓放電，第二陰極靶 101B以40V的電壓放電。
[0024] 在鍍膜時(shí)，按照?qǐng)D2和圖3中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)交替進(jìn)行。
[0025] 如上所述，第一陰極靶101A、第二陰極靶101B分別以20V和40V的電壓交替放電，運(yùn) 用不同的兩個(gè)靶材制作多元薄膜。
[0026] 下表闡述了鍍膜過(guò)程中，鍍膜室內(nèi)腔室和陽(yáng)極的變化。
[0027] 表 1
[0028]
[0029] 表1所示，鍍膜室100與第一弧電源102A陽(yáng)極連接時(shí)，鍍膜室100為陽(yáng)極A，當(dāng)?shù)谝换?電源102A的陽(yáng)極與第二增置陽(yáng)極103B連接時(shí)，第二增置陽(yáng)極103B為陽(yáng)極當(dāng)?shù)谝环€(wěn)壓電 源104A的陽(yáng)極與第一增置陽(yáng)極103A連接時(shí)，第一增置陽(yáng)極103A為陽(yáng)極A"。
[0030] 鍍膜室100與第二弧電源102B陽(yáng)極連接時(shí)，鍍膜室100為陽(yáng)極B，當(dāng)?shù)诙‰娫?02B 的陽(yáng)極與第一增置陽(yáng)極103A連接時(shí)，第一增置陽(yáng)極103A為陽(yáng)極當(dāng)?shù)诙€(wěn)壓電源104B的 陽(yáng)極與第二增置陽(yáng)極103B連接時(shí)，第二增置陽(yáng)極103B為B〃。
[0031] 鍍膜時(shí)，陽(yáng)極為A B，B〃、A，A〃B、A B，B〃或A，A〃B，并按照A B，B〃、A，A〃B、A A"B的順序反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，其中A B'B"表示的狀態(tài)是鍍膜室與第一弧電源陽(yáng)極連接，第二弧 電源的陽(yáng)極與第一增置陽(yáng)極連接，第二穩(wěn)壓電源的陽(yáng)極與第二增置陽(yáng)極連接。A'A"B、A B 〃或A'A〃B的含義以此類推。
[0032]鍍膜室100內(nèi)的第一蒸發(fā)皿和第二蒸發(fā)皿（圖未示)在不同的勢(shì)能交替下對(duì)切削刀 具進(jìn)行鍍膜，這樣能使薄膜的附著力提升。
[0033]為了得到預(yù)期的薄膜成分比，利用不同靶材Ti靶和A1靶，通過(guò)工藝參數(shù)變化，進(jìn)行 薄膜成分比率的實(shí)驗(yàn)。
[0034]表2是根據(jù)本實(shí)用新型制作不同成分比的薄膜，并通過(guò)EDX測(cè)定其薄膜成分。
[0035]表 2
[0036]
[0037] 表2表明，改變弧電流能使薄膜成份比產(chǎn)生相應(yīng)變化;利用一個(gè)以上單一成份靶材 能制作出多元薄膜，并能控制其不同元素的成份比率。
[0038] 利用TiAIN類薄膜中最常使用的TiaAl Ι-a組成中a = 0.5,0.7的成份組合，實(shí)施控 制放電電壓的比較實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)中，比較例利用上述A和D，實(shí)施現(xiàn)有技術(shù)中的物理氣相沉 積法和本實(shí)用新型中提出的通過(guò)控制放電電壓，制造混合薄膜的實(shí)驗(yàn)。
[0039] 在表2中，我們抽取了TiaAl Ι-a薄膜系列中a = 0.7和a = 0.5的最常見(jiàn)的成分組合 (即上述的A、D)，與我們用傳統(tǒng)方法制作的薄膜進(jìn)行比較。
[0040] 試樣的工藝條件與對(duì)比試樣(A \D')相同，但本工藝中將陰極靶放電電壓從20V提 高到40V，且在鍍膜室內(nèi)設(shè)置了增置陽(yáng)極，以確保集中放電。
[0041] 表3,是試樣與對(duì)比試樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0042] 在本實(shí)驗(yàn)中，我們會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行大載荷劃痕試樣，施加在金剛頭上的力為100N。
[0043] 表 3
[0044]
[0045] 上述AW是使用傳統(tǒng)方法制作，A、D是利用本實(shí)用新型方法制作的?；‰娏飨嗤?各以60~180A對(duì)薄膜進(jìn)行沉積。
[0046] 從以上結(jié)果來(lái)看，Ti0.3A10.7N的對(duì)比組A/A\A試樣的附著力明顯比AH式樣的提 高了 18N。Ti 0.5A10.5N的對(duì)比組D/D \ D試樣的附著力明顯比IV試樣的提高了 23N。綜上所 示，本實(shí)用新型的樣品比傳統(tǒng)方法制作的樣品，在附著力上，分別提高了 19%，30%。
[0047] 本試樣數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試而得出的唯一結(jié)果。
[0048] 這種結(jié)果是通過(guò)提高放電電壓并增置陽(yáng)極，使靶材離化率提高，利用勢(shì)能使得鍍 膜附著力明顯提升。
[0049] 根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí) 施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì) 實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管 本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu) 成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，包括鍍膜室、氣體單元、質(zhì)量流量控制單元、放電控制單 元、以及真空單元，其特征在于： 所述放電控制單元包括設(shè)置于鍍膜室內(nèi)的兩個(gè)陰極靶、增置陽(yáng)極、以及設(shè)置于鍍膜室 外的弧電源、穩(wěn)壓電源和多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述兩個(gè)陰極靶包括第一陰極靶和第二陰極靶，增置陽(yáng) 極包括第一增置陽(yáng)極和第二增置陽(yáng)極，弧電源包括第一弧電源和第二弧電源，穩(wěn)壓電源包 括第一穩(wěn)壓電源和第二穩(wěn)壓電源； 所述第一陰極靶與所述第一弧電源的負(fù)極相連，所述第一弧電源的正極與所述鍍膜室 通過(guò)第三開(kāi)關(guān)相連，第一弧電源的正極與所述第二增置陽(yáng)極通過(guò)第七和第四開(kāi)關(guān)相連;所 述第一穩(wěn)壓電源的負(fù)極與所述鍍膜室連接，所述第一穩(wěn)壓電源的正極與所述第一增置陽(yáng)極 通過(guò)第五開(kāi)關(guān)和第一開(kāi)關(guān)連接； 所述第二陰極靶與所述第二弧電源的負(fù)極相連，所述第二弧電源的正極與所述鍍膜室 通過(guò)第二開(kāi)關(guān)相連，第二弧電源的正極與所述第一增置陽(yáng)極通過(guò)第六開(kāi)關(guān)和第一開(kāi)關(guān)相 連;所述第二穩(wěn)壓電源的負(fù)極與所述鍍膜室連接，所述第二穩(wěn)壓電源的正極與所述第二增 置陽(yáng)極通過(guò)第八開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，其特征在于：所述第一增置陽(yáng)極 和/或第二增置陽(yáng)極的內(nèi)部設(shè)有磁鐵。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，其特征在于:所述第一增置陽(yáng)極和 第二增置陽(yáng)極設(shè)置為分別與所述第二陰極靶和所述第一陰極靶的位置方向相對(duì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，其特征在于:所述第一陰極靶的材 質(zhì)為鈦，所述第二陰極靶的材質(zhì)為鋁。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)，包括鍍膜室、氣體單元、質(zhì)量流量控制單元、放電控制單元、以及真空單元，其中所述放電控制單元包括設(shè)置于鍍膜室內(nèi)的兩個(gè)陰極靶、增置陽(yáng)極、以及設(shè)置于鍍膜室外的弧電源、穩(wěn)壓電源和多個(gè)開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型提供的具有增置陽(yáng)極的鍍膜系統(tǒng)利用增置陽(yáng)極，使靶材離化率提高，利用勢(shì)能使得鍍膜附著力明顯提升。
【IPC分類】C23C14/32
【公開(kāi)號(hào)】CN205223339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520971347
【發(fā)明人】傅銘桓
【申請(qǐng)人】廣州巴達(dá)精密刀具有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日