專利名稱：一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面防護(hù)涂層制備領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍。
背景技術(shù)：
表面防護(hù)涂層技術(shù)是提高工模具及機(jī)械部件質(zhì)量和使用壽命的重要途徑，作為材 料表面防護(hù)技術(shù)之一的PVD技術(shù)，以其廣泛的功能性、良好的環(huán)保性以及巨大的增效性等優(yōu)勢(shì)，可以提高工模具及機(jī)械零件表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及抗疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能，極大的提高產(chǎn)品附加值，以保證現(xiàn)代機(jī)械部件及工模具在高速、高溫、高壓、重載以及強(qiáng)腐蝕介質(zhì)工況下可靠而持續(xù)地運(yùn)行。PVD主要分為真空蒸鍍、磁控濺射和離子鍍?nèi)齻€(gè)類型。在實(shí)際應(yīng)用中，高質(zhì)量的防護(hù)涂層必須具有致密的組織結(jié)構(gòu)、無穿透性針孔、高硬度、與基體結(jié)合牢固等特點(diǎn)。真空蒸鍍和磁控濺射由于粒子能量和離化率低，導(dǎo)致膜層疏松多孔、力學(xué)性能差、難以獲得良好的涂層與基體之間的結(jié)合力，嚴(yán)重限制了該類技術(shù)在防護(hù)涂層制備領(lǐng)域的應(yīng)用。而離子鍍涂層技術(shù)由于結(jié)構(gòu)簡單、離化率高、入射粒子能量高，可以輕松得到其他方法難以獲得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂層、復(fù)合涂層，應(yīng)用在工具、模具上面，可以使壽命成倍提高，較好地實(shí)現(xiàn)了低成本、高收益的效果；此外，離子鍍涂層技術(shù)具有低溫、高能兩個(gè)特點(diǎn)，幾乎可以在任何基材上成膜，應(yīng)用范圍十分廣闊。電弧離子鍍所用的弧源結(jié)構(gòu)是冷陰極弧源，電弧的行為被陰極表面許多快速游動(dòng)，高度明亮的陰極斑點(diǎn)所控制，陰極斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)對(duì)電弧等離子體的物理特性以及隨后的鍍膜特性有很大的影響。而離子鍍弧源是電弧等離子體放電的源頭，是離子鍍技術(shù)的核心部件。為了更好的提高沉積薄膜的質(zhì)量和有效的利用靶材，提高放電穩(wěn)定性，必須對(duì)弧斑的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合理的控制。而弧斑的有效控制必須有合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)配合，就目前工業(yè)常用的小尺寸弧源結(jié)構(gòu)，常用的靶材結(jié)構(gòu)有圓盤形、圓柱形、圓錐形、圓臺(tái)形；常用的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)有軸向發(fā)散磁場(chǎng)、軸向聚焦磁場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等；而不同的靶材與磁場(chǎng)位形配合的弧源結(jié)構(gòu)都不一樣，而且設(shè)計(jì)復(fù)雜，適應(yīng)性差，功能單一，如果需要變換靶材與磁場(chǎng)方式，就得全套更換整個(gè)弧源，造成了極大地浪費(fèi)。對(duì)于工業(yè)鍍膜生產(chǎn)，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、大面積均勻性、高效性都是必須考慮的。而由于弧源是點(diǎn)狀源，弧源前段等離子體的分布都是不均勻的，傳統(tǒng)的弧源機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靶材在真空室的位置固定，一般不會(huì)超過爐壁，對(duì)于一些特殊生產(chǎn)需求難以滿足；部分弧源結(jié)構(gòu)體積過大，窗口直徑太小，等離子體交叉區(qū)域不明顯，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化均勻鍍膜生產(chǎn)，產(chǎn)品合格率和均勻性大大降低，這也是磁過濾不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的原因之一，磁過濾裝置體積龐大，很難在一個(gè)爐體實(shí)現(xiàn)密集的分布，因此等離子體傳輸窗口窄，窗口之間難以交叉，容易形成等離子體密度低的空缺區(qū)，對(duì)鍍膜生產(chǎn)不利。本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)弧源結(jié)構(gòu)進(jìn)行革新，提出了結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，用以改善傳統(tǒng)電弧離子鍍弧源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適應(yīng)性差、功能單一、難以實(shí)現(xiàn)特殊鍍膜需求、操作復(fù)雜、靶材更換難度大、位置可調(diào)性差、等離子體空缺區(qū)域大的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，該離子鍍槍設(shè)有靶材、靶材底座、靶材屏蔽罩、永磁體或?qū)Т怒h(huán)、冷卻水進(jìn)水管道、靶材底柱、靶材底柱絕緣套、離子鍍槍底盤絕緣盤、離子鍍槍底盤、離子鍍槍底盤緊固板、冷卻水通道底座、電磁線圈；靶材安裝在靶材底座上，通過靶材底座冷卻銅板間接冷卻，靶材的外側(cè)設(shè)置靶材屏蔽罩；靶材底座內(nèi)部通過冷卻通道隔板形成上下冷卻水通道；靶材底座安裝在細(xì)長型的靶材底柱上，電磁線圈圍套在靶材底座后的靶材底柱周圍；靶材底柱底部安裝冷卻水通道底座，與冷卻水管相連接；電源接頭端子安裝在靶材底柱上；離子鍍槍底盤通過靶材底柱絕緣套與靶材底柱安裝，離子鍍槍裝置通過離子鍍槍底盤的安裝孔與真空室連接安裝；靶材底柱的外側(cè)設(shè)置靶材底柱絕緣套，靶材底柱絕緣套的外側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤 絕緣盤、尚子鍍槍底盤、尚子鍍槍底盤緊固板，尚子鍍槍底盤的一側(cè)設(shè)置尚子鍍槍底盤緊固板，離子鍍槍底盤緊固板通過靶材底柱絕緣套上的絕緣套盤與離子鍍槍底盤隔開，離子鍍槍底盤的另一側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤絕緣盤；靶材底柱的內(nèi)側(cè)設(shè)置永磁體或?qū)Т怒h(huán)和冷卻水進(jìn)水管道，永磁體或?qū)Т怒h(huán)設(shè)置于冷卻水進(jìn)水管道的外側(cè)。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，靶材底座設(shè)有靶材底座盤、靶材底柱連接管、靶材底座冷卻銅板、靶材底座冷卻水通道、靶材安裝柱環(huán)套、靶材底座冷卻通道隔板、靶材底座冷卻水進(jìn)水管；靶材底座盤、靶材底柱連接管、靶材底座冷卻銅板、靶材安裝柱環(huán)套、靶材底座冷卻通道隔板、靶材底座冷卻水進(jìn)水管同軸安裝；靶材底座冷卻銅板焊接在靶材安裝柱環(huán)套上，與靶材安裝柱環(huán)套上端面留有距離，靶材安裝柱環(huán)套上端面與靶材底座冷卻銅板之間的柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，靶材通過該螺紋安裝在靶材底座上，與冷卻銅板緊密接觸；靶材底座冷卻通道隔板為中間有圓孔、邊緣有間隔縫隙的薄圓板，間隔縫隙形狀任意均勻設(shè)置，間隔縫隙作為冷卻水出水通道口 ；靶材底座冷卻通道隔板同軸焊接在靶材安裝柱環(huán)套上，與靶材底座冷卻銅板有間隔，形成底座冷卻水上通道；與靶材底座盤有間隔，形成底座冷卻水下通道；靶材底座冷卻通道隔板中間的圓孔連接在靶材底座冷卻水進(jìn)水管上，進(jìn)水管外壁有密封槽，冷卻水進(jìn)水管道通過密封槽內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管緊密連接；冷卻水通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管流入靶材底座冷卻水上通道，通過靶材底座冷卻通道隔板邊緣間隔縫隙的出水通道口流入靶材底座冷卻水下通道，冷卻水在靶材底座冷卻水上通道內(nèi)從中間向邊緣流通，形成對(duì)靶材底座冷卻銅板上緊密接觸的靶材的有效冷卻；靶材底座盤為中間有一圓孔的薄圓盤，該圓孔與靶材底座冷卻水進(jìn)水管形成環(huán)形間隔，作為冷卻出水口，冷卻水通過該間隔冷卻出水口從靶材底座冷卻水下通道流出，流入靶材底柱內(nèi)的冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通；靶材安裝柱環(huán)套焊接在靶材底座盤上，靶材安裝柱環(huán)套外徑比靶材底座盤外徑小，形成靶材屏蔽罩支撐臺(tái)；靶材底柱連接管外壁設(shè)有螺紋，通過該螺紋與靶材底柱連接。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，靶材形狀為圓盤形、圓柱形、圓錐形或圓臺(tái)形，靶材尺寸為直徑30-200_，靶材底部有外螺紋，靶材通過底部外螺紋安裝在靶材底座上，與靶材底座冷卻銅板緊密接觸；靶材底柱、靶材底座的靶材底柱連接管和冷卻水通道底座外尺寸根據(jù)具體靶材尺寸及弧源結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，設(shè)置為靶材尺寸的1/Γ1/1之間，采用細(xì)長型緊湊結(jié)構(gòu)；靶材屏蔽罩為低功函數(shù)的材料鋼環(huán)、陶瓷環(huán)或高溫塑料環(huán)；靶材屏蔽罩為圓筒形，套裝在靶材安裝柱環(huán)套外的支撐臺(tái)上；靶材屏蔽罩與靶材之間形成間隙，間隙尺寸小于3mm ；永磁體或?qū)Т怒h(huán)圍磁軛套在冷卻水進(jìn)水管道周圍的環(huán)形支撐臺(tái)上，永磁體采用釹鐵硼類高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料，導(dǎo)磁環(huán)由高磁導(dǎo)率的鍍鎳純鐵或者其他材料制作。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，冷卻水進(jìn)水管道為細(xì)不銹鋼薄壁管，冷卻水進(jìn)水管道通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管外壁的密封槽內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管緊密連接，形成冷卻水進(jìn)水通道；冷卻水進(jìn)水管道上部有一環(huán)形圓臺(tái)，作為永磁體或?qū)?磁環(huán)支撐臺(tái)，環(huán)形圓臺(tái)與靶材底柱有間隔，形成冷卻水出水通道，從靶材底座盤間隔冷卻出水口流出的冷卻水通過該冷卻水出水通道流出，流入靶材底柱冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，靶材底柱為粗不銹鋼厚壁管，靶材底柱外壁設(shè)有環(huán)形密封槽，通過槽內(nèi)的密封圈與靶材底柱絕緣套之間形成有效的密封；靶材底柱上部設(shè)有柱環(huán)套，柱環(huán)套長度與靶材底座的靶材底柱連接管長度一致，柱環(huán)套外徑與靶材底柱外徑一致，柱環(huán)套內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管外徑一致，大于靶材底柱內(nèi)徑，形成底柱上部臺(tái)階，靶材底柱的內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管內(nèi)徑一致，柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，通過上部內(nèi)螺紋與靶材底座的靶材底柱連接管連接，底柱上部臺(tái)階設(shè)有環(huán)形密封槽，靶材底座的靶材底柱連接管底部緊壓密封槽內(nèi)的密封圈，形成與靶材底柱的有效密封；靶材底柱與冷卻水進(jìn)水管道之間形成冷卻水通道；靶材底柱下部外壁設(shè)有一定長度的螺紋，通過下部外螺紋與冷卻水通道底座連接。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，離子鍍槍底盤為一帶中心圓孔的不銹鋼盤，底盤外尺寸與爐體法蘭尺寸一致，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套上，下部與絕緣套盤上面緊密接觸；離子鍍槍底盤靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)安裝孔，與爐體法蘭安裝孔一致，通過該安裝孔將離子鍍槍裝置安裝在真空室上；離子鍍槍底盤下部靠近中心孔設(shè)有密封槽，密封槽外徑小于絕緣套盤外徑，通過槽內(nèi)密封圈與絕緣套盤之間緊密接觸形成有效的密封；底盤靠近密封槽附近設(shè)置有6-8個(gè)螺紋孔，螺紋孔內(nèi)邊緣大于絕緣套盤外徑，通過該螺紋孔與緊固板進(jìn)行連接，將絕緣套盤緊固在離子鍍槍底盤與尚子鍍槍底盤緊固板之間。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，靶材底柱絕緣套為高分子管套，管套內(nèi)徑與靶材底柱外徑一致，通過靶材底柱外壁的密封圈進(jìn)行絕緣密封，管套圍套在靶材底柱周圍，管套上部與靶材底柱平齊；靶材底柱絕緣套外設(shè)有絕緣套盤，絕緣套盤的位置無限制，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)置，通過絕緣套盤位置調(diào)節(jié)靶材在爐內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)靶基距以及等離子體分布；絕緣套盤上部與離子鍍槍底盤接觸，通過底盤密封圈形成有效的密封；絕緣套盤下部與離子鍍槍底盤緊固板接觸，通過底盤緊固板密封圈形成有效的密封。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，離子鍍槍底盤緊固板為一帶中心圓孔的具有不銹鋼盤，離子鍍槍底盤外尺寸比絕緣套盤外尺寸大，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套上，上部與絕緣套盤下面緊密接觸；離子鍍槍底盤緊固板靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)離子鍍槍底盤緊固板安裝孔，與離子鍍槍底盤下部螺紋孔一致，通過該安裝孔將絕緣套盤緊固在離子鍍槍底盤與離子鍍槍底盤緊固板之間；緊固板上部靠近中心孔設(shè)有密封槽，通過槽內(nèi)密封圈與絕緣套盤之間緊密接觸形成有效的密封。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，冷卻水通道底座由上部的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體組成，不銹鋼圓筒頂部設(shè)有柱環(huán)套，柱環(huán)套長度與靶材底柱下部外螺紋長度一致，柱環(huán)套內(nèi)徑與靶材底柱外徑一致，外徑與不銹鋼圓筒外徑一致，不銹鋼圓筒內(nèi)徑與靶材底柱內(nèi)徑一致， 形成冷卻水通道底座上部臺(tái)階，柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，通過柱環(huán)套內(nèi)螺紋與靶材底柱連接，冷卻水通道底座上部臺(tái)階設(shè)有環(huán)形密封槽，靶材底柱底部緊壓密封槽內(nèi)的密封圈，形成與冷卻水通道底座的有效密封；上部不銹鋼圓筒側(cè)壁開有一臺(tái)階形雙孔，夕卜孔內(nèi)徑大于內(nèi)孔內(nèi)徑，該臺(tái)階形雙孔作為出水管安裝孔，出水管和外孔形成緊密結(jié)合，出水管外徑和外孔內(nèi)徑一致，出水管內(nèi)徑和內(nèi)孔內(nèi)徑一致，出水管底部與雙孔臺(tái)階接觸，雙孔離下部的圓柱體上部有一距離；下部的圓柱體中心開有一臺(tái)階形三孔，上孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道外徑一致，中孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道內(nèi)徑一致，上孔與中孔形成一臺(tái)階，冷卻水進(jìn)水管道底部與該臺(tái)階接觸連接；下孔內(nèi)徑大于中孔內(nèi)徑，下孔與中孔形成臺(tái)階形孔，該臺(tái)階形孔作為進(jìn)水管安裝孔，進(jìn)水管和下孔形成緊密結(jié)合，進(jìn)水管外徑和下孔內(nèi)徑一致，進(jìn)水管內(nèi)徑和中孔內(nèi)徑一致或大于中孔，進(jìn)水管底部與下孔與中孔之間的臺(tái)階接觸連接；上部的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體的長度根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，冷卻水通道底座、靶材底柱與冷卻水進(jìn)水管道之間形成冷卻水通道底部儲(chǔ)水腔，整個(gè)離子鍍槍的冷卻水從冷卻水通道底座底部進(jìn)水管流入，從冷卻水通道底座側(cè)壁出水管流出，形成對(duì)離子鍍槍的有效冷卻。所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，電磁線圈圍套在靶材底座后端的靶材底柱絕緣套周圍，與離子鍍槍底盤之間通過一絕緣環(huán)接觸；電磁線圈由漆包線繞制在線圈骨架上，電磁線圈內(nèi)外通過絕緣保護(hù)；電磁線圈通直流電或交變電流，通過電壓調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過交變頻率調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的變化頻率；交變流電形式為頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波、正弦波或其他形式的交變電流，交變電流電壓幅度可調(diào)，偏置電流電壓幅度可調(diào)；交流電發(fā)生電源采用數(shù)字合成任意波信號(hào)發(fā)生器和功率放大器組成，或電晶體放大方式，或PWM脈寬調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)；交流電發(fā)生電源實(shí)現(xiàn)多種波形、實(shí)現(xiàn)高低頻不同頻段變頻控制。本發(fā)明的多用途多結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和適應(yīng)型體現(xiàn)在I.本發(fā)明可適用于靶材形狀為圓盤形、圓柱形、圓錐形、圓臺(tái)形等多種靶材結(jié)構(gòu)，靶材尺寸為直徑30-200mm等多尺寸，本發(fā)明靶材后電磁線圈產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)可對(duì)多種靶材結(jié)構(gòu)的弧斑運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的控制。2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡易緊湊有效，可自由設(shè)置冷卻水套的長度，自由調(diào)節(jié)靶材在真空室內(nèi)的位置，操作簡便、靶材更換容易、位置可調(diào)性好、便于整機(jī)設(shè)計(jì)及滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)真空室內(nèi)等離子體分布的各種需求。3.本發(fā)明靶座法蘭盤后的結(jié)構(gòu)緊湊簡易，美觀大方，節(jié)省空間，便于工業(yè)生產(chǎn)操作。4.本發(fā)明的可以實(shí)現(xiàn)多種特殊鍍膜需求、如內(nèi)壁鍍膜，多元復(fù)合鍍膜等；同時(shí)，配合圍繞靶材法蘭外的各種磁場(chǎng)設(shè)置，如旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、軸向磁場(chǎng)等，實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合磁控鍍膜方式。5.本發(fā)明中電磁線圈電流形式可以使直流、頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波、正弦波及其他形式的交變電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)弧斑的多種控制方式，適應(yīng)不同的條件和需要。6.本發(fā)明中各個(gè)部件可以獨(dú)立制作安裝，裝卸容易，可單獨(dú)更換，調(diào)節(jié)范圍大，成本低，易于推廣。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 Ca)-圖2 (C)是本發(fā)明離子鍍槍裝置的靶材底座結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2 (a)是主視圖；圖2 (b)是圖2 (a)中靶材底座冷卻水進(jìn)水管的局部視圖；圖2 (C)是圖2 (a)中靶材底座冷卻水通道隔板的局部視圖。圖3是本發(fā)明離子鍍槍裝置的冷卻水進(jìn)水管結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明離子鍍槍裝置的冷卻水通道底座結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 (a)-圖5 (C)是本發(fā)明離子鍍槍裝置的離子鍍槍底盤緊固板結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖5 (a)是主視圖；圖5 (b)是圖5 Ca)中的A_A剖視圖；圖5 (C)是圖5 Ca)中的B-B剖視圖。圖6是本發(fā)明離子鍍槍裝置的離子鍍槍底盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖7 Ca)-圖7 (b)是本發(fā)明離子鍍槍裝置的靶材底柱結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖7 (a)是主視圖；圖7 (b)是側(cè)視圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例I軸向磁場(chǎng)在圓盤形靶材周圍分布示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例2靶材為圓柱形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例2軸向磁場(chǎng)在圓柱形靶材周圍分布示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例3靶材為圓錐形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例3軸向磁場(chǎng)在圓錐形靶材周圍分布示意圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例4靶材為圓臺(tái)形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例4軸向磁場(chǎng)在圓臺(tái)形靶材周圍分布示意圖。圖中，I圓盤形靶材；2靶材屏蔽罩；3靶材底座冷卻銅板；4靶材底座；5靶材底座冷卻通道隔板；6靶材底柱連接管；7永磁體或?qū)Т怒h(huán)；8冷卻水進(jìn)水管道；9電磁線圈；10靶材底柱；11靶材底柱絕緣套；12離子鍍槍底盤絕緣盤；13離子鍍槍底盤；14離子鍍槍底盤緊固板；15冷卻水通道底座；16進(jìn)水口 ；17出水口 ；18永磁體或?qū)Т怒h(huán)支撐臺(tái)；19冷卻水通道底座柱環(huán)套；20冷卻水進(jìn)水管道支撐臺(tái)；21出水管支撐臺(tái)；22進(jìn)水管支撐臺(tái)；23冷卻水通道底座環(huán)形密封槽；24柱環(huán)套；25環(huán)形密封槽；26靶材底柱環(huán)形密封槽；27靶材底柱下螺紋；28離子鍍槍底盤下密封槽；29離子鍍槍底盤上密封槽；30離子鍍槍底盤安裝孔；31離子鍍槍底盤緊固板密封槽；32離子鍍槍底盤緊固板安裝孔；33圓柱形靶材；34軸向磁力線；35圓錐形祀材；36祀材冷卻水腔；37圓臺(tái)形祀材；38磁場(chǎng)與祀材相交夾角；39靶材底座盤；40靶材底座冷卻水下通道；41靶材安裝柱環(huán)套；42靶材底座冷卻水進(jìn)水管；43絕緣套盤；44間隔縫隙；45密封槽；46靶材底座冷卻水上通道。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I :圖I為本發(fā)明實(shí)施例I結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；從圖可以看出，本發(fā)明實(shí)施例I結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍包括圓盤形靶材I、靶材屏蔽罩2、靶材底座冷卻銅板3、靶材底座4、靶材底座冷卻通道隔板5、靶材底柱連接管6、永磁體或?qū)Т怒h(huán)7、冷卻水進(jìn)水管道8、電磁線圈9、靶材底柱10、靶材底柱絕緣套11、離子鍍槍底盤絕緣盤12、離子鍍槍底盤13、離子鍍槍底盤緊固板14、冷卻水通道底座15、進(jìn)水口 16、出水口 17等，具體結(jié)構(gòu)如下靶材I形狀為圓盤形，靶材尺寸為直徑100mm，靶材I的外側(cè)設(shè)置靶材屏蔽罩2 ;靶材I底部有外螺紋，靶材I通過底部外螺紋安裝在靶材底座4的靶材安裝柱環(huán)套41上，靶材I底部與靶材底座冷卻銅板3緊密接觸，通過靶材底座冷卻銅板3間接冷卻；靶材底座4通過靶材底座盤39安裝在靶材底柱10上，電磁線圈9圍套在靶材底座4后的靶材底柱10周圍；靶材底座4中設(shè)置有靶材底座冷卻通道隔板5，靶材底座冷卻通道隔板5將靶材底座4中的空腔分成靶材底座冷卻水上通道46和靶材底座冷卻水下通道40，靶材底座冷卻通道隔板5中間的圓孔通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管42與冷卻水進(jìn)水管道8連通。靶材底柱10的外側(cè)設(shè)置靶材底柱絕緣套11，靶材底柱絕緣套11的外側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤絕緣盤12、離子鍍槍底盤13、離子鍍槍底盤緊固板14，離子鍍槍底盤13的一側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤緊固板14，離子鍍槍底盤緊固板14通過靶材底柱絕緣套11上的絕緣套盤43與尚子鍍槍底盤13隔開，尚子鍍槍底盤13與尚子鍍槍底盤緊固板14之間,通過在尚子鍍槍底盤緊固板密封槽31中設(shè)置密封圈形成密封，離子鍍槍底盤13的另一側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤絕緣盤12。
靶材底柱10的內(nèi)側(cè)設(shè)置永磁體或?qū)Т怒h(huán)7和冷卻水進(jìn)水管道8，永磁體或?qū)Т怒h(huán)7設(shè)置于冷卻水進(jìn)水管道8的外側(cè)。靶材底柱10的一端與冷卻水通道底座15連接，冷卻水進(jìn)水管道8伸至冷卻水通道底座15中，與冷卻水通道底座15的進(jìn)水口 16相通，冷卻水通道底座15與靶材底柱10之間的通道與出水口 17相通。靶材底柱10的另一端，與靶材底柱連接管6連接。圖2是本發(fā)明離子鍍槍裝置的靶材底座結(jié)構(gòu)示意圖，可以看出靶材底座4設(shè)有靶材底座盤39、靶材底柱連接管6、靶材底座冷卻銅板3、靶材底座冷卻水下通道40、靶材安裝柱環(huán)套41、靶材底座冷卻通道隔板5、靶材底座冷卻水進(jìn)水管42 ;靶材底座盤39、靶材底柱連接管6、靶材底座冷卻銅板3、靶材安裝柱環(huán)套41、靶材底座冷卻通道隔板5、靶材底座冷卻水進(jìn)水管42同軸安裝；靶材底座冷卻銅板3焊接在靶材安裝柱環(huán)套41上，與靶材安裝柱環(huán)套41上端面留有一定的距離，靶材安裝柱環(huán)套41上端面與靶材底座冷卻銅板3之間的環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，靶材I通過該螺紋安裝在靶材底座4上，靶材I與冷卻銅板3緊密接觸；靶材底座冷卻通道隔板5為中間有圓孔、邊緣有間隔縫隙44的薄圓板，間隔縫隙形狀可任意均勻設(shè)置，間隔縫隙作為冷卻水出水通道口，如圖3靶材底座結(jié)構(gòu)示意圖所示。
靶材底座冷卻通道隔板5同軸焊接在靶材安裝柱環(huán)套41上，與靶材底座冷卻銅板3有一定的間隔，形成靶材底座冷卻水上通道46 ;靶材底座冷卻通道隔板5與靶材底座盤39有一定的間隔，形成靶材底座冷卻水下通道40 ;靶材底座冷卻通道隔板5中間的圓孔連接在靶材底座冷卻水進(jìn)水管42上，靶材底座冷卻水進(jìn)水管42外壁有若干密封槽45，冷卻水進(jìn)水管道8通過密封槽內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管42緊密連接。冷卻水通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管42流入靶材底座冷卻水上通道46，通過靶材底座冷卻通道隔板5邊緣間隔縫隙的出水通道口流入靶材底座冷卻水下通道40，冷卻水在靶材底座冷卻水上通道46內(nèi)從中間向邊緣流通，形成對(duì)靶材底座冷卻銅板3上緊密接觸的靶材I的有效冷卻；革巴材底座盤39為中間有一圓孔的薄圓盤,該圓孔與祀材底座冷卻水進(jìn)水管42形成一定的環(huán)形間隔，作為冷卻出水口，冷卻水通過該間隔冷卻出水口從靶材底座冷卻水下通道40流出，流入靶材底柱10內(nèi)的冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通。圖3是本發(fā)明離子鍍槍裝置的冷卻水進(jìn)水管8結(jié)構(gòu)示意圖，冷卻水進(jìn)水管道8為一薄壁不銹鋼細(xì)長管，有一定的耐壓強(qiáng)度，冷卻水進(jìn)水管道8通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管42外壁的密封槽45內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管42緊密連接，形成冷卻水進(jìn)水通道；冷卻水進(jìn)水管道8上部有一環(huán)形圓臺(tái)，作為永磁體或?qū)Т怒h(huán)支撐臺(tái)18，環(huán)形圓臺(tái)與靶材·底柱10有一定的間隔，形成冷卻水出水通道，從靶材底座盤39間隔冷卻出水口流出的冷卻水通過該冷卻水出水通道流出，流入靶材底柱10冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通。圖7是本發(fā)明離子鍍槍裝置的靶材底柱10結(jié)構(gòu)示意圖，靶材底柱10為一較厚的不銹鋼圓筒(粗不銹鋼厚壁管，壁厚為5_)，圓筒外壁設(shè)有若干環(huán)形密封槽靶材底柱環(huán)形密封槽26，通過槽內(nèi)的密封圈與靶材底柱絕緣套11之間形成有效的密封；靶材底柱上部設(shè)有柱環(huán)套24，柱環(huán)套24長度與靶材底座的靶材底柱連接管6長度一致，柱環(huán)套24外徑與靶材底柱10外徑一致，內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管6外徑一致，大于靶材底柱10內(nèi)徑,形成底柱上部臺(tái)階,靶材底柱10的內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管6內(nèi)徑一致，柱環(huán)套24內(nèi)壁設(shè)有螺紋，通過上部內(nèi)螺紋與靶材底座的靶材底柱連接管6連接，底柱上部臺(tái)階設(shè)有環(huán)形密封槽25，靶材底座的靶材底柱連接管6底部緊壓環(huán)形密封槽25內(nèi)的密封圈，形成與靶材底柱10的有效密封；靶材底柱10與冷卻水進(jìn)水管道8之間形成冷卻水通道；靶材底柱下部外壁設(shè)有一定長度的螺紋靶材底柱下螺紋27，通過靶材底柱下螺紋27與冷卻水通道底座15連接。靶材底柱10、靶材底座的靶材底柱連接管6和冷卻水通道底座15外徑設(shè)置為靶材尺寸IOOmm的1/4左右，即25_30mm，采用細(xì)長型緊湊結(jié)構(gòu)，真空室內(nèi)離子鍍槍的長度為200mm,真空室外尚子鍍槍的長度為180mm,方便整機(jī)設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)布置。靶材安裝柱環(huán)套41焊接在靶材底座盤39上，靶材安裝柱環(huán)套41外徑比靶材底座盤39外徑小一定的距離，形成一定的靶材屏蔽罩2支撐臺(tái)；靶材底柱連接管6外壁設(shè)有一定長度的螺紋，通過該螺紋與靶材底柱10連接。靶材屏蔽罩2為低功函數(shù)的材料，可為鋼環(huán)、陶瓷環(huán)或高溫塑料環(huán)等；靶材屏蔽罩2為圓筒形，套裝在靶材安裝柱環(huán)套41外的支撐臺(tái)上；靶材屏蔽罩與靶材之間形成一定的間隙，間隙尺寸小于3_。永磁體或?qū)Т怒h(huán)7圍磁軛套在冷卻水進(jìn)水管道8周圍的環(huán)形永磁體或?qū)Т怒h(huán)支撐臺(tái)18上,永磁體采用釹鐵硼鐵磁性材料，導(dǎo)磁環(huán)7由高磁導(dǎo)率的鍍鎳純鐵或者其他材料制作，導(dǎo)磁環(huán)7的磁導(dǎo)率為2000 6000H/m。圖6是本發(fā)明離子鍍槍裝置的離子鍍槍底盤13結(jié)構(gòu)示意圖，離子鍍槍底盤13為一帶中心圓孔的具有一定厚度的不銹鋼盤，底盤外尺寸與爐體法蘭尺寸一致，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套11外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套11上，離子鍍槍底盤13下部與靶材底柱絕緣套11的絕緣套盤43上面緊密接觸；離子鍍槍底盤13靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)離子鍍槍底盤安裝孔30，與爐體法蘭安裝孔一致，通過該安裝孔將離子鍍槍裝置安裝在真空室上，離子鍍槍底盤13上開有離子鍍槍底盤上密封槽29，離子鍍槍底盤上密封槽29中安裝密封圈，離子鍍槍底盤13通過所述密封圈與真空室密封；離子鍍槍底盤13下部靠近中心孔設(shè)有離子鍍槍底盤下密封槽28，離子鍍槍底盤下密封槽28外徑小于靶材底柱絕緣套11的絕緣套盤43外徑，通過槽內(nèi)密封圈與靶材底柱絕緣盤11之間緊密接觸形成有效的密封；離子鍍槍底盤13靠近密封槽附近設(shè)置有6-8個(gè)螺紋孔，螺紋孔內(nèi)邊緣大于絕緣套盤43外徑，通過該螺紋孔與離子鍍槍底盤緊固板14進(jìn)行連接，將絕緣套盤43緊固在離子鍍槍底盤13與離子鍍槍底盤緊固板14之間。靶材底柱絕緣套11為一定厚度的高分子管套，靶材底柱絕緣套11內(nèi)徑與靶材底柱10外徑一致，通過靶材底柱10外壁的靶材底柱環(huán)形密封槽26進(jìn)行絕緣密封，管套圍套在靶材底柱10周圍，管套上部與靶材底柱10平齊；靶材底柱絕緣套11外設(shè)有一絕緣套盤43，絕緣套盤43上部與離子鍍槍底盤13接觸，通過離子鍍槍底盤下密封槽28形成有效的密封；如圖I和圖5所示，絕緣套盤43下部與離子鍍槍底盤緊固板 14接觸，離子鍍槍底盤緊固板14與絕緣套盤43接觸面上開有離子鍍槍底盤緊固板密封槽31，通過離子鍍槍底盤緊固板密封槽31上的密封圈形成有效的密封。離子鍍槍底盤緊固板14為一帶中心圓孔的具有一定厚度的不銹鋼盤，離子鍍槍底盤緊固板14外尺寸比絕緣套盤43外尺寸略大，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套11外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套11上，離子鍍槍底盤緊固板14上部與絕緣套盤43下面緊密接觸；離子鍍槍底盤緊固板14靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)離子鍍槍底盤緊固板安裝孔32，與離子鍍槍底盤13下部螺紋孔一致，通過該安裝孔將絕緣套盤43緊固在離子鍍槍底盤13與離子鍍槍底盤緊固板14之間；離子鍍槍底盤緊固板14上部靠近中心孔設(shè)有離子鍍槍底盤緊固板密封槽31，通過槽內(nèi)密封圈與絕緣套盤43之間緊密接觸形成有效的密封。圖4是本發(fā)明離子鍍槍裝置的冷卻水通道底座15結(jié)構(gòu)示意圖，冷卻水通道底座15由上部較厚的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體組成，不銹鋼圓筒頂部設(shè)有冷卻水通道底座柱環(huán)套19，冷卻水通道底座柱環(huán)套19長度與靶材底柱10下部外螺紋靶材底柱下螺紋27長度一致，冷卻水通道底座柱環(huán)套19內(nèi)徑與靶材底柱10外徑一致，冷卻水通道底座柱環(huán)套19外徑與不銹鋼圓筒外徑一致，不銹鋼圓筒內(nèi)徑與靶材底柱10內(nèi)徑一致，形成冷卻水通道底座上部臺(tái)階，冷卻水通道底座柱環(huán)套19內(nèi)壁設(shè)有螺紋,通過柱環(huán)套內(nèi)螺紋與靶材底柱10連接，冷卻水通道底座15上部臺(tái)階設(shè)有冷卻水通道底座環(huán)形密封槽23，靶材底柱10底部緊壓密封槽內(nèi)的密封圈，形成與冷卻水通道底座15的有效密封；上部不銹鋼圓筒側(cè)壁開有一臺(tái)階形雙孔，外孔內(nèi)徑略大于內(nèi)孔內(nèi)徑，該臺(tái)階形雙孔作為出水管的安裝孔，出水管和外孔形成緊密結(jié)合，出水管外徑和外孔內(nèi)徑一致，出水管內(nèi)徑和內(nèi)孔內(nèi)徑一致，出水管底部與雙孔臺(tái)階(出水管支撐臺(tái)21)接觸，雙孔離下部的圓柱體上部有一定的距離；下部的圓柱體中心開有一臺(tái)階形三孔，上孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道外徑一致，中孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道內(nèi)徑一致，上孔與中孔形成一臺(tái)階(冷卻水進(jìn)水管道支撐臺(tái)20)，冷卻水進(jìn)水管道8底部與該臺(tái)階接觸連接；下孔內(nèi)徑略大于中孔內(nèi)徑，下孔與中孔形成臺(tái)階形孔，該臺(tái)階形孔作為進(jìn)水管安裝孔，進(jìn)水管和下孔形成緊密結(jié)合，進(jìn)水管外徑和下孔內(nèi)徑一致，進(jìn)水管內(nèi)徑和中孔內(nèi)徑一致或略大于中孔，進(jìn)水管底部與下孔與中孔之間的臺(tái)階(進(jìn)水管支撐臺(tái)22)接觸連接；上部較厚的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體的長度根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，冷卻水通道底座15、靶材底柱10與冷卻水進(jìn)水管道8之間形成冷卻水通道底部儲(chǔ)水腔，整個(gè)離子鍍槍的冷卻水從冷卻水通道底座15底部進(jìn)水管流入，從冷卻水通道底座15側(cè)壁出水管流出，形成對(duì)離子鍍槍的有效冷卻。靶材底柱10底部安裝冷卻水通道底座15，與冷卻水管相連接；電源接頭端子安裝在靶材底柱10上；離子鍍槍底盤13通過靶材底柱絕緣套11與靶材底柱10安裝，離子鍍槍裝置通過離子鍍槍底盤13的安裝孔與真空室連接安裝。電磁線圈9圍套在靶材底座4后端的靶材底柱絕緣套11周圍，與離子鍍槍底盤 13之間通過一絕緣環(huán)(離子鍍槍底盤絕緣盤12)接觸，電磁線圈9通直流電，通過電壓磁場(chǎng)的強(qiáng)度。電磁線圈9在靶材產(chǎn)生的磁場(chǎng)(圖8)是本發(fā)明實(shí)施例I軸向磁場(chǎng)在圓盤形靶材周圍分布示意圖。電磁線圈9產(chǎn)生軸向磁力線34形成的磁場(chǎng)為軸對(duì)稱發(fā)散磁場(chǎng)，與圓盤形靶材形成指向靶材邊緣的銳角，在此磁場(chǎng)作用下，弧斑做不斷收縮和擴(kuò)展的菊花狀運(yùn)動(dòng)，較強(qiáng)的磁場(chǎng)可以將弧斑推向靶材的邊緣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡易緊湊有效，可自由設(shè)置冷卻水套的長度，自由調(diào)節(jié)靶材在真空室內(nèi)的位置，操作簡便、靶材更換容易、位置可調(diào)性好、便于整機(jī)設(shè)計(jì)及滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)真空室內(nèi)等離子體分布的各種需求。實(shí)施例2:圖9是本發(fā)明實(shí)施例2靶材為圓柱形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例2軸向磁場(chǎng)在圓柱形靶材周圍分布示意圖。與實(shí)施例I結(jié)構(gòu)類似，只是靶材結(jié)構(gòu)為圓柱形靶材33，電磁線圈9產(chǎn)生軸向磁力線34，軸向磁力線34之間為磁場(chǎng)與祀材相交夾角38 ;可以看出，軸向發(fā)散磁場(chǎng)與圓柱形磁場(chǎng)形成指向祀材頂部的銳角。同時(shí)，在圓柱形靶材側(cè)面形成指向靶材頂部的平行分量。因此，弧斑在磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，在靶材側(cè)面不斷的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在銳角的驅(qū)動(dòng)下，向靶材頂部運(yùn)動(dòng)，形成螺旋形運(yùn)動(dòng)。磁場(chǎng)向靶材頂部運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)和程度和磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)系，強(qiáng)度越大，弧斑越容易向靶材頂部運(yùn)動(dòng)。由于弧斑自動(dòng)趨于向電極連接方向運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明實(shí)施例2的電極連接在靶材的底部，因此弧斑有自動(dòng)向靶材底部運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，在磁場(chǎng)比較弱的時(shí)候，弧斑易于向靶材底部聚集，而在比較強(qiáng)的磁場(chǎng)作用下，弧斑可向靶材頂部運(yùn)動(dòng)。因此，電磁線圈的電流可以設(shè)置成交變電流，通過電壓調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過交變頻率調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的變化頻率。交變流電形式為頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波。通過電流的變化，磁場(chǎng)強(qiáng)度不斷變化，因此弧斑在圓柱形靶材側(cè)面不斷的螺旋上下運(yùn)動(dòng)，因此本發(fā)明實(shí)施例2可以作為短柱弧使用，可以鍍制一些內(nèi)壁器件，滿足特殊鍍膜需求。如果兩個(gè)離子鍍槍對(duì)著使用，可以作為柱弧對(duì)大面積鍍膜區(qū)間進(jìn)行鍍制。實(shí)施例3 圖11是本發(fā)明實(shí)施例3靶材為圓錐形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例3軸向磁場(chǎng)在圓錐形靶材周圍分布示意圖；與實(shí)施例2類似，只是靶材結(jié)構(gòu)為圓錐形靶材35，證明了本發(fā)明的多靶材結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，電磁線圈9產(chǎn)生軸向磁力線34,軸向磁力線34之間為磁場(chǎng)與祀材相交夾角38。圓錐形祀材35內(nèi)開有錐臺(tái)形靶材冷卻水腔36，實(shí)施例3對(duì)靶座冷卻銅板3做了改動(dòng)，設(shè)置為與錐臺(tái)形靶材冷卻水腔36相配合的錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，便于對(duì)圓錐形靶材35進(jìn)行有效的冷卻。從圖12可以看出，軸向磁場(chǎng)與靶材側(cè)面形成指向錐頂?shù)匿J角，在銳角法則的驅(qū)動(dòng)下，弧斑向錐頂運(yùn)動(dòng)。同實(shí)施例2，電磁線圈的電流可以設(shè)置成交變電流，通過電壓調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過交變頻率調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的變化頻率。交變流電形式為頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波。通過電流的變化，磁場(chǎng)強(qiáng)度不斷變化，弧斑在圓錐形靶材側(cè)面不斷的螺旋上下運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例可以鍍制一些喇叭口的器件，同時(shí)，在真空室內(nèi)設(shè)置器件運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得管道器件在圓錐形靶材周圍進(jìn)出運(yùn)動(dòng)，可以鍍制長管道工件，滿足管道類產(chǎn)品鍍制。本發(fā)明實(shí)施例2配合法蘭外的軸向磁場(chǎng)，可以使得靶材周圍的軸向磁場(chǎng)更加平行的穿過靶材側(cè)面，形成更小的銳角以及更有效的等離子體的向前傳輸，對(duì)于避免過大的發(fā)散。實(shí)施例4 圖13是本發(fā)明實(shí)施例4靶材為圓臺(tái)形的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍的二維平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例4軸向磁場(chǎng)在圓臺(tái)形靶材周圍分布示意圖。與實(shí)施例2類似，只是靶材結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)形靶材37，證明了本發(fā)明的多靶材結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，電磁線圈9產(chǎn)生軸向磁力線34，軸向磁力線34之間為磁場(chǎng)與靶材相交夾角38。該結(jié)構(gòu)與常規(guī)俄羅斯
弧源結(jié)構(gòu)類似，只是結(jié)構(gòu)更加簡易緊湊，同時(shí)可自由設(shè)置冷卻水套的長度，自由調(diào)節(jié)靶材在真空室內(nèi)的位置，操作簡便、靶材更換容易、位置可調(diào)性好、便于整機(jī)設(shè)計(jì)及滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)真空室內(nèi)等離子體分布的各種需求。與實(shí)施例3的圓錐形靶材不同的是，圓臺(tái)形靶材高度小，磁場(chǎng)對(duì)弧斑的控制作用更有效，如果圓錐形靶材或者圓柱形靶材過高，磁場(chǎng)很難將弧斑推向頂部，造成靶材不能有效的刻蝕，而圓臺(tái)形靶材在磁場(chǎng)的浸沒中，弧斑很容易運(yùn)動(dòng)到靶材的頂部，而且在靶材頂部縱向磁場(chǎng)的作用下，高速的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)到靶材頂部的弧斑在磁場(chǎng)作用下反而難以在側(cè)面逃逸，因此圓臺(tái)形靶材有效的放電的位置在靶材頂部，而不是側(cè)面，這樣可以將靶材頂部對(duì)著真空室，形成對(duì)真空室內(nèi)有效的等離子體輸運(yùn)，對(duì)真空室內(nèi)安置的工件進(jìn)行鍍制，而不是像圓柱形和圓錐形靶材那樣，是利用靶材側(cè)面放電，對(duì)側(cè)面周圍的器件或者內(nèi)壁進(jìn)行鍍膜。因此，本發(fā)明實(shí)施例5是實(shí)施例I的有效改制，本發(fā)明實(shí)施例3配合法蘭外的軸向磁場(chǎng)，可以使得靶材周圍的軸向磁場(chǎng)更加平行的穿過靶材側(cè)面，形成更小的銳角以及更有效的等離子體的向前傳輸，作為高效簡易的改進(jìn)型俄羅斯弧源應(yīng)用。從以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明可適用于多種靶材結(jié)構(gòu)，多種靶材尺寸，本發(fā)明靶材后電磁線圈產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)可對(duì)多種靶材結(jié)構(gòu)的弧斑運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的控制，可以利用靶材頂部表面放電，對(duì)真空室內(nèi)器件進(jìn)行鍍膜，也可以利用靶材側(cè)面放電，實(shí)現(xiàn)多種特殊鍍膜需求、如柱弧鍍膜，內(nèi)壁鍍膜，多元復(fù)合鍍膜等；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡易緊湊有效，可自由設(shè)置冷卻水套的長度，自由調(diào)節(jié)靶材在真空室內(nèi)的位置，操作簡便、靶材更換容易、位置可調(diào)性好、便于整機(jī)設(shè)計(jì)及滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)真空室內(nèi)等離子體分布的各種需求。從三維效果圖可以看出，本發(fā)明靶座法蘭盤后的結(jié)構(gòu)緊湊簡易，美觀大方，節(jié)省空間，便于工業(yè)生產(chǎn)操作。本發(fā)明的可以同時(shí)，配合圍繞靶材法蘭外的各種磁場(chǎng)設(shè)置，如旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、軸向磁場(chǎng)等，實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合磁控鍍膜方式。本發(fā)明中電磁線圈電流形式可以使直流、頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波、正弦波及其他形式的交變電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)弧斑的多種控制方式，適應(yīng)不同的條件和需要。本發(fā)明中各個(gè)部件可以獨(dú)立制作安裝，裝卸容易，可單獨(dú)更換，調(diào)節(jié)范圍大，成本低，易于推廣。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，該離子鍍槍設(shè)有靶材、靶材底座、靶材屏蔽罩、永磁體或?qū)Т怒h(huán)、冷卻水進(jìn)水管道、靶材底柱、靶材底柱絕緣套、離子鍍槍底盤絕緣盤、離子鍍槍底盤、離子鍍槍底盤緊固板、冷卻水通道底座、電磁線圈；靶材安裝在靶材底座上，通過靶材底座冷卻銅板間接冷卻，靶材的外側(cè)設(shè)置靶材屏蔽罩；靶材底座內(nèi)部通過冷卻通道隔板形成上下冷卻水通道；靶材底座安裝在細(xì)長型的靶材底柱上，電磁線圈圍套在靶材底座后的靶材底柱周圍；靶材底柱底部安裝冷卻水通道底座，與冷卻水管相連接；電源接頭端子安裝在靶材底柱上；離子鍍槍底盤通過靶材底柱絕緣套與靶材底柱安裝，離子鍍槍裝置通過離子鍍槍底盤的安裝孔與真空室連接安裝； 靶材底柱的外側(cè)設(shè)置靶材底柱絕緣套，靶材底柱絕緣套的外側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤絕緣盤、尚子鍍槍底盤、尚子鍍槍底盤緊固板，尚子鍍槍底盤的一側(cè)設(shè)置尚子鍍槍底盤緊固板，離子鍍槍底盤緊固板通過靶材底柱絕緣套上的絕緣套盤與離子鍍槍底盤隔開，離子鍍槍底盤的另一側(cè)設(shè)置離子鍍槍底盤絕緣盤； 靶材底柱的內(nèi)側(cè)設(shè)置永磁體或?qū)Т怒h(huán)和冷卻水進(jìn)水管道，永磁體或?qū)Т怒h(huán)設(shè)置于冷卻水進(jìn)水管道的外側(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，靶材底座設(shè)有靶材底座盤、靶材底柱連接管、靶材底座冷卻銅板、靶材底座冷卻水通道、靶材安裝柱環(huán)套、靶材底座冷卻通道隔板、靶材底座冷卻水進(jìn)水管；靶材底座盤、靶材底柱連接管、靶材底座冷卻銅板、靶材安裝柱環(huán)套、靶材底座冷卻通道隔板、靶材底座冷卻水進(jìn)水管同軸安裝；靶材底座冷卻銅板焊接在靶材安裝柱環(huán)套上，與靶材安裝柱環(huán)套上端面留有距離，靶材安裝柱環(huán)套上端面與靶材底座冷卻銅板之間的柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，靶材通過該螺紋安裝在靶材底座上，與冷卻銅板緊密接觸；靶材底座冷卻通道隔板為中間有圓孔、邊緣有間隔縫隙的薄圓板，間隔縫隙形狀任意均勻設(shè)置，間隔縫隙作為冷卻水出水通道ロ ；靶材底座冷卻通道隔板同軸焊接在靶材安裝柱環(huán)套上，與靶材底座冷卻銅板有間隔，形成底座冷卻水上通道；與靶材底座盤有間隔，形成底座冷卻水下通道；靶材底座冷卻通道隔板中間的圓孔連接在靶材底座冷卻水進(jìn)水管上，進(jìn)水管外壁有密封槽，冷卻水進(jìn)水管道通過密封槽內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管緊密連接；冷卻水通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管流入靶材底座冷卻水上通道，通過靶材底座冷卻通道隔板邊緣間隔縫隙的出水通道ロ流入靶材底座冷卻水下通道，冷卻水在靶材底座冷卻水上通道內(nèi)從中間向邊緣流通，形成對(duì)靶材底座冷卻銅板上緊密接觸的靶材的有效冷卻；靶材底座盤為中間有ー圓孔的薄圓盤，該圓孔與靶材底座冷卻水進(jìn)水管形成環(huán)形間隔，作為冷卻出水ロ，冷卻水通過該間隔冷卻出水ロ從靶材底座冷卻水下通道流出，流入靶材底柱內(nèi)的冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通；靶材安裝柱環(huán)套焊接在靶材底座盤上，靶材安裝柱環(huán)套外徑比靶材底座盤外徑小，形成靶材屏蔽罩支撐臺(tái)；靶材底柱連接管外壁設(shè)有螺紋，通過該螺紋與靶材底柱連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，靶材形狀為圓盤形、圓柱形、圓錐形或圓臺(tái)形，祀材尺寸為直徑30-200mm,祀材底部有外螺紋,祀材通過底部外螺紋安裝在靶材底座上，與靶材底座冷卻銅板緊密接觸； 靶材底柱、靶材底座的靶材底柱連接管和冷卻水通道底座外尺寸根據(jù)具體靶材尺寸及弧源結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，設(shè)置為靶材尺寸的1/Γ1/1之間，采用細(xì)長型緊湊結(jié)構(gòu)； 靶材屏蔽罩為低功函數(shù)的材料鋼環(huán)、陶瓷環(huán)或高溫塑料環(huán)；靶材屏蔽罩為圓筒形，套裝在靶材安裝柱環(huán)套外的支撐臺(tái)上；靶材屏蔽罩與靶材之間形成間隙，間隙尺寸小于3mm ； 永磁體或?qū)Т怒h(huán)圍磁軛套在冷卻水進(jìn)水管道周圍的環(huán)形支撐臺(tái)上，永磁體采用釹鐵硼類高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料，導(dǎo)磁環(huán)由高磁導(dǎo)率的鍍鎳純鐵或者其他材料制作。
4.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，冷卻水進(jìn)水管道為細(xì)不銹鋼薄壁管，冷卻水進(jìn)水管道通過靶材底座冷卻水進(jìn)水管外壁的密封槽內(nèi)的密封圈與靶材底座冷卻水進(jìn)水管緊密連接，形成冷卻水進(jìn)水通道；冷卻水進(jìn)水管道上部有一環(huán)形圓臺(tái)，作為永磁體或?qū)Т怒h(huán)支撐臺(tái)，環(huán)形圓臺(tái)與祀材底柱有間隔，形成冷卻水出水通道，從靶材底座盤間隔冷卻出水ロ流出的冷卻水通過該冷卻水出水通道流出，流入靶材底柱冷卻水通道中，形成冷卻水的有效流通。
5.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，靶材底柱為粗不銹鋼厚壁管，靶材底柱外壁設(shè)有環(huán)形密封槽，通過槽內(nèi)的密封圈與靶材底柱絕緣套之間形成有效的密封；靶材底柱上部設(shè)有柱環(huán)套，柱環(huán)套長度與靶材底座的靶材底柱連接管 長度一致，柱環(huán)套外徑與靶材底柱外徑一致，柱環(huán)套內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管外徑一致,大于靶材底柱內(nèi)徑,形成底柱上部臺(tái)階,靶材底柱的內(nèi)徑與靶材底座的靶材底柱連接管內(nèi)徑一致,柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，通過上部內(nèi)螺紋與靶材底座的靶材底柱連接管連接，底柱上部臺(tái)階設(shè)有環(huán)形密封槽，靶材底座的靶材底柱連接管底部緊壓密封槽內(nèi)的密封圏，形成與靶材底柱的有效密封；靶材底柱與冷卻水進(jìn)水管道之間形成冷卻水通道；靶材底柱下部外壁設(shè)有一定長度的螺紋，通過下部外螺紋與冷卻水通道底座連接。
6.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，離子鍍槍底盤為一帯中心圓孔的不銹鋼盤，底盤外尺寸與爐體法蘭尺寸一致，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套上，下部與絕緣套盤上面緊密接觸；離子鍍槍底盤靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)安裝孔，與爐體法蘭安裝孔一致，通過該安裝孔將離子鍍槍裝置安裝在真空室上；離子鍍槍底盤下部靠近中心孔設(shè)有密封槽，密封槽外徑小于絕緣套盤外徑，通過槽內(nèi)密封圈與絕緣套盤之間緊密接觸形成有效的密封；底盤靠近密封槽附近設(shè)置有6-8個(gè)螺紋孔，螺紋孔內(nèi)邊緣大于絕緣套盤外徑，通過該螺紋孔與緊固板進(jìn)行連接，將絕緣套盤緊固在尚子鍍槍底盤與尚子鍍槍底盤緊固板之間。
7.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，靶材底柱絕緣套為高分子管套，管套內(nèi)徑與靶材底柱外徑一致，通過靶材底柱外壁的密封圈進(jìn)行絕緣密封，管套圍套在靶材底柱周圍，管套上部與靶材底柱平齊；靶材底柱絕緣套外設(shè)有絕緣套盤，絕緣套盤的位置無限制，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)置，通過絕緣套盤位置調(diào)節(jié)靶材在爐內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)靶基距以及等離子體分布；絕緣套盤上部與離子鍍槍底盤接觸，通過底盤密封圈形成有效的密封；絕緣套盤下部與離子鍍槍底盤緊固板接觸，通過底盤緊固板密封圈形成有效的密封。
8.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，離子鍍槍底盤緊固板為ー帶中心圓孔的具有不銹鋼盤，離子鍍槍底盤外尺寸比絕緣套盤外尺寸大，中心孔直徑與靶材底柱絕緣套外徑一致，圍套在靶材底柱絕緣套上，上部與絕緣套盤下面緊密接觸；離子鍍槍底盤緊固板靠近邊緣設(shè)置有6-8個(gè)離子鍍槍底盤緊固板安裝孔，與離子鍍槍底盤下部螺紋孔一致，通過該安裝孔將絕緣套盤緊固在離子鍍槍底盤與離子鍍槍底盤緊固板之間；緊固板上部靠近中心孔設(shè)有密封槽，通過槽內(nèi)密封圈與絕緣套盤之間緊密接觸形成有效的密封。
9.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在于，冷卻水通道底座由上部的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體組成，不銹鋼圓筒頂部設(shè)有柱環(huán)套，柱環(huán)套長度與靶材底柱下部外螺紋長度一致，柱環(huán)套內(nèi)徑與靶材底柱外徑一致，外徑與不銹鋼圓筒外徑一致，不銹鋼圓筒內(nèi)徑與靶材底柱內(nèi)徑一致，形成冷卻水通道底座上部臺(tái)階，柱環(huán)套內(nèi)壁設(shè)有螺紋，通過柱環(huán)套內(nèi)螺紋與靶材底柱連接，冷卻水通道底座上部臺(tái)階設(shè)有環(huán)形密封槽，靶材底柱底部緊壓密封槽內(nèi)的密封圈，形成與冷卻水通道底座的有效密封；上部不銹鋼圓筒側(cè)壁開有一臺(tái)階形雙孔，外孔內(nèi)徑大于內(nèi)孔內(nèi)徑，該臺(tái)階形雙孔作為出水管安裝孔，出水管和外孔形成緊密結(jié)合，出水管外徑和外孔內(nèi)徑一致，出水管內(nèi)徑和內(nèi)孔內(nèi)徑一致，出水管底部與雙孔臺(tái)階接觸，雙孔離下部的圓柱體上部有ー距離；下部的圓柱體中心開有一臺(tái)階形三孔，上孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道外徑一致，中孔內(nèi)徑與冷卻水進(jìn)水管道內(nèi)徑一致，上孔與中孔形成一臺(tái)階，冷卻水進(jìn)水管道底部與該臺(tái)階接觸連接；下孔內(nèi)徑大于中孔內(nèi)徑，下孔與中孔形成臺(tái)階形孔，該臺(tái)階形孔作為進(jìn)水管安裝孔，進(jìn)水管和下孔形成緊密結(jié)合，進(jìn)水管外徑和下孔內(nèi)徑一致，進(jìn)水管內(nèi)徑和中孔內(nèi)徑一致或大于中孔，進(jìn)水管底部與下孔與中孔之間的臺(tái)階接觸連接；上部的不銹鋼圓筒和下部的圓柱體的長度根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，冷卻水通道底座、靶材底柱與冷卻水進(jìn)水管道之間形成冷卻水通道底部儲(chǔ)水腔，整個(gè)離子鍍槍的冷卻水從冷卻水通道底座底部進(jìn)水管流入，從冷卻水通道底座側(cè)壁出水管流出，形成對(duì)離子鍍槍的有效冷卻。
10.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍，其特征在干，電磁線圈圍套在靶材底座后端的靶材底柱絕緣套周圍，與離子鍍槍底盤之間通過一絕緣環(huán)接觸；電磁線圈由漆包線繞制在線圈骨架上，電磁線圈內(nèi)外通過絕緣保護(hù)；電磁線圈通直流電或交變電流，通過電壓調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過交變頻率調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的變化頻率； 交變流電形式為頻率可調(diào)的直流偏置三角波、鋸齒波、半正弦波、正弦波或其他形式的交變電流，交變電流電壓幅度可調(diào)，偏置電流電壓幅度可調(diào)；交流電發(fā)生電源采用數(shù)字合成任意波信號(hào)發(fā)生器和功率放大器組成，或電晶體放大方式，或PWM脈寬調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)；交流電發(fā)生電源實(shí)現(xiàn)多種波形、實(shí)現(xiàn)高低頻不同頻段變頻控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及表面防護(hù)涂層制備領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)構(gòu)緊湊的特種多功能離子鍍槍。本發(fā)明靶材安裝在靶材底座上，通過靶材底座冷卻銅板間接冷卻；靶材底座內(nèi)部通過冷卻通道隔板形成上下冷卻水通道；靶材底座安裝在細(xì)長型的靶材底柱上，電磁線圈圍套在靶材底座后的靶材底柱周圍；靶材底柱底部安裝冷卻水通道底座，與冷卻水管相連接；電源接頭端子安裝在靶材底柱上；離子鍍槍底盤通過絕緣套與靶材底柱安裝，離子鍍槍裝置通過離子鍍槍底盤的安裝孔與真空室連接安裝。本發(fā)明用以改善傳統(tǒng)電弧離子鍍弧源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適應(yīng)性差、功能單一、難以實(shí)現(xiàn)特殊鍍膜需求、操作復(fù)雜、靶材更換難度大、位置可調(diào)性差、等離子體空缺區(qū)域大的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C14/32GK102953034SQ20121043093
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者郎文昌 申請(qǐng)人:溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院