点弧和柱弧真空镀膜方法技术

本发明专利技术公开了一种点弧和柱弧真空镀膜方法。它包括如下步骤：１）真空离子镀膜设备抽真空；２）离子清洗；３）主弧轰击；４）镀底膜过渡层；５）镀结合膜层；６）镀化合物膜层；７）镀光亮层；８）降温。本发明专利技术采用阴极多金属多点点电弧和中心阴极旋转柱弧相结合的应用技术。利用点弧膜层沉积速率高、成本低和柱弧的镀膜的均匀性、粒子沉积细腻、结合密度高，结合力强，表面光亮度好的优点，达到（１）改善了膜层的致密度和表面光洁度，使膜层更细更致密和膜层光亮；（２）均匀提高了膜层的耐腐蚀能力；（３）减少或抑制液滴的产生和提高了抗氧化性能；（４）降低了生产成本，大大提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镀膜方法，尤其涉及一种点弧和柱弧真空离子镀膜方法。
技术介绍
真空离子镀膜法(PVD)作为一种完全环保的薄膜技术，具有硬度高、耐磨性能好、膜层稳定、色泽丰富、摩擦系数低等优点，有很好的应用开发前景。目前真空离子镀膜法(PVD)有以下二种点弧真空离子镀膜法(即传统的小阴极电弧源技术)具有反应离子镀膜工艺稳定，膜层沉积速率高，设备技术简单，采用多个小弧源可以满足大尺寸工件和批量生产，生产成本低。但点弧工艺的阴极电弧源会蒸发出微米级的微液滴，这些微液滴使得膜层的致密性降低，更进一步恶化了耐腐蚀性能。柱弧(柱状阴极电弧源)，在保持点弧的优点外，还具有改善了大尺寸工件镀膜的均匀性、粒子沉积细腻；降低了等离子体密度，也有利于镀制温度敏感的工件；大大降低了微液滴的数量和大小，从而改善了膜层的致密度和表面光洁度。但沉积速率慢，镀膜时间长生产成本过高，生产效率低(多用于航空工业)。
技术实现思路
本专利技术的目的一种点弧和柱弧真空离子镀膜方法。包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0-4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0-3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300-500mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0-2.0×10-1Pa，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压300-400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100-150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30-35秒，循环4-6次；4)镀底膜过渡层选用钛靶、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250-220mm3/s，真空比80-90％，真空度为4.5-3.0×10-1Pa，电流为200-220A，偏压150-200V，镀底膜时间为3-5分钟。5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250-220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为5-6分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0-4.0×10-1Pa，真空比80-90％，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压130-180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气50-190mm3/s，氩气150-100mm3/s，乙炔或甲烷5-50mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6-8分钟；7)镀光亮层真空度为2.0-4.0×10-1Pa，电流为70-90A，偏压150-200V，使用氧气作为气源，进气量80-100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5-1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5-6分钟。本专利技术具有的有益效果本专利技术采用阴极多金属多点点电弧和中心阴极旋转柱弧相结合的应用技术。利用点弧膜层沉积速率高、成本低和柱弧的镀膜的均匀性、粒子沉积细腻、结合密度高，结合力强，表面光亮度好的优点，达到(1)改善了膜层的致密度和表面光洁度，使膜层更细更致密和膜层光亮；(2)均匀提高了膜层的耐腐蚀能力；(3)减少或抑制液滴的产生和提高了抗氧化性能；(4)降低了生产成本，大大提高了生产效率。本专利技术为了改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨、耐腐蚀、延长使用寿命，这方面主要应用在五金行业的各个领域，如门窗、五金、锁具、卫浴等行业。具体实施例方式本专利技术的工艺流程为装炉→启动→抽真空→离子清洗→主弧轰击→底膜过渡层→结合膜层→化合物膜层→光亮层→降温→出炉真空离子镀膜设备工作原理为被镀工件进入到镀膜设备的真空腔体里，经过高压电离的气体(如氩、氮)离子在强电场及强磁场的作用下，产生高速运动，轰击靶材表面，激发出的金属离子附着在被镀工件表面，形成一层镀膜。该专利技术在现有多弧真空离子镀膜设备中增加了中心阴极旋转柱弧，传统的小阴极电弧源(点弧)和柱状阴极电弧源(柱弧)并存，在不同的工步中采用不同的弧源，采用现有设备的工作原理，把点弧和柱弧的镀膜法有机的结合起来使用，达到以上所述的有益效果。工艺要求如下1.一种，其特征在于包括如下步骤1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0-4.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压(电压)从100V上升为500V，偏压100V时真空比(真空度与偏压之比)为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0-3.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300-500mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0-2.0×10-1Pa，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压300-400V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100-150mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30-35秒，循环4-6次；4)镀底膜过渡层选用钛靶、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250-220mm3/s，真空比80-90％，真空度为4.5-3.0×10-1Pa，电流为200-220A，偏压150-200V，镀底膜时间为3-5分钟。5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量250-220mm3/s，点弧、柱弧同时镀结合膜层，并且可按产品的L、a、b值要求调整进气量。镀结合膜层时间为5-6分钟；6)镀化合物膜层真空度3.0-4.0×10-1Pa，真空比80-90％，柱弧电流为200-250A，点弧电流为70-90A，偏压130-180V，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气50-190mm3/s，氩气150-100mm3/s，乙炔或甲烷5-50mm3/s，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为6-8分钟；7)镀光亮层真空度为2.0-4.0×10-1Pa，电流为70-90A，偏压150-200V，使用氧气作为气源，进气量80-100mm3/s，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为0.5-1分钟；8)降温用氩气或氮气降温，降温时间5-6分钟。实施例1BN产品1)真空离子镀膜设备抽真空真空镀为8.0×10-3Pa；2)离子清洗工件偏压从100V上升为500V，偏压100V时真空比为10％、500V时真空比为90％，电流从70A开始至90A，真空度为2.0×10Pa，使用氩气、氮气作为气源，进气量300mm3/s，进行离子清洗5-8分钟；3)主弧轰击在真空度为5.0×10-1Pa，柱弧电流为200A，点弧电流为70A，偏压300V时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量100mm3/s，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次30秒，循环4次；4)镀底膜过渡层选用铬靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量250mm3/s，真空比80％，真空度为4.5×10-1Pa，电流为200A，偏压150V，镀底膜时间为3分钟。5)镀结合膜层真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点弧和柱弧真空镀膜方法，其特征在于包括如下步骤：１）真空离子镀膜设备抽真空：真空镀为８．０－４．０×１０↑［－３］Ｐａ；２）离子清洗：工件偏压从１００Ｖ上升为５００Ｖ，偏压１００Ｖ时真空比为１０％、５００Ｖ时真空比为９０ ％，电流从７０Ａ开始至９０Ａ，真空度为２．０－３．０×１０Ｐａ，使用氩气、氮气作为气源，进气量３００－５００ｍｍ↑［３］／ｓ，进行离子清洗５－８分钟；３）主弧轰击：在真空度为５．０－２．０×１０↑［－１］Ｐａ，柱弧电流为２００－２５ ０Ａ，点弧电流为７０－９０Ａ，偏压３００－４００Ｖ时开始主弧轰击，使用氢气作为气源，进气量１００－１５０ｍｍ↑［３］／ｓ，先柱弧轰击，后点弧轰击，柱弧轰击与点弧轰击交叉进行，每次３０－３５秒，循环４－６次；４）镀底膜过渡层：选用钛靶 、铬靶、锆靶为靶材，用柱弧镀底膜过渡层，使用氩气、氮气作为气源，进气量２５０－２２０ｍｍ↑［３］／ｓ，真空比８０－９０％，真空度为４．５－３．０×１０↑［－１］Ｐａ，电流为２００－２２０Ａ，偏压１５０－２００Ｖ，镀底膜时间为３－５分钟； ５）镀结合膜层：真空度、真空比、电流、偏压不变，采用锆靶，使用氮气、氩气作为气源，进气量２５０－２２０ｍｍ↑［３］／ｓ，点弧、柱弧同时镀结合膜层，镀结合膜层时间为５－６分钟；６）镀化合物膜层：真空度３．０－４．０×１０↑［－１］ Ｐａ，真空比８０－９０％，柱弧电流为２００－２５０Ａ，点弧电流为７０－９０Ａ，偏压１３０－１８０Ｖ，采用锆靶或铬靶，使用氩气、氮气、乙炔或甲烷作为气源，进气量氮气５０－１９０ｍｍ↑［３］／ｓ，氩气１５０－１００ｍｍ↑［３］／ｓ，乙炔或甲烷５－５０ｍｍ↑［３］／ｓ，点弧、柱弧同时镀化合物膜层，镀化合物膜层时间为６－８分钟；７）镀光亮层：真空度为２．０－４．０×１０↑［－１］Ｐａ，电流为７０－９０Ａ，偏压１５０－２００Ｖ，使用氧气作为气源，进气量８０－１００ｍｍ↑［３］／ ｓ，用柱弧镀光亮层，镀光亮层时间为０．５－１分钟；８）降温：用氩气或氮气降温，降温时间５－６分钟。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟弟，张伯良，
申请(专利权)人：杭州泛亚水暖器材有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]