一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，包括真空腔体、供气系统、离子发生装置、支撑架、电源、磁场发生装置、真空泵、偏压电源和加热装置。其中，真空腔体为封闭腔体；供气系统用于向真空腔体提供工作气体和工艺气体，工作气体为惰性气体；离子发生装置包括空心阴极电子枪和辅助阳极；支撑架固定于真空腔体内；空心阴极电子枪与电源的负极电连接，辅助阳极与电源的正极电连接；磁场发生装置用于产生沿待涂层金属管轴线方向的磁场；真空泵与真空腔体相连；偏压电源与真空腔体相连；加热装置安装于真空腔体内。相比于现有技术，本发明专利技术适用范围大、离子沉积速度快，形成的涂层密度高、均匀性好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置
本专利技术涉及金属表面工程
，特别是涉及一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置。
技术介绍
现代工业生产中，管状零件广泛应用在建筑、装饰、机械、武器、航空航天、生物医学等行业中。管状零件主要应用于输送，传导，导向等工作，主要工作面为其内表面。工作过程中，管状零件会出现磨损、腐蚀、高温氧化的情况，影响其正常工作，对工业生产带来极大损失。因此，对管状零件来说，获得较好性能的内表面是有着非常重要的现实意义的。但由于经济性等因素，通过提高制造管状零件的整体材料性能在实际的生产中已不能满足需求。采用表面改性技术提高管状零件内表面性能是非常经济实用的途径。表面改性技术通常是在衬底表面涂覆一层硬度高、摩擦系数低、耐磨性能好的硬质涂层，以提高装置的抗冲击韧性和抗弯强度。现有技术中的硬质涂层分为金属化合物涂层和非金属化合物涂层，如金刚石薄膜涂层。现有技术在进行表面涂覆的过程中，通常是在金属管内形成真空环境进行涂层，对仪器的精密度和密封性要求较高，结构复杂，并且金属管规格与涂层装置规格需要保持一致，适用范围小；形成的反应物在通过等离子体鞘层进入到金属管内时容易受到阻碍，导致金属管内表面的形成的硬质涂层密度低、均匀性差。实现改善金属管内壁性能仍然是一个技术难题，具有较高的研究价值。因此，如何提供一种适用范围广，并且能够快速在大长径比金属管内形成密度高、均匀性强的硬质涂层的装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，旨在解决现有涂层装置适用范围小、离子沉积速度慢，并且形成的涂层密度低、均匀性差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术公开了一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，包括：真空腔体，所述真空腔体为封闭腔体；供气系统，所述供气系统用于向所述真空腔体提供工作气体和工艺气体，所述工作气体为惰性气体；离子发生装置，所述离子发生装置包括空心阴极电子枪和辅助阳极，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极均安装于所述真空腔体内，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极的中心均与待涂层金属管的轴线重合；支撑架，所述支撑架固定于所述真空腔体内，所述支撑架置于所述空心阴极电子枪和辅助阳极之间，所述支撑架用于支撑待涂层金属管；电源，所述空心阴极电子枪与所述电源的负极电连接，所述辅助阳极与所述电源的正极电连接，电源通电后用于使所述空心阴极电子枪产生辉光放电；磁场发生装置，所述磁场发生装置用于产生沿待涂层金属管轴线方向的磁场，使辉光放电产生的离子向待涂层金属管轴线方向移动而形成等离子体光柱；真空泵，所述真空泵与所述真空腔体相连；偏压电源，所述偏压电源与所述真空腔体相连，所述偏压电源用于在镀膜过程中为待涂层金属管提供负电压；加热装置，所述加热装置安装于所述真空腔体内。优选地，所述供气系统包括工作气体供应系统和工艺气体供应系统，所述工作气体供应系统包括工作气体罐，所述工作气体罐通过工作气体管路与所述空心阴极电子枪连通，所述工艺气体供应系统包括工艺气体罐、进气管道和气体喷头，所述工艺气体罐与所述进气管道通过工艺气体管路连通，所述进气管道固定于所述真空腔体内，所述进气管道与待涂层金属管的轴线平行，所述气体喷头与所述进气管道连通，所述气体喷头为多个，多个所述气体喷头沿所述进气管道长度方向均匀布置。优选地，所述进气管道为多个，多个所述进气管道以待涂层金属管的轴线为中心周向均匀布置。优选地，所述工作气体罐中的工作气体为Ar。优选地，所述工艺气体罐内为两个，两个所述工艺气体罐的工艺气体分别为C2H2、TMS。优选地，还包括磁控溅射靶，所述磁控溅射靶与待涂层金属管的轴线平行，所述磁控溅射靶为多个，多个所述磁控溅射靶以待涂层金属管的轴线为中心周向均匀布置，所述磁控溅射靶固定于所述真空腔体内且置于所述进气管道靠近所述真空腔体侧壁的一侧。优选地，所述磁控溅射靶的靶材为Gr。优选地，所述工艺气体罐中的工艺气体为N2。优选地，所述支撑架为U型，所述支撑架的开口方向朝向所述真空腔体的底面。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置包括真空腔体、供气系统、离子发生装置、支撑架、电源、磁场发生装置、真空泵、偏压电源和加热装置。空心阴极电子枪和辅助阳极的中心与待涂层金属管的轴线重合，通过磁场的聚集作用，可在空心阴极电子枪和辅助阳极之间形成工作气体等离子体光柱，并使等离子体光柱穿过待涂层金属管，工艺气体电离产生工艺气体离子，工艺气体离子受磁场的影响向等离子体光柱移动。涂层过程中，离子沉积速度快，并且能够在金属管内表面上形成密度高、均匀性好的硬质涂层。本涂层装置中，能够将不同规格型号的待涂层金属管放入真空腔体内进行涂层，适用范围广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实施例用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置的结构示意图；其中：1-真空腔体；2-空心阴极电子枪；3-待涂层金属管；4-偏压电源；5-磁场发生装置；6-辅助阳极；7-磁控溅射靶；8-真空泵；9-工作气体管路；10-工艺气体管路；11-支撑架。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1、如图1所示，本实施例提供一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，包括真空腔体1、供气系统、离子发生装置、支撑架11、电源、磁场发生装置5、真空泵8、偏压电源4和加热装置。其中，真空腔体1为封闭腔体；供气系统用于向真空腔体1提供工作气体和工艺气体，工作气体为惰性气体；离子发生装置包括空心阴极电子枪2和辅助阳极6，空心阴极电子枪2和辅助阳极6均安装于真空腔体1内，空心阴极电子枪2和辅助阳极6的中心均与待涂层金属管3的轴线重合；支撑架11固定于真空腔体1内，支撑架11置于空心阴极电子枪2和辅助阳极6之间，支撑架11用于支撑待涂层金属管3；空心阴极电子枪2与电源的负极电连接，辅助阳极6与电源的正极电连接，电源通电后用于使空心阴极电子枪2产生辉光放电；磁场发生装置5用于产生沿待涂层金属管3轴线方向的磁场，使辉光放电产生的离子向待涂层金属管3轴线方向移动而形成等离子体光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，其特征在于，包括：/n真空腔体，所述真空腔体为封闭腔体，在真空腔体内设有；/n供气系统，所述供气系统用于向所述真空腔体提供工作气体和工艺气体，所述工作气体为惰性气体；/n离子发生装置，所述离子发生装置包括空心阴极电子枪和辅助阳极，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极均安装于所述真空腔体内，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极的中心均与待涂层金属管的轴线重合；/n支撑架，所述支撑架固定于所述真空腔体内，所述支撑架置于所述空心阴极电子枪和辅助阳极之间，所述支撑架用于支撑待涂层金属管；/n电源，所述空心阴极电子枪与所述电源的负极电连接，所述辅助阳极与所述电源的正极电连接，电源通电后用于使所述空心阴极电子枪产生辉光放电；/n磁场发生装置，所述磁场发生装置用于产生沿待涂层金属管轴线方向的磁场，使辉光放电产生的离子向待涂层金属管轴线方向移动而形成等离子体光柱；/n真空泵，所述真空泵与所述真空腔体相连；/n偏压电源，所述偏压电源与所述真空腔体相连，所述偏压电源用于在镀膜过程中为待涂层金属管提供负电压；/n加热装置，所述加热装置安装于所述真空腔体内。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，其特征在于，包括：
真空腔体，所述真空腔体为封闭腔体，在真空腔体内设有；
供气系统，所述供气系统用于向所述真空腔体提供工作气体和工艺气体，所述工作气体为惰性气体；
离子发生装置，所述离子发生装置包括空心阴极电子枪和辅助阳极，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极均安装于所述真空腔体内，所述空心阴极电子枪和所述辅助阳极的中心均与待涂层金属管的轴线重合；
支撑架，所述支撑架固定于所述真空腔体内，所述支撑架置于所述空心阴极电子枪和辅助阳极之间，所述支撑架用于支撑待涂层金属管；
电源，所述空心阴极电子枪与所述电源的负极电连接，所述辅助阳极与所述电源的正极电连接，电源通电后用于使所述空心阴极电子枪产生辉光放电；
磁场发生装置，所述磁场发生装置用于产生沿待涂层金属管轴线方向的磁场，使辉光放电产生的离子向待涂层金属管轴线方向移动而形成等离子体光柱；
真空泵，所述真空泵与所述真空腔体相连；
偏压电源，所述偏压电源与所述真空腔体相连，所述偏压电源用于在镀膜过程中为待涂层金属管提供负电压；
加热装置，所述加热装置安装于所述真空腔体内。


2.根据权利要求1所述的用于在大长径比金属管内沉积硬质涂层的装置，其特征在于，所述供气系统包括工作气体供应系统和工艺气体供应系统，所述工作气体供应系统包括工作气体罐，所述工作气体罐通过工作气体管路与所述空心阴极电子枪连通，所述工艺气体供应系统包括工艺气体罐、进气管道和气体喷头，所述工艺气体罐与所述进气管道通过工艺气体管路连通，所述进气管道固定于...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭徽，康杰，裴延玲，宫声凯，李树索，张恒，
申请(专利权)人：北航四川西部国际创新港科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51