移动式镀覆系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种事实上使用任何已知或现有的用于涂敷或镀覆的沉积技术进行镀覆工艺的示范性的移动式镀覆系统和方法。该移动式镀覆系统可包括位于移动式储存箱中的真空室、外部真空泵和控制外部真空泵的一部分或全部操作的控制部件。在移动式镀覆系统的运送途中，外部真空泵位于移动式储存箱中，而当该移动式镀覆系统在固定了以及运转过程中时，外部真空泵位于移动式储存箱之外。该外部真空泵可以安装在滑轨上，并且在操作中，该外部真空泵与真空室相连，以助于在真空室中产生所需压力。该外部真空泵使用柔性管件与真空室相连，以减少和／或消除任何由于外部真空泵运转从而在真空室内部和移动式储存箱内部引起的机械振动。本发明专利技术提供了一种使用移动式镀覆系统的示范性的方法，其包括将移动式镀覆系统安装在所需的镀覆位置，将外部真空泵从移动式等离子镀覆系统的移动式储存箱的内部移出，并使用柔性管件将该外部真空泵与位于移动式等离子镀覆系统的移动式储存箱内的真空室相连。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请与本申请相关的有美国专利申请系列号为09/427775的名称为“等离子镀覆系统和方法”的申请，其申请日为1999年10月26日，专利技术人为Jerry D.Kidd、Craig D.Harrington和Daniel N.Hopkins，以及美国专利申请系列号为09/578166的名称为“可配置真空系统和方法”的申请，其申请日为2000年5月22日，专利技术人为Jerry D.Kidd、CraigD.Harrington和Daniel N.Hopkins。例如，许多这样的沉积技术需要昂贵、庞大且复杂的真空系统，以将真空度设定并维持在指定的工作压力。这样的真空系统通常可包括真空室，可用作低真空前级真空泵的机械真空泵，次级真空泵如扩散泵、低温泵和/或涡轮分子泵，和复杂的压力计如离子真空计。这些真空系统往往需要复杂的管道和不会泄漏的管路布置，以便能保持和持续精确的所需工作压力和参数。由于接口问题和真空泵运转引起机械振动，使得这样复杂的管道和管路在管道转弯处或管道接口处尤其易于渗漏。一些或所有的真空泵如扩散泵可能还需要大型且复杂的冷却系统，这些冷却系统在真空泵运转之前和运转期间往往使用数百或数千加仑的冷却循环水。这可能需要大型和庞大的水冷系统，包括大型蓄水池和用于冷却大型蓄水池中的水的制冷系统。因为沉积技术涉及这样大型、昂贵且复杂的系统、设备和机器，这样的系统通常必须永久安装在一个场所。当大型零件或部件如那些重达数百或数千磅的零件或部件、或者是庞大的或难以装运的零件或部件需要使用沉积技术之一来进行涂敷或镀覆时，大概唯一的选择是在这样的大型或庞大的部件之上或附近处永久安装这样的系统。这允许这样的大型和庞大的部件只移动短的距离来进行涂敷或镀覆。令人遗憾的是，由于这种选择花费高，成本上往往不允许。高的开支不仅包括取得不动产和设备的成本、安装这样复杂系统的成本，还包括保养设备和聘用成功操作和维护这种系统所需的专业人员的成本。设计沉积技术系统也存在问题。所有这类的系统需要定制设计，以满足特殊需要和适应安装环境。包罗万象的沉积技术系统是不存在的。正如已经说明的那样，沉积技术系统的设计、安装、操作和维修复杂并且昂贵，因此使用沉积技术涂敷或镀覆大型和庞大的部件往往是不可能的，尽管这种大型和庞大的部件可能会从这样的沉积技术所带来的显著优点中大大受益。有时候，某些部件或零件的有效性如此关键，从安全和/或财务的观点来看，不管发货延迟或货物遗失的风险如何小，也是个太大的风险，尽管通过涂敷或镀覆能获得显著的优点。例如，核电站中使用的反应堆容器盖螺柱(head stud)如此重要和独特，因此在工厂停歇期间如核电站在大约每两年左右发生的燃料重新加载期间，发货延迟或货物遗失的风险大得难以承受。例如，由于滞延而不能运转，核电站每天可能损失几十万乃至数百万美元。因此，某些部件或零件如此重要，以至于它们决不会被装运到另一个地方去使用沉积技术进行镀覆或涂敷，尽管通过这样的沉积技术可能获得显著的优点。根据本专利技术的一个方面，提供了一种施行镀覆工艺的移动式镀覆系统。该移动式镀覆系统包括位于移动式储存箱中的真空室、外部真空泵和控制外部真空泵的某些或所有的操作的控制元件。当运送移动式镀覆系统时，外部真空泵置于移动式储存箱中，而当移动式镀覆系统被固定以及运转时，外部真空泵位于移动式储存箱之外。外部真空泵可以安装在滑轨上，运转时，外部真空泵与真空室连接，有助于在真空室中产生所需的压力。使用柔性管件将外部真空泵与真空室相连，以减少和/或消除由于外部真空泵运转从而在真空室内部和移动式储存箱内部引起的机械振动。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种使用移动式镀覆系统的方法，包括将移动式镀覆系统安装在所需的镀覆位置，将外部真空泵从移动式等离子镀覆系统的移动式储存箱内部移至外部，使用柔性管件将外部真空泵与位于移动式等离子镀覆系统的移动式储存箱内部的真空室相连。该方法也可包括将基底和沉积物质放置在真空室内，使用外部真空泵来设定真空室中所需的压力，用沉积物质镀覆基底。本专利技术提供了许多技术优点，包括能够在事实上任何所需地点应用进行涂敷和镀覆的成熟沉积技术、系统、设备和机器，这显著增加了这样的重要技术的可利用性。本专利技术的另一个技术优点包括能够将沉积技术的涂敷或镀覆应用于大型的和庞大的不能或不能轻易被运送的部件和零件，而不会带来显著的设计、操作和保养使用沉积技术的复杂系统的费用。本专利技术的又一个技术优点包括能够涂敷或镀覆使命重大的部件如核电站使用的反应堆容器盖螺柱。因为本专利技术允许在客户处使用沉积技术，因此消除了由于可能的发货延迟或货物遗失造成的无法接受的风险。本专利技术的另一个技术优点包括能够削减或省去甚至是较小的部件和零件或非关键性零件的运输费用，并省去了设计、操作和保养使用沉积技术的复杂系统的大笔费用和成本。这显著降低了总成本。本专利技术还有一个技术优点，包括能够在移动式腔室之外运行嘈杂的机械真空泵，如机械低真空前级真空泵，从而减少了机械振动，增加了移动式镀覆系统的运行可靠性。另一个技术优点包括能够在移动式镀覆系统的移动式储存箱内使用成熟的冷却系统如水冷系统。还有一个技术优点包括能够使用成熟的沉积技术，而不会产生或遗留任何有害的废弃副产物。这很有意义。从以下的附图、说明书和权利要求书中，本领域的专业人员很容易想见本专利技术的其它技术优点。现在参照下面的简要说明、并结合附图和专利技术详述部分的说明来更全面地理解本专利技术及其优点，其中同样的数字标记代表同样的零件附图说明图1是说明根据本专利技术的一个实施方案的可用于镀覆材料的等离子镀覆系统示意图；图2是等离子镀覆系统的真空室顶视图，描绘了平台为转台的一个实施方案；图3是说明根据本专利技术的一个实施方案的丝极周围的等离子体形成并分散到等离子镀覆基底的侧视图；图4是表示包括底层、过渡层和工作层的沉积层的剖视图；图5是说明根据本专利技术的一个实施方案的等离子镀覆方法的流程图；图6是说明根据本专利技术的一个实施方案的使用本专利技术的系统的背溅射方法的流程图；图7是根据本专利技术的一个实施方案的移动式镀覆系统的顶视图；图8是说明外部真空泵与移动式镀覆系统的真空室之间的连接的侧视图；和图9是说明使用根据本专利技术的一个实施方案的移动式镀覆系统的方法的流程图。专利技术详述首先应该理解尽管在下面说明了本专利技术的示范性实施方案，本专利技术还可以使用许多无论是目前已知的或是现有的技术来实施。本专利技术决不应受限于示范性实施例、附图和下面说明的方法，包括在此说明和描述的示范性设计和装置。首先，以下结合图1-6来详细说明等离子镀覆系统和方法。图1-6说明了一种使用移动式镀覆系统和方法的沉积技术。最后，结合图7-9来详细说明移动式镀覆系统和方法的一种实施方案，该实施方案示范了结合前面的图1-6详述的沉积技术的等离子镀覆系统类型。图1是说明根据本专利技术的实施方案的可用于镀覆各种材料的等离子镀覆系统10的示意图。系统10包括了用于支撑等离子镀覆真空室14内基底12的各种设备。一旦达到了合适的工作参数和条件，丝极16和丝极18提供的沉积物质可被蒸发或汽化，形成等离子体。等离子体通常含有沉积物质的正离子，并会被吸引到基底12上形成沉积层。等离子体可以想像为围绕或邻近基底12的离子云。等离子体通常在从丝极16和丝极18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于施行镀覆工艺的移动式镀覆系统，其包括：移动式储存箱；位于移动式储存箱中的真空室；外部真空泵，其可操作地在运送移动式镀覆系统的途中置于移动式储存箱内，而在移动式镀覆系统被固定以及运转过程中置于移动式储存箱之外进行工作，该外部真空泵通过柔性管件可操作地与真空室相连，以助于在真空室内产生所需的压力；和可控制该外部真空泵的控制元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2000-5-22 09/576,6401.一种用于施行镀覆工艺的移动式镀覆系统，其包括移动式储存箱；位于移动式储存箱中的真空室；外部真空泵，其可操作地在运送移动式镀覆系统的途中置于移动式储存箱内，而在移动式镀覆系统被固定以及运转过程中置于移动式储存箱之外进行工作，该外部真空泵通过柔性管件可操作地与真空室相连，以助于在真空室内产生所需的压力；和可控制该外部真空泵的控制元件。2.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中移动式储存箱为拖车。3.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中移动式储存箱为货箱。4.根据权利要求3的移动式镀覆系统，其中货箱为海/陆两用货箱。5.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中移动式储存箱为卡车货厢。6.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中外部真空泵安装在滑轨上。7.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中外部真空泵为机械泵。8.根据权利要求1的移动式镀覆系统，其中外部真空泵包括低真空泵和前级真空泵。9.根据权利要求8的移动式镀覆系统，其中低真空泵为使用第一柔性管件与真空室相连的机械泵，前级真空泵为通过第二柔性管件与真空室相连的机械泵。10.根据权利要求8的移动式镀覆系统，其中低真空泵和前级真空泵安装在滑轨上。11.根据权利要求1的移动式镀覆系统，还包括可操作地与真空室相连并有助于在真空室内产生所需压力的内部真空泵，和其中的可操作地控制该内部真空泵的控制元件。12.根据权利要求11的移动式镀覆系统，其中外部真空泵包括低真空泵和前级真空泵，该低真空泵使用第一柔性管件与真空室相连，而该前级真空泵通过第二柔性管件和内部真空泵与真空室相连。13.根据权利要求11的移动式镀覆系统，其中内部真空泵为扩散泵。14.根据权利要求11的移动式镀覆系统，还包括用于可操作地冷却内部真空泵的冷却系统。15.根据权利要求14的移动式镀覆系统，其中冷却系统为水冷系统，该冷却系统包括可操作地产生冷却水并向内部真空泵提供用于冷却的冷却水的冷却器；和可操作地接收并储存来自内部真空泵的温水、并向冷却器提供这种温水的水箱。16.根据权利要求1的移动式镀覆系统，还包括可操作地设于真空室内并支撑着被镀覆基底的平台；真空室内与平台相应的可操作地装载沉积物质的丝极；和配套设备，该配套设备包括在基底上可操作地产生所需电压的直流电源；在基底上可操作地产生所需功率的射频信号的射频发射器；和在丝极上可操作地产生所需电流的丝极电源控制元件，以及其中可操作地控制直流电源、射频发射器和丝极电源控制元件的控制元件。17.根据权利要求16的移动式镀覆系统，其中平...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里D基德，克雷格D哈林顿，丹尼尔N霍普金斯，
申请(专利权)人：基础资源有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]