The invention discloses a vacuum reactive magnetron sputtering coating device for the inner cavity of an engine cylinder sleeve, which comprises a vacuum sputtering chamber, a cylinder sleeve support, a magnetic controlled cathode structure and a motion control mechanism. The cylinder sleeve support is fixed to the bottom of the vacuum sputtering chamber, and the motion control machine is installed at the top of the vacuum sputtering chamber. The internal surface of cylinder sleeve is coated on the inner surface of cylinder sleeve by vacuum reactive magnetron sputtering, so that the inner surface of cylinder sleeve has better resistance to high temperature and wear resistance; it can not only achieve full cover coating on the inner surface of cylinder sleeve, but also realize uniform coating.
【技术实现步骤摘要】
发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置及方法
本专利技术涉及真空镀膜
,更具体的说是涉及一种发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置及方法。
技术介绍
气缸套是汽车发动机的关键零件之一,气缸套内表面长期受高温高压燃气作用,并始终与活塞发生高速滑动摩擦;因此,必须提高其耐磨性及耐高温性;其内表面的耐磨性对气缸套寿命起决定性作用;迄今为止,为提高气缸套的耐磨性有很多方法,例如表面激光淬火处理、热喷镀等;但是,现有的处理方法均有一定的局限性,比如激光淬火处理为了确保润滑效果,并且需采用片状石墨铸铁,无法提高其强度;热喷镀喷镀的粒子比较粗糙,无法达到最优的耐磨效果;真空磁控溅射镀膜的原理是:电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子,电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子或分子沉积在基片上成膜;二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑兹力的影响,被束缚在靠近靶面的等离子体区域内,该区域内等离子体密度很高,二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动,该电子的运动路径很长,在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材,经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,远离靶材,最终沉积在基片上;利用此原理,就可以将需要镀膜的物体作为基板,选用不同的靶材实现金属表面的镀膜。反应磁控溅射是磁控溅射的一种方法,就是在溅射靶材时,通入一定的反应气体,如氧气、氮气等,使靶材材料与气体发生反应,通过反应沉积化合物薄膜。由于气缸套是内腔表面镀膜,与以往外表面镀膜的工件不同, ...
【技术保护点】
一种发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置,其特征在于,包括:真空溅射室、气缸套支座、磁控阴极结构和运动控制机构;所述气缸套支座固定于所述真空溅射室底部;所述运动控制机构安装于所述真空溅射室顶部,并与所述磁控阴极结构连接对其驱动;所述磁控阴极结构包括:溅射靶体、磁铁S极、磁铁N极、阴极座、绝缘板、外屏蔽罩、阴极支撑板、冷却水道、电极线;所述溅射靶体与所述阴极座一端固定密封连接,并且所述磁铁S极和所述磁铁N极均位于所述阴极座的圆柱空腔内;所述阴极座另一端通过所述绝缘板与所述阴极支撑板密封连接;所述外屏蔽罩与所述阴极支撑板边缘处连接,并将所述阴极座、所述磁铁N极、所述磁铁S极和所述溅射靶体罩于其内;所述冷却水道与所述阴极座空腔连通并形成回路;所述电极线与所述阴极座电性连接;所述运动控制机构包括:步进式电机、电机同步轮、传动同步带、空芯同步轮、运动管件、可伸缩金属波纹管和电机支架;其中所述电机支架固定在所述真空溅射室顶部的腔壁上,并将所述步进式电机固定;所述步进式电动机与所述电机同步轮传动连接,所述电机同步轮通过所述传动同步带与所述空芯同步轮传动连接;所述空芯同步轮设置有内螺纹,所述运动管 ...
【技术特征摘要】
1.一种发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置,其特征在于,包括:真空溅射室、气缸套支座、磁控阴极结构和运动控制机构;所述气缸套支座固定于所述真空溅射室底部;所述运动控制机构安装于所述真空溅射室顶部,并与所述磁控阴极结构连接对其驱动;所述磁控阴极结构包括:溅射靶体、磁铁S极、磁铁N极、阴极座、绝缘板、外屏蔽罩、阴极支撑板、冷却水道、电极线;所述溅射靶体与所述阴极座一端固定密封连接,并且所述磁铁S极和所述磁铁N极均位于所述阴极座的圆柱空腔内;所述阴极座另一端通过所述绝缘板与所述阴极支撑板密封连接;所述外屏蔽罩与所述阴极支撑板边缘处连接,并将所述阴极座、所述磁铁N极、所述磁铁S极和所述溅射靶体罩于其内;所述冷却水道与所述阴极座空腔连通并形成回路;所述电极线与所述阴极座电性连接;所述运动控制机构包括:步进式电机、电机同步轮、传动同步带、空芯同步轮、运动管件、可伸缩金属波纹管和电机支架;其中所述电机支架固定在所述真空溅射室顶部的腔壁上,并将所述步进式电机固定;所述步进式电动机与所述电机同步轮传动连接,所述电机同步轮通过所述传动同步带与所述空芯同步轮传动连接;所述空芯同步轮设置有内螺纹,所述运动管件设置有与所述空芯同步轮内螺纹匹配的外螺纹,所述空芯同步轮套设在所述运动管件外部,并通过螺纹连接;所述可伸缩金属波纹管两端均焊接法兰,所述可伸缩金属波纹管一端法兰与所述真空溅射室顶部腔壁相连,另一端法兰与所述阴极支撑板焊接,并且所述运动管件一端也与所述阴极支撑板连接;所述冷却水道和所述电极线均位于所述可伸缩金属波纹管内。2.根据权利要求1所述的一种发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置,其特征在于,所述真空溅射室设置有真空抽气口和反应气体进口。3.根据权利要求2所述的一种发动机气缸套内腔真空反应磁控溅射镀膜装置,其特征在于,所述磁铁N极为环形,所述磁铁S极为柱形,并且所述磁铁N极、所述磁铁S极、所述溅射靶体、所述阴极座构成闭合磁路;其中所述磁铁N极和所述磁铁S极采用永久磁铁,所述阴极座采用高饱和磁化强度材料制造。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔岸,郝裕兴,张睿,刘芳芳,陈宠,孙文龙,程普,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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