一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺，包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件，翻转组件套装在真空腔室上可实现上下料时的真空腔室的翻转，真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件，阴极组件通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件，通过利用一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极在真空下的磁控溅射、电弧离子镀对管件内壁进行硬质涂层的沉积。本发明专利技术采用可翻转的真空腔室及替换性的阴极组件，实现对部分具有高要求的管件内壁进行涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺
本专利技术涉及薄膜与涂层制备领域，具体的说一种利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质涂层的真空镀膜装置以及生产工艺。
技术介绍
高速运动的物体对管道内壁有很大的摩擦磨损、腐蚀、高温氧化等各种复杂工作状态的影响，管件寿命受到很大的影响，对于一些特殊行业（核工业管道、电力厂管道、油气输送管道、军工军事炮管、导弹弹道）管路内壁不断的损害，一方面造成安全隐患，另一方面管路设备的维护保养费用也是一个很大的花费。对管件内壁进行表面改性及强化能够可满足管件在复杂恶劣环境下的使用。对于管件内壁改性，最开始主要是应用电镀及化学镀，众所周知电镀及化学镀内的化学品，不仅污染环境，而且电镀、化学镀沉积的涂层基本为金属铬、镍，对于管件内壁的表面强化效果增加不大；而通过热处理、等离子渗氮、渗碳、化学气相沉积等工艺，对于管件的加工温度比较高，很容易造成管件的退火；常规的物理气相沉积很难实现线径小的管件内壁镀膜；而现阶段所使用的激光熔覆及热喷涂技术对于线径很小的管件来说，同样其均匀性很差，涂层质量较差。最近几年，有人提出利用真空环境下的激光辐照线材、棒材，蒸发镀膜实现管件、深孔内壁镀膜，本技术方案虽然从技术角度来说没有问题，但蒸发镀沉积获得的涂层结合力差，并不能很好的在管件内壁形成可满足实际应用的涂层。工业化应用最为广泛的物理气相沉积方法为磁控溅射及电弧离子镀，其中磁控溅射主要是通过磁场对辉光放电过程中电子产生影响，电子运动过程中与气体发生碰撞并离化气体。离化的气体碰撞阴极靶材，靶材原子能量堆积后溢出表面，并沉积在基材上。电弧离子镀是利用弧光放电过程中的弧斑的高温使靶材蒸发，在磁场的作用下，通过电子、原子及离子间的相互作用，形成的高离化的等离子体受电场作用沉积在基材表面。磁控溅射及电弧离子镀沉积的硬质涂层各有千秋，但都可满足常规的工模具表面涂层的处理；对于深孔或管件来说。等离子体的密度纵向分布一方面均匀性差，另一方面相对于较大的孔深比来说，磁控溅射、电弧离子镀都很难实现长管件内表面及深孔的表面改性。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术在于提供一种管件内壁真空镀膜装置，通过利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质（热障）涂层的真空镀膜装置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种管件内壁真空镀膜装置，其特征为：其包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件；所述翻转组件包括装配有翻转电机的工作台，套装在真空腔室上，通过电机实现真空腔室上下料时的水平与竖直转换，实现上下料、阴极冷却；真空腔室为管状长腔，并通过上下盖板实现真空密封；真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件；阴极组件包括可多次重复加工使用的一次性铜管加工靶料的阴极靶管及上下进出水接头，其可通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件；真空腔室上预留有加热筒外接线路接口、管件偏压外接线接口、真空测量接口、抽气口、电弧放电引弧安装口及便于拆卸安装内部线路的方便门，真空腔室上盖板上有工艺气体进气口，真空抽气口位于下盖板侧，便于工艺气体的均匀分布；通过将一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极套装在待镀管件内部，利用辉光放电或弧光放电过程在真空状态下的通过磁靴组件实现磁控溅射、电弧离子镀，从而对管件内壁进行硬质涂层的沉积。本专利技术进一步设置为：所述的真空腔室的抽气口与管件台的抽气预留口同轴心，管件台上有周向抽气气孔；真空腔室预留的方便门与管件台上外接部件预留口同轴心。本专利技术进一步设置为：所述的管件台通过螺纹禁锢套装在真空腔室内，并通过陶瓷绝缘组件实现与真空腔室之间的电位悬浮。本专利技术进一步设置为：所述的阴极靶管为内径为10mm以上的铜管外套装靶料。本专利技术进一步设置为：所述的阴极靶管的铜管为通管，铜管在真空腔室外上下套接水管接头。本专利技术进一步设置为：所述的磁靴组件通过阴极靶管的上出水口进入阴极靶管。本专利技术进一步设置为：所述的阴极靶管上的待镀材料包括钛、铬、钨和铝。本专利技术进一步设置为：还包括管件台，管件台通过卡位及螺栓禁锢待镀管件，管件台上套装固定具有悬浮电位的加热筒，加热筒的外接线路将通过真空腔室上的方便门处预留的外接线路接口与真空腔室外连接。本专利技术还公开了一种管件内壁镀真空镀膜装置的生产工艺，用以解决长管件和孔的内壁改性，包括如下步骤：步骤一、通过翻转组件将整个真空腔室转至水平位置，拆解上下盖板，更换阴极靶管，并装配管件台上的待镀管件及加热筒，并打开方便门将管件台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件将整个真空腔室转至竖直位置，接好抽气系统快拆管路，抽取至真空本底真空（小于6×10-3Pa），加热温度至300-700度，随后可对管件的内壁进行清洗，其清洗过程包括以下几种方法：方法一：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，管件台上施加负电100-300V，辉光放电清洗管件内壁；方法二：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，阴极靶面进行磁控溅射，管件台上施加负电600-1000V，利用溅射的高能金属粒子及气体离子清洗管件内壁；方法三：冲入工艺气体至0.1-5Pa，阴极柱弧源受引弧装置引弧，电压10-40V，电流50-100A，管件台上施加600-1000V负偏压，利用高能金属离子清洗管件内壁；方法四：冲入工艺气体至1-10pa，管件台施加负电600-1000v，管件台空心阴极辉光放电清洗管件内壁；步骤二、待清洗完毕后，按照磁控溅射或电弧离子镀沉积陶瓷/金属陶瓷硬质涂层/热障涂层工艺。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用翻转易拆解的真空腔室实现管件内壁镀，极大的提高了管件内壁进行沉积的生产效率；同时利用可多次重复加工的铜管加工待镀材料的阴极靶管内孔直接水冷，并利用重力升降式、旋转搅我拌式磁靴控制放电过程中的电子运动轨迹，并利用绝缘组件实现管件台的施加偏压，利用电场作用，加速磁控溅射及电弧离子镀中的沉积粒子以高能沉积在管件内壁上；本专利技术通过利用可多次重复加工使用的铜管加工待镀材料的阴极靶管套装直接在待镀管件内，并铜管真空抽气系统获得高真空后，利用辉光放电或弧光放电将阴极靶管上的待镀材料沉积在管件内壁上，实现管件内壁上的均匀沉积。附图说明图1为本专利技术的外部结构示意图；图2为体现抽气口的结构示意图；图3为体现进气口的示意图；图4为图3的A处放大图；图5为上盖板的结构示意图；图6为旋转重力锤升降式磁靴组件的结构示意图；图7为旋转搅拌式磁靴组的结构示意图；图8为水平放置的磁铁的磁场模拟图；图9为竖直放置的磁组的磁场模拟题；图10为环形单组磁组的磁场模拟图；图11为环形多组磁组的磁场模拟图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的具体实施做进一步描述，但本专利技术并不局限于此。本专利技术为管件内壁真空镀膜装置，包括可重复加工使用的一次性铜管加工靶材的阴极靶管及相应的待镀管件夹装、加热组件及相对应的真空腔室13；对于部分附属结构（翻转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管件内壁真空镀膜装置，其特征为：其包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件；所述翻转组件包括装配有翻转电机的工作台，套装在真空腔室上，通过电机实现真空腔室上下料时的水平与竖直转换，实现上下料、阴极冷却；真空腔室为管状长腔，并通过上下盖板实现真空密封；真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件；阴极组件包括可多次重复加工使用的一次性铜管加工靶料的阴极靶管及上下进出水接头，其可通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件；真空腔室上预留有加热筒外接线路接口、管件偏压外接线接口、真空测量接口、抽气口、电弧放电引弧安装口及便于拆卸安装内部线路的方便门，真空腔室上盖板上有工艺气体进气口，真空抽气口位于下盖板侧，便于工艺气体的均匀分布；通过将一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极套装在待镀管件内部，利用辉光放电或弧光放电过程在真空状态下的通过磁靴组件实现磁控溅射、电弧离子镀，从而对管件内壁进行硬质涂层的沉积。

【技术特征摘要】
1.一种管件内壁真空镀膜装置，其特征为：其包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件；所述翻转组件包括装配有翻转电机的工作台，套装在真空腔室上，通过电机实现真空腔室上下料时的水平与竖直转换，实现上下料、阴极冷却；真空腔室为管状长腔，并通过上下盖板实现真空密封；真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件；阴极组件包括可多次重复加工使用的一次性铜管加工靶料的阴极靶管及上下进出水接头，其可通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件；真空腔室上预留有加热筒外接线路接口、管件偏压外接线接口、真空测量接口、抽气口、电弧放电引弧安装口及便于拆卸安装内部线路的方便门，真空腔室上盖板上有工艺气体进气口，真空抽气口位于下盖板侧，便于工艺气体的均匀分布；通过将一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极套装在待镀管件内部，利用辉光放电或弧光放电过程在真空状态下的通过磁靴组件实现磁控溅射、电弧离子镀，从而对管件内壁进行硬质涂层的沉积。2.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的真空腔室的抽气口与管件台的抽气预留口同轴心，管件台上有周向抽气气孔；真空腔室预留的方便门与管件台上外接部件预留口同轴心。3.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的管件台通过螺纹禁锢套装在真空腔室内，并通过陶瓷绝缘组件实现与真空腔室之间的电位悬浮。4.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管为内径为10mm以上的铜管外套装靶料。5.根据权利要求4所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管的铜管为通管，铜管在真空腔室外上下套接水管接头。6.根据权利要求5所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的磁靴组件通过阴极靶管的上出水口进入阴极靶管。7.根据权利要求4所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管上的待镀材料包括钛、铬、钨和铝及合金。8.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：还包括管件台，管件台通过卡位...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎文昌，王向红，刘伟，黄志宏，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33