多元复合涂层的制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及复合涂层制备的技术领域，公开了一种多元复合涂层的制备装置，该装置包括：多个弧源，用于对多种靶材分别起弧对应产生多种等离子体，并使多种等离子体运动；磁场管道，用于通过磁场约束并均匀混合多种等离子体，并使其同时到达待加工基体的表面，该磁场管道的一端与对应的弧源连通；真空腔室，与磁场管道另一端连通，且待加工基体设置于真空腔室内，多种等离子体进入真空腔室内在偏压作用下撞击待加工基体表面形成多元复合涂层。本实用新型专利技术通过采用磁场混合技术，将多个纯金属靶材产生的等离子体进行均匀混合，并将这些等离子体加速撞击待加工基体表面形成多元合金涂层，实现了在低成本下制备性能稳定、成分均匀的涂层的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及复合涂层制备的
，尤其涉及多元复合涂层的制备装置。
技术介绍
据统计，现代机加工中，主要刀具材料是高速钢和硬质合金，占刀具总量的97％～98％，其中，涂层高速钢和涂层硬质合金的刀具所占比例逐年增加，未涂层刀具所占比例逐年下降，所以涂层刀具是当今国内外机加工主要发展的刀具之一，具有很大的发展前景。TiN、TiC和A12O3是使用最早的硬涂层材料，后来结合TiC和TiN两种材料优点，发展成TiCN涂层；然后又引入Al、Cr等金属元素，开发出AlTiN、AlCrN等二元合金涂层，并成功在市场上大批量使用；但随着现代加工技术的发展，对涂层的要求也越高，一元或者二元合金涂层已经不能满足刀具要求，需要获得强度硬度更高、红硬性更好、耐氧化性更强的涂层。因此，在二元合金涂层的基础上，进一步添加金属元素或者非金属元素，制备三元或者四元的复合涂层，可以显著提升涂层的性能。涂层行业采用纯金属靶材、镶嵌靶材和合金靶材制备涂层。其中，合金靶材的制造成本很高，镶嵌靶材成本较高，而纯金属靶材的制造成本最低。而多元复合涂层一般采用合金靶材或者镶嵌靶材制备。合金靶材采用熔炼法或者粉末冶金的办法制备，这两种办法均有不足之处，冶金法在熔炼的过程中容易产生成分偏析、气泡等缺陷，使得这类合金靶材的成分不均匀，且有杂质，而粉末冶金法制备的靶材是先将不同元素的金属粉末进行配比，然后采用球磨机这些粉末混合均匀，并经过压制烧结，形成合金靶材，靶材内部容易存在粉末偏聚、分布不均以及孔洞、不致密等缺陷。合金靶材采用多种元素组成，不同元素的熔点不一致，当合金靶材起弧后，熔点低的靶材容易熔化，形成液滴，不仅很难制备出与靶材成分比例一致的涂层产品，也因为液滴的产生而降低刀具的表面光洁度；另外合金靶材的制造成本高，特别是三元或者四元合金靶材，靶材成本显著增加，涂层企业难以承受。镶嵌靶材是将块状的纯金属靶材镶嵌在另一纯金属靶材中，通过控制镶嵌比例来控制涂层成分，虽然该办法的制造成本相对较低，但是由于各种元素没有均匀混合，制备的涂层成分不均匀，也困扰着该技术的运用。由于镶嵌靶材激发后，等离子体中各元素的含量与弧斑的运动位置相关，而弧斑运动位置与靶材的成分、形貌以及磁场相关，受多种因素的影响，弧斑的运动轨迹很难控制，因而采用镶嵌靶材制备的涂层，其成分存在波动。
技术实现思路
本技术的目的在于提供多元复合涂层的制备装置，旨在解决现有技术中，采用合金靶材和镶嵌靶材制备多元复合涂层存在涂层成分不均匀、性能不稳定，且生产成本较高的问题。本技术是这样实现的，多元复合涂层的制备装置，包括：多个弧源，用于对多种靶材分别起弧对应产生多种等离子体，并使多种所述等离子体运动；磁场管道，用于通过磁场约束并均匀混合多种所述等离子体，并使其同时到达待加工基体的表面，该磁场管道的一端与对应的弧源连通；真空腔室，与磁场管道另一端连通，且所述待加工基体设置于所述真空腔室内，多种所述等离子体进入真空腔室内在偏压作用下撞击所述待加工基体表面形成多元复合涂层。在一个实施例中，所述真空腔室为球形的腔体结构，多个所述弧源分布于所述真空腔室外壁上并与其连通。优选地，多个所述弧源的中心线相交形成有夹角，且相邻的两个所述弧源的中心线所形成的夹角大于0°且小于90°。优选地，所述靶材为纯金属靶材，且各个所述弧源上对应安装有不同元素的纯金属靶材。进一步地，所述磁场管道的外壁缠绕有磁感应线圈，磁感应线圈通电产生磁场，所述磁场约束并均匀混合所述等离子体并使其同时到达待加工基体表面。优选地，所述待加工基体为刀具。本技术提出的多元复合涂层的制备装置，通过采用磁场混合技术，将多个纯金属靶材产生的等离子体进行均匀混合，并将这些等离子体加速撞击待加工基体表面形成多元合金涂层，实现了在低成本下制备性能稳定、成分均匀的涂层的目的。附图说明图1为本技术实施例中多元复合涂层的制备装置的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。以下结合具体实施例对本技术的实现进行详细的描述。如图1所示，为本技术提出的较佳实施例。本实施例中，待加工基体以刀具为例对本技术的技术方案进行详细说明，当然，在其他实施例中，待加工基体也可以为其他需要进行涂层制备的构件。本技术提出了一种多元复合涂层的制备装置，该装置包括：弧源1、磁场管道2和真空腔室3，其中，弧源1，用于对靶材起弧产生等离子体，并使等离子体运动，具体地，在弧源1中安装有靶材，当弧源1起弧后，靶材产生大量的等离子体，且使这些等离子体运动，本实施例中，设置有多个弧源1，对应地安装有多种靶材；磁场管道2，用于通过磁场约束并均匀混合多种等离子体，并使其同时到达待加工基体的表面，该磁场管道2的一端与对应的弧源1连通，具体地，磁场管道2通电后可以产生磁场，弧源1产生的等离子体进入磁场管道2内，这些等离子体受到磁场的约束，在磁场内绕着磁力线运动，这样，多个弧源1中产生的多种等离子体就在磁场管道2内，在磁场的作用下均匀地混合；真空腔室3，与磁场管道2的另一端连通，这样，弧源1经过磁场管道2与真空腔室3形成连通，另外，且刀具基体安装在该真空腔室3内，当多个弧源1对各个靶材分别起弧产生的多种等离子体在磁场管道2内混合均匀并运动进入真空腔室3内，在偏压的作用下，这些等离子体撞击刀具基体的表面，从而沉积形成多元涂层。在本实施例中，上述真空腔室3优选为球形的腔体结构，当然，根据实际情况和需求，在其他实施例中，真空腔室3也可以为其他的形状。多个上述弧源1均匀分布在球形的真空腔室3的外壁上，并且与其连通，使得弧源1起弧产生的等离子体能够进入真空腔室3的腔内。本实施例将真空腔室3优选为球形，使得进入真空腔室3腔内的等离子体进一步均匀地撞击刀具基体的表面。进一步地，上述的多个弧源1均匀分布在真空腔室3外壁上，这些弧源1的中心线相交形成有夹角，相邻的两个弧源1的中心线之间夹角相等，且相邻的两个弧源1的中心线所形成的夹角大于0°且小于90°。在本实施例中，真空腔室3的右侧外壁上均匀间隔设置有两个弧源，左侧外壁上均匀间隔设置有三个弧源，这三个弧源依序为第一弧源11、第二弧源12和第三弧源13，第一<本文档来自技高网...

【技术保护点】
多元复合涂层的制备装置，其特征在于，包括：多个弧源，用于对多种靶材分别起弧对应产生多种等离子体，并使多种所述等离子体运动；磁场管道，用于通过磁场约束并均匀混合多种所述等离子体，并使其同时到达待加工基体的表面，该磁场管道的一端与对应的弧源连通；真空腔室，与所述磁场管道另一端连通，且所述待加工基体设置于所述真空腔室内，多种所述等离子体进入所述真空腔室内在偏压作用下撞击所述待加工基体表面形成多元复合涂层。

【技术特征摘要】
1.多元复合涂层的制备装置，其特征在于，包括：
多个弧源，用于对多种靶材分别起弧对应产生多种等离子体，并使多种所
述等离子体运动；
磁场管道，用于通过磁场约束并均匀混合多种所述等离子体，并使其同时
到达待加工基体的表面，该磁场管道的一端与对应的弧源连通；
真空腔室，与所述磁场管道另一端连通，且所述待加工基体设置于所述真
空腔室内，多种所述等离子体进入所述真空腔室内在偏压作用下撞击所述待加
工基体表面形成多元复合涂层。
2.如权利要求1所述多元复合涂层的制备装置，其特征在于，所述真空腔
室为球形的腔体结构，多个所述弧源分布于所述真空腔室外壁上并与其连通。
3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成，张贺勇，屈建国，
申请(专利权)人：深圳市金洲精工科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44