一种工件表面PVD镀膜的方法技术

本发明专利技术及一种工件表面PVD镀膜的方法，属于表面处理技术领域，它解决了现有的PVD技术单一的镀膜技术形成的涂层均存在一定的缺陷，从而也就导致了产品的致密性和耐腐性差的缺陷。本工件表面PVD镀膜的方法包括以下步骤：A、将经过预清洗处理的待镀工件放入镀膜室内，然后，将镀膜室进行抽真空和加热处理；B、加热完全后，再通入氩气，对待镀工件进行离子轰击处理；C、通入工作气体，打开电源，对待镀工件施加偏压，开启靶源开始镀膜；然后，靶源受电场和磁场的周期变化驱动，在磁控溅射与阴极电弧模式间切换镀膜，在待镀工件表面沉积相应材料的镀层，得到表面镀层后的工件。本工件表面PVD镀膜的方法可实现膜层致密结构更好和高效的耐腐性能。

A method of PVD coating on the surface of a workpiece

The invention and the method of PVD coating on the surface of the workpiece belong to the field of surface treatment technology, which solves the defects of the coating formed by the single coating technology of the existing PVD technology, resulting in the defects of the product's compactness and corrosion resistance. The surface of PVD coating comprises the following steps: A, after the pre cleaning process of the workpiece to be coated in a coating chamber, then the coating chamber vacuum and heating treatment; after B, heating, then the argon ion bombardment to treat plating workpiece processing; open source C, pass into the work gas, with plating applied bias, open source and target start coating; driving cycle changes by electric and magnetic target source, switching in magnetron sputtering and cathodic arc pattern coating, the plating deposition surface of corresponding material coating, workpiece surface coating after. The method of PVD coating on the surface of the workpiece can achieve better and more efficient corrosion resistance of the compact structure of the film.

【技术实现步骤摘要】
一种工件表面PVD镀膜的方法
本专利技术涉及一种工件表面PVD镀膜的方法，属于表面镀膜

技术介绍
PVD涂层技术应用在很多表面处理和薄膜材料制备方面，如模具表面硬质涂层，各种零部件表面的防护涂层，表面改性涂层，导电和透光涂层等。而在目前的PVD涂层过程中，涂层材料的最大问题就是致密性的问题，这导致涂层薄膜材料的性能与实体块材差别很大，使涂层材料的特性不能充分的表现出来。产生这个问题的主要原因是有PVD技术和工艺过程方面。PVD技术主要有蒸发镀膜、溅射镀膜和电弧离子镀膜，但是，这些镀膜技术均有各自的优缺点，如下表所示：因此，现有的PVD技术单一的镀膜技术形成的涂层均存在一定的缺陷，从而也就导致了产品的致密性和耐腐性差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种工件表面PVD镀膜的方法，解决的问题是如何实现高致密性和耐腐性的效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将经过预清洗处理的待镀工件放入镀膜室内，然后，将镀膜室进行抽真空和加热处理；B、加热完全后，再通入氩气，对待镀工件进行离子轰击处理；C、通入工作气体，打开电源，对待镀工件施加偏压，开启靶源开始镀膜；然后，靶源受电场和磁场的周期变化驱动，在磁控溅射与阴极电弧模式间切换镀膜，在待镀工件表面沉积相应材料的镀层，得到表面镀层后的工件。本专利技术通过对待镀膜工件进行清洗和轰击处理后，再通过采用电场和磁场强度呈周期性变化的同步匹配过程，并通过电流的周期性变化使靶源在磁控溅射镀膜和阴极电弧离子镀膜之间交互工作；正是由于采用两者的交互镀膜方式，使在电弧离子镀膜形成的薄膜结构单元中能够有效的嵌入通过磁控溅射镀膜过程中形成的薄膜粒子；同时，这种工作方式的优点是靶材在磁控和电弧间频繁切换，靶材充分冷却，靶电流始终在不同的变化，弧斑的运动范围也不断变化，直接的结果是薄膜细腻。通过磁控溅射和电弧离子镀膜的交互作用来控制膜料反应颗粒的大小和排布控制针孔数量和尺寸变化实现互补的效果，从而使实现膜层致密结构更好和高效的耐腐性能。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤C中所述靶电流在10A～150A之间呈连续或阶梯周期变化；所述磁场的磁场强度在100Gs～1000Gs之间呈连续或阶梯变化。能够使电弧产生的高离化率的等离子气氛更好的辅助溅射薄膜的成膜质量，解决了单纯溅射镀膜靶材中毒和离化率的问题，提高镀膜的质量。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤C中所述靶电流的周期变化公式为10+140∣sin(∏t1)|；所述磁场强度的周期变化公式为1000-900∣sin(∏t1)∣；其中，上述t1表示镀膜时间，所述靶电流的单位为A，且所述磁场强度的单位为Gs。相当于使靶电流和磁场强度的变化周期是1秒。在一个周期中，靶电流开始是10A，磁场1000Gs，并使靶电流和磁场分别按照各自的规律相应变化，电源在设定的电流值时切换工作模式。随着生产时间的变化，上述过程周而复始的重复，从而能够使形成的小颗粒与大颗粒之间相互嵌入提高镀膜层的致密性，实现耐磨损、防腐蚀、绝缘或导电、改善脱模性能等各种需求。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为另一种实施方式，步骤C中所述靶电流的周期变化公式为150-140[t2-(k-1)]，磁场强度为100+900[t2-(k-1)]；其中，t2表示镀膜时间，k表示周期次数；所述靶电流和磁场强度的变化周期均为1秒；所述靶电流的单位为A，且所述磁场强度的单位为Gs。同样能够使电流和磁场分别按照各自的规律相应变化，电源在设定的电流值时切换工作模式。随着生产时间，上述过程周而复始的重复，从而能够使形成的小颗粒与大颗粒之间相互嵌入提高镀膜层的致密性，实现耐磨损、防腐蚀、绝缘或导电、改善脱模性能等各种需求。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，当步骤C中所述靶电流＜30A时，采用磁控溅射的模式对待镀工件进行镀膜；当所述靶电流≥30A时，采用阴极电弧离子镀膜的模式对待镀工件进行镀膜。由于当靶电流超过30A时，磁控溅射由于剧烈放电产生打弧和镀层黑点缺陷，而这个电流对于电弧镀膜属于超低电流，在磁场的驱动下镀层颗粒接近磁控溅射。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤C中所述镀膜时间为2500～3000秒；所述镀层的厚度为1.5μm～2.0μm。使具有充分的变化周期性，提高镀膜的充分性，从而也能够更好的保证形成的镀膜层具有更好的致密性；还能够使保证镀层的厚度，提高耐腐和耐磨性的效果。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤B中所述离子轰击处理具体为：开启电源，并将磁场强度调节到500Gs和将靶电流的电流值调节到70A，然后，对待镀膜工件的表面进行离子轰击处理。有利于更好对待镀膜表面进行预处理，提高镀膜的工件表面之间的结合力的效果。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤A中所述待镀膜工件采用陶瓷材料、铝合金、合金或合金钢材加工而成。材料便得，且便于加工。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤C中所述工作气体选自氮气、氩气或烃类气体。可以根据实际镀膜的需要进行选择应用。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤C中所述靶源的材料选自铬或铬合金。使形成镀膜层CrN具有很好的耐磨性的耐腐性。在上述工件表面PVD镀膜的方法中，作为优选，步骤A中所述抽真空的使镀膜室的真空高于2.0x10-3pa；所述加热的温度达到200℃～250℃。综上所述，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：通过采用电流和磁场强度呈周期性变化的同步匹配过程，并通过电流的周期性变化使靶源在磁控溅射镀膜和阴极电弧离子镀膜之间交互工作；正是由于采用两者的交互镀膜方式，使在电弧离子镀膜形成的薄膜结构单元中能够有效的嵌入通过磁控溅射镀膜过程中形成的薄膜粒子，使控制膜料反应颗粒的大小和排布控制针孔数量和尺寸变化实现互补的效果，从而使实现膜层致密结构更好和高效的耐腐性能。附图说明图1是实施例1中的靶电流和磁场强度的周期性变化示意图。图2是实施例2中的靶电流和磁场强度的周期性变化示意图。图3是本专利技术实施例1中得到的产品表面镀膜层的电镜图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但是本专利技术并不限于这些实施例。实施例1本实施例中的待镀工件采用skd11材料加工而成。本实施例中，如图1所示，其中，靶电流按I＝10+140∣sin(∏t1)∣规律进行周期性变化；对应的磁场强度按B＝1000-900∣sin(∏t1)∣规律进行周期性变化，t1是镀膜时间，电流和磁场的变化周期都是1秒，上述靶电流的单位为A，磁场强度的单位为Gs。其中，图1中，B表示磁场强度变化周期，I表示靶电流变周期。将选取的待镀膜工件用金相砂纸或砂轮进行打磨处理后清洗，可以使采用碱性试剂进行清洗后，再采用清洗进行冲洗至中性，并干燥；然后，将经过清洗干燥后的待镀膜工作放入镀膜室内进行固定；然后，将镀膜室进行抽真空，使镀膜室内的真空高于2.0x10-3pa，加热到200℃；通入氩气(Ar)，并将磁场调节到500Gs，靶电流调节到70A，开启电源，对产品表面轰击处理10分钟；结束后，再向镀膜室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将经过预清洗处理的待镀工件放入镀膜室内，然后，将镀膜室进行抽真空和加热处理；B、加热完全后，再通入氩气，对待镀工件进行离子轰击处理；C、通入工作气体，打开电源，对待镀工件施加偏压，开启靶源开始镀膜；然后，靶源受电场和磁场的周期变化驱动，在磁控溅射与阴极电弧模式间切换镀膜，在待镀工件表面沉积相应材料的镀层，得到表面镀层后的工件。

【技术特征摘要】
1.一种工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将经过预清洗处理的待镀工件放入镀膜室内，然后，将镀膜室进行抽真空和加热处理；B、加热完全后，再通入氩气，对待镀工件进行离子轰击处理；C、通入工作气体，打开电源，对待镀工件施加偏压，开启靶源开始镀膜；然后，靶源受电场和磁场的周期变化驱动，在磁控溅射与阴极电弧模式间切换镀膜，在待镀工件表面沉积相应材料的镀层，得到表面镀层后的工件。2.根据权利要求1所述工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，步骤C中所述靶源的靶电流在10A～150A之间呈连续或阶梯周期变化；所述磁场的磁场强度在100Gs～1000Gs之间呈连续或阶梯变化。3.根据权利要求1所述工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，步骤C中所述靶电流的周期变化公式为10+140∣sin(∏t1)|；所述磁场强度的周期变化公式为1000-900∣sin(∏t1)∣；其中，上述t1表示镀膜时间，所述靶电流的单位为A，且所述磁场强度的单位为Gs。4.根据权利要求1所述工件表面PVD镀膜的方法，其特征在于，步骤C中所述靶电流周期变化公式为150-140[t2-(k-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君，乐务时，
申请(专利权)人：苏州涂冠镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32