金属板带真空镀膜设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种金属板带真空镀膜设备，包括金属板带放卷机，加热蒸发金属材料的至少一把电子枪、在金属板带与被蒸发金属材料之间的金属蒸汽周围设置的将金属蒸汽电离成金属离子的等离子体机构，真空镀膜室，金属板带收卷机，在放卷机与真空镀膜间有对金属板带进行预加热的加热机构、至少一组对金属板带表面进行活化处理的离子束预处理机构。用线形电子枪蒸发金属材料，形成的金属蒸汽通过高密度的等离子体区时被电离成金属离子，金属离子在电场力的作用下快速的沉积在金属板带上，达到对金属板带镀膜的目的。该设备生产表面镀膜金属板带产量高、低成本，且获得的镀膜表面微观结构非常致密，表面平滑。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型的金属板带真空镀膜设备，特别涉及的是一种将金属板带采用高频加热器或用涂有远红外发射涂料的加热器进行预加热，并采用无斑热弧机构对金属蒸汽激发电离成金属离子后在电场的作用下迅速沉积到被改性的金属板带表面上的生产设备。该生产设备可以是单箱间断运行，也可以是多箱连续式运行。
技术介绍
真空蒸发卷绕镀膜生产设备是一项十分成熟的真空镀膜设备，以前都被用来利用坩锅蒸发铝、在塑料薄膜或纸张上快速的镀上一层铝膜，用于电熔器、包装等行业。后来发展到用电子枪快速蒸发金属材料，使金属蒸汽沉积在金属板带上，用于对金属板带的防腐处理。由于蒸发镀的沉积仅靠热动能，其结合能仅为几个电子伏，镀膜层质量达不到较高的耐防腐和耐磨损的改性功能。在上世纪的80年代初，出现了离子镀膜技术，典型的是采用真空阴极弧(俗称多弧离子镀，从严格的意义上，称为多弧是不够科学的，但人们已习惯了这种叫法)的离子镀膜设备，不带电子枪，它可以将弧蒸发出的金属粒子在等离子体的作用下，电离成金属离子，其离化率可达60％以上。当被改性的金属基材带有一定的负偏压时，金属离子在电场的作用下，快速的沉积到金属表面，其结合能可达上百个电子伏，因而能达到对材料改性的目的。例如用该方法在各种高速钢刀具上(如钻头、铣刀、插齿刀等)镀上一层氮化钛，膜厚2～4μ，可使其使用寿命提高几倍到几十倍(视不同的刀具和工艺而不同)。采用该方法存在二个主要的缺点一是这种真空阴极弧的镀膜设备不带电子枪，在“烧蚀金属材料”时会飞出少量的“液滴”，造成产品质量的缺陷。为了克服这一缺点，有的采用加一个磁偏转过滤器型的真空阴极弧离子镀膜设备，只有被离化的金属离子被偏转到达基材表面，而“液滴”则无法通过偏滤器，从而提高产品的质量。如国外专利US 5997705、US 6350356；还有的采用磁控溅射的方法，可以溅射出均匀性很好的金属粒子(但溅射速率比真空弧的蒸发速率低的多)，再采用配置覆盖整个靶面积的屏幕电弧来离化金属粒子，达到离子镀的作用，如专利CN2700341Y。该方法的另一缺点是沉积速率较低(相对蒸发镀)，能达到1μm/min的沉积速率已是相当好的结果了。目前对金属板带改性采用的最先进工艺是利用电子枪高速率蒸发金属材料形成蒸汽，然后利用各种方法产生的等离子体将金属蒸汽电离成离子，在电场的作用下，金属离子快速沉积到被改性的金属基材表面，形成新的功能性的金属膜，达到离子镀膜改性的目的，而等离子体形成的方法有多种多样，例如空心阴极弧法(Hollow cathode arc)、棒阴极弧法(Rod cathode arc)、微波法(Microwave)、离子束法(Ionbeam)、磁控等离子体法(Magnetron Plasma)等，都是十分成熟的技术。但这些方法都必须有一套产生等离子体的设备，除了组成结构复杂和成本增加外，其对金属蒸汽的电离几率也不是很理想，最多达到50％。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服以上不足，提供一种产量高、成本低、金属离子在电场的作用下快速的沉积在金属板带上、形成结合力很强的新金属层从而达到对金属板带改性目的的金属板带真空镀膜设备。本技术的目的是这样来实现的本技术金属板带真空镀膜设备，金属板带真空镀膜设备，包括金属板带放卷机，加热蒸发金属材料的至少一把电子枪、在金属板带与被蒸发金属材料之间的金属蒸汽周围设置的将金属蒸汽电离成金属离子的等离子体机构，真空镀膜室，金属板带收卷机，在放卷机与真空镀膜间有对金属板带进行预加热的加热机构、至少一组对金属板带表面进行活化处理的离子束预处理机构。金属板带经预加热提高了金属板带表面温度，加上经离子束预处理后，能提高金属板带表面与金属离子结合强度，提高产品镀膜质量。在金属板带与金属材料之间设置一种大电流无斑热弧的等离子体机构，用于将金属蒸汽离化成金属离子，然后在电场的作用下快速沉积到被改性的金属板带表面上，实现了对金属板带的镀膜改性处理。金属板带可为钢板带也可以为铝板带。上述的金属板带真空镀膜设备，对金属板带表面进行活化处理的离子束预处理机构是采用条形离子源。这种条形离子源(例如霍尔条形离子源)是二十世纪90年代开发出来的，产生的离子束斑的宽度可以根据要求设计。目前国内可生产的束宽约1200mm，本专利的金属板带宽度为600mm，因此我们购买600mm宽束的条形离子源就可以了。由于离子的重量是电子的1840倍，因此采用离子束比电子束对金属板带进行活化处理效率要高的多，同时我们采用的是条形离子源，在金属板带宽度内同时受到离子束的处理，因而处理的均匀性更好。上述的金属板带真空镀膜设备，对金属板带表面进行加热处理的机构是直接对穿过的金属板带感应加热的高频加热器，高频加热器由高频电源和置于真空箱体内金属板带穿过的至少一组闭环的加热器构成，加热金属板带采用高频加热器，它由高频电源和多个闭环导体的加热器组成，金属板带穿过这些闭环导体的加热器被累积加热，可以通过改变闭环导体加热器的个数和功率来调节加热金属板带所需的温度。上述的金属板带真空镀膜设备，对金属板带表面进行加热处理的机构是直接对通过的金属板带进行辐射加热的由涂有远红外发射涂料的加热板或加热管组成，同样也可采用涂有远红外涂料的多组加热板或管，通过调节加热板或管的组数和功率，达到调节加热金属板带温度的目的。上述的金属板带真空镀膜设备，等离子体机构是由阴极是被蒸发的金属材料、阳极是为环状的被水强制冷却的金属环(如铜环)构成的将金属蒸汽电离成金属离子的无斑热弧的等离子体机构，每一支蒸发金属材料的电子枪配一套无斑热弧的等离子体机构(或叫大电流金属蒸汽电弧装置)，电弧的电源空载为100V以上，功率为电流500A以上，电压10V～40V之间，在被镀金属板带上施以负偏压，其值为0～-150V可调。将金属蒸汽离化的等离子体是采用无斑热弧的机构，即采用真空阴极弧放电的方法来形成离化金属蒸汽的等离子体。由于金属材料首先被大功率的电子枪加热蒸发，然后以金属材料作为阴极，围绕金属材料的环形水冷阳极之间进行大电流的电弧放电，形成的已经不再是冷弧，而是热弧，金属材料的表面全部熔化了，不会产生冷弧的“液滴”现象，该无斑热弧的等离子体机构起到二大作用一是产生热弧放电，形成等离子体，对金属蒸汽实现电离的目的；二是金属材料的表面是热弧放电，对阴极金属材料进行了蒸发，从而增加了金属材料的蒸发速率。上述的金属板带真空镀膜设备，真空镀膜室外设置有真空抽气机组，金属板带放卷机、等离子体机构、加热机构、离子束预处理机构以及金属板带收卷机都设置在真空镀膜室内。金属板带收、放卷工艺过程，加热器对金属板带的加热工艺过程，电子枪与大电流金属蒸汽电弧装置产生的等离子体离化金属蒸汽的工艺过程以及金属板带镀膜工艺过程都在一个真空镀膜室箱体内封闭完成。这种单箱式的设备结构紧凑，站地面积小。上述的金属板带真空镀膜设备，金属板带放卷机与真空镀膜室间设置有横焊机、储带室，装加热器和离子源预处理机构的真空箱体，真空镀膜室与金属板带收卷机间设置有储带室、切割机，等离子机构位于真空镀膜室内。金属板带收、放卷工艺过程在大气室中完成，金属板带的加热和离子束表面活化处理在一个专门的真空箱体内进行，加热蒸发金属材料的电子枪与无弧斑热弧机构形本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属板带真空镀膜设备，包括金属板带放卷机，加热蒸发金属材料的至少一把电子枪、在金属板带与被蒸发金属材料之间的金属蒸汽周围设置的将金属蒸汽电离成金属离子的等离子体机构，真空镀膜室，金属板带收卷机，其特征在于在放卷机与真空镀膜间有对金属板带进行预加热的加热机构、至少一组对金属板带表面进行活化处理的离子束预处理机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘国工，
申请(专利权)人：甘国工，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]