一种电子束蒸发镀钛的方法技术

本发明专利技术提供了一种电子束蒸发镀钛的方法，包括，S1、清洗工件，将工件放在真空条件下；S2、利用电子束对钛靶材进行预融；S3、通过电子束扫描所述工件，对工件进行二次清洁并预热；S4、电子束轰击S2步骤中预融完成的钛靶材，对所述工件进行电子束蒸发镀钛，在S3步骤中，通过对工件进行高能量密度的电子束扫描，使工件表面温度升高，表面杂质蒸发去除，在达到清洁目的的同时，对工件进行预热，可增加膜层牢固性，该电子束扫描过程仅需1分钟，即可达到增加膜与工件结合力的效果，操作简便，用时短。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束蒸发镀钛的方法
本专利技术涉及材料表面处理
，具体涉及一种电子束蒸发镀钛的方法。
技术介绍
目前，在五金工件制造中常采用电镀技术在其表面镀镍，起到装饰和防护的作用，但电镀过程中会排放大量有毒废水，环境污染大，劳动场所环境恶劣，且生产得到的制品电镀层中含有镍的成分，一些与人体接触较为密切的五金制品，如：首饰、表壳、表链等，长期佩戴，会有接触镍金属的情况。研究发现，镍是一种致敏性金属，约有20％左右的人对镍离子过敏，在与人体接触时，镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里去，从而引起皮肤过敏发炎，临床表现为皮炎和湿疹。真空蒸发镀钛技术，可以有效替代传统电镀镀镍的工艺，克服上述弊端。钛是一种银白色的金属，其特征为重量轻、强度高、具有金属光泽，在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密氧化物膜，表现出很强的抗腐蚀性。钛在眼镜、首饰、体育用品、高尔夫球及精密加工等行业均有广泛用途，且钛具有“亲生物”性，被应用于医疗器械，人造关节等领域。真空蒸发镀膜是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高等优点，且与电镀相比，无有毒废水排放，更加环保。根据蒸发源的不同，真空蒸发镀膜分为不同的种类。其中，电阻蒸发镀膜只能够应用于低熔点、低气化点的材料，而对于高熔点、高气化点的铬、铜、钛、镍、不锈钢等材料，则无法利用电阻蒸发的方式得到理想的膜层。而电子束蒸发镀膜技术，则可实现对高熔点、高气化点材料的蒸镀。电子束蒸发镀膜是指利用加速电子轰击坩锅内的靶材，电子的动能转换成热能使坩锅内的镀膜材料加热蒸发，进而沉积在工件基体上，得到高纯度的薄膜，但由于电子束蒸发镀膜得到的膜层与工件基体是通过范德华力相结合，结合力较弱，容易导致膜层脱落。中国专利文献CN106521419A公开了一种合金表面镀钛工艺，利用电子束气相沉积法在铁碳合金上镀钛，在镀钛完成的同时，进行渗氮工艺，使其在钛的表面形成TiN表层，以改善表面的钛层在使用过程中的剥落，但该方法需要将工件基体的表面温度加热至800-960℃，通入氮气和氢气的混合气体，并保温30-360分钟，操作复杂，所用时间长。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中电子束蒸发镀钛时，为增加膜层与工件基体结合力，采用的方法操作复杂，用时长的缺陷，从而提供一种操作简便，用时短、所镀膜层结合力强的电子束蒸发镀钛的方法。为此，本专利技术提供了一种电子束蒸发镀钛的方法，包括，S1、清洗工件，将工件放在真空条件下；S2、利用电子束对钛靶材进行预融；S3、通过电子束扫描所述工件，对工件进行二次清洁并预热；S4、电子束轰击S2步骤中预融完成的钛靶材，对所述工件进行电子束蒸发镀钛。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S1步骤中，所述清洗工件为利用工业除油剂或酒精对工件进行清洗。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S1步骤中，所述真空条件为真空度不低于7×10-3Pa。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S2步骤中，所述预融时电子束的功率为36kW。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S3步骤中，所述电子束扫描的功率为36kW,扫描时间为1分钟，所述工件在扫描过程中保持转动，转速为16圈/分钟。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S4步骤中，所述电子束蒸发镀钛的功率为40-70kW。所述的电子束蒸发镀钛的方法，所述工件为黄铜、不锈钢、铁制成的五金工件中的一种。所述的电子束蒸发镀钛的方法，S2步骤中，所述预融前，还包括预热电子枪灯丝阴极的步骤，在6分钟内，电流由10A增加到26A，同时开启副高压至900—1000V；预热结束后，灯丝电流保持26A，副高压调低至500V。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，包括，S1、清洗工件，将工件放在真空条件下；S2、利用电子束对钛靶材进行预融；S3、通过电子束扫描所述工件，对工件进行二次清洁并预热；S4、电子束轰击S2步骤中预融完成的钛靶材，对所述工件进行电子束蒸发镀钛，在S3步骤中，通过对工件进行高能量密度的电子束扫描，使工件表面温度升高，超过表面杂质的气化温度，使表面杂质蒸发去除，在达到清洁目的的同时，对工件进行预热，通过二次清洁工件，可增加膜与工件间的结合力，而通过预热工件，可减小后续镀膜过程中的应力，提高沉积反应的活化能，增强膜层牢固性，该电子束扫描过程仅需1分钟，即可达到增加膜与工件结合力的效果，操作简便，用时短。2.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S1步骤中，所述清洗工件为利用工业除油剂或酒精对工件进行清洗，通过清洗工件，达到工件去油、去污的目的，增强镀膜与工件的结合力，优化镀膜效果。3.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S1步骤中，所述真空条件为真空度不低于7×10-3Pa，通过控制较高的真空度，可以减少电子束的能量减损，且防止因气体放电产生击穿现象，而损坏电子束蒸发镀膜装置。4.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S2步骤中，所述预融时电子束的功率为36kW，通过保持较高的预融功率，保证钛靶材达到熔融状态，在后续镀膜过程中，靶材可快速气化，有利于后续电子束蒸发镀膜的进行。5.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S3步骤中，所述电子束扫描的功率为36kW,扫描时间为1分钟，所述工件在扫描过程中保持转动，转速为16圈/分钟，通过控制电子束扫描功率，使工件接受高能量密度的电子束扫描，工件表面温度升高，超过表面杂质的气化温度，使表面杂质蒸发去除，在达到清洁目的的同时，对工件进行预热，通过清洁，增加了膜与工件间的结合力，而通过预热工件，可减小后续镀膜过程中的应力，提高沉积反应的活化能，增强膜层牢固性，该电子束扫描过程仅需1分钟，即可达到增加膜与工件结合力的效果，操作简便，效率高，此外，通过使工件在扫描过程中保持转动，并控制转速，使得工件表面交替扫描，受到扫描的时间相对较短，不会超过工件的相变温度和熔点温度，从而避免因温度过高而引起工件变形。6.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S4步骤中，所述电子束蒸发镀钛的功率为40-70kW，通过采用较高的电子束蒸发镀钛的功率，提高蒸镀速率，可在较短时间内得到符合五金件镀膜外观要求的钛膜。7.本专利技术提供的一种电子束蒸发镀钛的方法，S2步骤中，所述预融前，还包括预热电子枪灯丝阴极的步骤，在6分钟内，电流由10A增加到26A，同时开启副高压至900—1000V；预热结束后，灯丝电流保持26A，副高压调低至500V，通过控制电流和副高压，使得电子枪灯丝得到充分预热并保持预热状态，有利于后续快速进入电子束蒸发镀膜状态。具体实施方式下述实施例中所用的电子束蒸发镀膜机的型号为：TGE-1型试验机，配有MRC30kV100kW电子枪，该镀膜机内附带盛有钛靶材的水冷坩埚,所用工业除油剂、酒精均为市售产品。实施例1本实施例提供了一种电子束蒸发镀钛的方法，包括，S1、取黄铜工件，用酒精擦拭清洗工件，并在130℃下烘干20min，然后将工件放入真空室内，并对真空室抽真空,使真空度达到7.2×10-3Pa；S2、预热电子枪灯丝阴极，在6分钟内，电流由10A增加到26A，同时开启副高压至900V；预热结束后，灯丝电流保持26A，副高压调低至500V；开主高压30kV,主高压电流0.03A，将电子束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束蒸发镀钛的方法，其特征在于，包括，S1、清洗工件，将工件放在真空条件下；S2、利用电子束对钛靶材进行预融；S3、通过电子束扫描所述工件，对工件进行二次清洁并预热；S4、电子束轰击S2步骤中预融完成的钛靶材，对所述工件进行电子束蒸发镀钛。

【技术特征摘要】
1.一种电子束蒸发镀钛的方法，其特征在于，包括，S1、清洗工件，将工件放在真空条件下；S2、利用电子束对钛靶材进行预融；S3、通过电子束扫描所述工件，对工件进行二次清洁并预热；S4、电子束轰击S2步骤中预融完成的钛靶材，对所述工件进行电子束蒸发镀钛。2.根据权利要求1所述的电子束蒸发镀钛的方法，其特征在于，S1步骤中，所述清洗工件为利用工业除油剂或酒精对工件进行清洗。3.根据权利要求1或2所述的电子束蒸发镀钛的方法，其特征在于，S1步骤中，所述真空条件为真空度不低于7×10-3Pa。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘齐成，
申请(专利权)人：广州海鸥住宅工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44