一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及真空表面镀膜技术领域，尤其涉及一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法。本发明专利技术提供的装置，包括真空腔体、真空泵组、磁控溅射靶、阴极离子源、水冷阳极和设置于所述真空腔体内的样品盛放部件，所述样品盛放部件为样品滚筒，所述样品滚筒的轴线沿水平方向设置，且所述样品滚筒能够绕其轴线转动，所述样品滚筒两端开口，还包括能够驱动所述样品滚筒转动的动力装置；所述阴极离子源与所述磁控溅射靶由所述样品滚筒的同一端开口向内伸入所述样品滚筒中；所述水冷阳极由所述样品滚筒的另一端开口向内伸入所述样品滚筒中。本发明专利技术提供的装置能够实现磁性粉体材料的表面高速均匀沉积，提高处理效率，适宜工业生产。适宜工业生产。适宜工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法


[0001]本专利技术涉及真空表面镀膜
，尤其涉及一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法。

技术介绍

[0002]磁性粉体材料通常通过在其晶体内部和晶界均匀掺杂金属原子来提高其在高温等特殊工况下的矫顽力稳定性。
[0003]目前，向磁性磁路晶体内部和晶界均匀掺杂金属的工艺方法主要是把磁性材料粉体和掺杂粉体混合并球磨，之后高温回火向晶体内部扩散，形成均匀掺杂的磁性材料。但是这种方法使用的掺杂金属颗粒在数十到数百纳米，在混粉和热处理过程中很难获得均匀掺杂的磁性材料。同时因为球磨会引入铁等杂志，影响了高性能磁性材料的获得。
[0004]真空镀膜是一种可以获得亚纳米级别涂层的一种方法，且可以在较大面积上获得均匀沉积的涂层。因此，使用真空镀膜在磁性材料表面获得均匀沉积的掺杂涂层，再经过退火处理获得掺杂原子均匀分布的磁性材料。
[0005]目前，现有技术中通常采用真空镀膜技术在磁性粉体材料表面沉积金属，主要包括真空蒸发沉积、真空溅射沉积、真空离子沉积、真空卷绕沉积、化学气相沉积、离子注入与离子辅助沉积等。但是上述常用的真空镀膜技术难以获得磁性粉体材料表面均匀掺杂。这是因为磁性粉体材料体积较大(微米级)时导致磁性粉体材料各表面沉积不均；或磁性粉体材料在混料过程中团聚堆积，导致沉积不均。因此制备均相掺杂的磁性粉体材料是一个挑战性课题。
[0006]中国专利CN201610963465.6提供了一种粉末颗粒振动式磁控溅射镀膜法，该方法通过将粉末样品置于振动板上，通过振动来翻转粉体样品，实现粉体全表面镀膜。中国专利CN202010541309.7提供了一种真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，首先将粉末放置在镀膜平台上，然后通过振动对颗粒进行沉积包覆。上述两篇专利均通过在沉积装置中设置振动部件，通过沉积时振动磁性粉体材料实现金属材料表面沉积的均匀性，但仍不能实现磁性粉体材料表面沉积的高度均匀性，且由于振动部件本身的限制，难以实现公斤级别的磁性粉体材料的金属沉积。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法，本专利技术提供的装置能够实现磁性粉体的表面高度化均匀沉积，且单次处理量大。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置，包括真空腔体1、真空泵组4、磁控溅射靶5、阴极离子源6、水冷阳极7和设置于所述真空腔体内的样品盛放部件，所述样品盛放部件为样品滚筒2，所述样品滚筒2的轴线沿水平方向设置，且所述样品滚筒2能够绕其轴线转动，所述样品滚筒2两端开口，还包括能够驱动所述样品滚筒转动的动力装
置8；
[0010]所述阴极离子源6与所述磁控溅射靶5由所述样品滚筒2的同一端开口向内伸入所述样品滚筒2中；
[0011]所述水冷阳极7由所述样品滚筒2的另一端开口向内伸入所述样品滚筒2中。
[0012]优选的，所述磁控溅射靶5内置磁场，所述内置磁场包括磁控溅射环形磁场和辅助磁场，所述辅助磁场为背对磁控溅射环形磁场跑道方向、且与所述磁控溅射环形磁场同方向的磁场。
[0013]优选的，所述样品滚筒2的内壁上设置若干盾状凸起。
[0014]本专利技术提供了一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的方法，包括以下步骤：
[0015]将磁性粉体材料装入上述技术方案所述装置的样品滚筒2中后，将所述真空腔体1抽真空；
[0016]保持所述样品滚筒2转动过程；
[0017]向所述真空腔体1通入惰性气体后，采用阴极离子源6和配套的水冷阳极7形成的弧光等离子柱，对所述磁性粉体材料进行清洗，在所述样品滚筒内2中得到表面净化磁性粉体材料；
[0018]采用磁控溅射靶5对转动中的净化磁性粉体材料进行磁控溅射沉积金属；
[0019]所述磁性粉体材料随着所述样品滚筒2的转动沿样品滚筒2的内圆周面往复运动，所述磁性粉体往复运动的最大圆心＜90
°
。
[0020]优选的，所述样品滚筒2的转动转速为3～5r/min。
[0021]优选的，所述磁控溅射靶5由高功率群波脉冲电源供电；所述高功率群波脉冲电源的脉冲频率为500～20000Hz，所述高功率群波脉冲电源的电流为300～1200A。
[0022]优选的，所述高功率群波脉冲电源输出正脉冲偏压和负脉冲偏压，所述正脉冲偏压的电压和负脉冲偏压的电压绝对值独立地为0～1200V。
[0023]优选的，所述样品滚筒2由负脉冲偏压电源供电，所述负脉冲偏压电源的电压为
‑
1200～0V，脉冲频率为500～20000Hz，所述负脉冲偏压电源的每个偏压负脉冲之后输出一个正脉冲，所述正脉冲的电压为0～100V。
[0024]优选的，所述阴极离子源6和配套的水冷阳极7由调制电源供电，所述调制电源包括脉冲电弧电源和正脉冲偏压电源，所述阴极离子源6和所述脉冲电弧电源电连接，所述水冷阳极7和所述正脉冲偏压电源电连接；
[0025]所述正脉冲偏压电源的频率和所述脉冲电弧电源的频率相同。
[0026]优选的，所述脉冲电弧电源和正脉冲偏压电源的脉冲频率为500～20000Hz，所述脉冲电弧电源和正脉冲偏压电源的电流为300～1200A。
[0027]本专利技术提供了一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置，包括真空腔体1、真空泵组4、磁控溅射靶5、阴极离子源6、水冷阳极7和设置于所述真空腔体内的样品盛放部件，所述样品盛放部件为样品滚筒2，所述样品滚筒2的轴线沿水平方向设置，且所述样品滚筒2能够绕其轴线转动，所述样品滚筒2两端开口，还包括能够驱动所述样品滚筒转动的动力装置8；所述阴极离子源6与所述磁控溅射靶5由所述样品滚筒2的同一端开口向内伸入所述样品滚筒2中；所述水冷阳极7由所述样品滚筒2的另一端开口向内伸入所述样品滚筒2中。本专利技术提供的装置通过样品滚筒2沿水平轴线转动将带动样品滚筒2中的磁性粉体材料沿样
品滚筒2的圆周面在圆心角小于90
°
的圆弧上往返运动，磁性粉体材料在往返运动过程中不仅实现了在磁控溅射的磁场中水平位置变化，同时在随着样品滚筒2上升下降的过程中不停翻转，配合深入所述样品滚筒2中磁控溅射靶5对磁性粉体材料进行金属沉积，能够实现磁性粉体材料的表面高度化均匀沉积，且样品滚筒2的结构设计能够使单次处理量显著增加，提高处理效率，适宜工业生产。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的在磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置的侧面图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的在磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置的正面图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的在磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置的磁控溅射靶5的界面图；
[0031]图4为磁控溅射沉积时，磁控溅射靶5电连接的高功率群波脉冲电源输出的波形图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置，包括真空腔体(1)、真空泵组(4)、磁控溅射靶(5)、阴极离子源(6)、水冷阳极(7)和设置于所述真空腔体内的样品盛放部件，其特征在于，所述样品盛放部件为样品滚筒(2)，所述样品滚筒(2)的轴线沿水平方向设置，且所述样品滚筒(2)能够绕其轴线转动，所述样品滚筒(2)两端开口，还包括能够驱动所述样品滚筒转动的动力装置(8)；所述阴极离子源(6)与所述磁控溅射靶(5)由所述样品滚筒(2)的同一端开口向内伸入所述样品滚筒(2)中；所述水冷阳极(7)由所述样品滚筒(2)的另一端开口向内伸入所述样品滚筒(2)中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁控溅射靶(5)内置磁场，所述内置磁场包括磁控溅射环形磁场和辅助磁场，所述辅助磁场为背对磁控溅射环形磁场跑道方向、且与所述磁控溅射环形磁场同方向的磁场。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品滚筒(2)的内壁上设置若干盾状凸起。4.一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：将磁性粉体材料装入权利要求1～3任一项所述装置的样品滚筒(2)中后，将所述真空腔体(1)抽真空；保持所述样品滚筒(2)转动过程；向所述真空腔体(1)通入惰性气体后，采用阴极离子源(6)和配套的水冷阳极(7)形成的弧光等离子柱，对所述磁性粉体材料进行清洗，在所述样品滚筒内(2)中得到表面净化磁性粉体材料；采用磁控溅射靶(5)对转动中的净化磁性粉体材料进行磁控溅射沉积金属；所述磁性粉体材料随着所述样品滚筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，夏宁，高凯雄，张俊彦，常忠亮，鲍永平，贾海军，
申请(专利权)人：内蒙古包钢稀土磁性材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：