【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低温等离子体，具体涉及一种多元纳米复合涂层制备设备。
技术介绍
1、随着世界科技水平发展以及国民经济建设对高性能合金材料需求不断增加，传统单一主元合金越来越不能满足人们与日俱增的使役需求。多元纳米复合涂层因其独特的物理、化学以及力学性能，极大地拓展了金属材料成分设计范围，在航空、航天、海洋、核能、新能源等重大工程领域发挥重要作用。
2、目前真空镀膜技术可以制造几乎各种金属、半导体、绝缘体薄膜材料。为了制备多组元复合涂层常采用多元合金靶磁控溅射技术或多靶共焦沉积磁控溅射技术制备；由于磁控溅射沉积存在择优溅射现象，为了制备所需多元组分涂层，需要不断优化合金靶成分，存在研发制备成本高问题、多靶共焦沉积技术制备的涂层成分分布不均匀问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种多元纳米复合涂层制备设备，采用本方案，可选择性的采用一个或若干个磁控溅射靶提供高纯金属粒子和等离子体源产生的高活性粒子，实现工件涂层沉积和清洗、反应沉积，可以实现多元不同组分复合涂层或多层梯度涂层制备，避免了高成本复合靶研制成本。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种多元纳米复合涂层制备设备，包括真空室；
4、所述真空室内带有旋转工件架，所述真空室底部带有用于带动所述旋转工件架旋转的旋转电机；
5、所述真空室顶部带有真空室盖，沿所述真空室盖的环向，所述真空室盖上带有若干磁控溅射靶和若干射频等离子体源，所述磁控
6、相对于现有技术中，为了制备多组元复合涂层常采用多元合金靶磁控溅射技术或多靶共焦沉积磁控溅射技术制备；由于磁控溅射沉积存在择优溅射现象，为了制备所需多元组分涂层，需要不断优化合金靶成分，存在研发制备成本高问题、多靶共焦沉积技术制备的涂层成分分布不均匀问题，本专利技术提供了一种多元纳米复合涂层制备设备，采用本方案，可选择性的采用一个或若干个磁控溅射靶提供高纯金属粒子和等离子体源产生的高活性粒子，实现工件涂层沉积和清洗、反应沉积，可以实现多元不同组分复合涂层或多层梯度涂层制备，避免了高成本复合靶研制成本。具体方案中，真空室用于为样品提供真空环境，真空室内底部设置有旋转工件架，旋转工件架上可固定放置样品，从而通过自身的转动，带动样品旋转；真空室固定放置于真空室支架上，在真空室支架底部带有高速旋转电机，高速旋转电机的输出端和旋转工件架连接，以此带动旋转工件架绕自身轴线旋转；其次，在真空室的顶部带有可拆卸的真空室盖，真空室盖上环向均布有若干磁控溅射靶，以及若干射频等离子体源，每个射频等离子体源对应一个磁控溅射靶，射频等离子体源用于产生高活性粒子，从而实现工件涂层的清洗，在清洗后，通过控制磁控溅射靶，使磁控溅射靶向样品上溅射提供高纯金属粒子，用于实现工件涂层反应沉积；故上述方案中，通过分别控制高速旋转工件架运动、加热盘、磁控挡板、磁控溅射靶和等离子体源的参数可以实现多元不同组分复合涂层或多层梯度涂层制备，避免了高成本复合靶研制成本。该设备具有功能集成度高、结构简单、控制灵活、拆装方便、易维护等特点。
7、为控制真空室盖的打开与闭合，所述真空室一侧设有升降装置，所述升降装置通过升降杆和所述真空室盖连接，并带动所述真空室盖升降。本方案中，由于真空室盖较重，且真空室盖上遍布若干零件，故通过升降杆7实现真空室盖的抬起和下降，其中升降装置可采用液压伸缩缸、气缸、直线驱动电机等等均可。
8、更进一步的方案，所述真空室盖上还带有用于测真空度的电阻规和电离规。本方案采用电阻规和电离规，可分别测量真空室内的低真空度和高真空度。
9、为对样品提供恒定的环境温度，所述真空室内还带有用于加热的加热盘，所述真空室盖上带有和所述加热盘连接的加热电极。
10、为实时测量真空度内的温度，便于对温度实现调节，所述真空室侧面带有用于测量真空室内部温度的测温电极。
11、为实现真空室内的真空环境，抽取真空室内的空气，所述真空室一侧还带有真空抽气系统，所述真空抽气系统包括真空泵和分子泵，所述真空泵和分子泵均通过所述气路管道和所述真空室内部连通。
12、为控制气路管道的通断，所述气路管道上带有插板阀；其中插板阀安装于真空室侧壁，气路管道和插板阀接口连接。
13、为选择一个和若干磁控溅射靶的进行高纯金属粒子溅射，所述真空室盖的中心带有磁控靶挡板转动电极，所述磁控靶挡板转动电极包括环向均布的若干转动件，所述转动件和所述真空室盖转动连接，且所述转动件下端伸入到所述真空室内；每个所述转动件下端均带有磁控靶挡板，每个所述磁控溅射靶处均对应一个磁控靶挡板，所述磁控靶挡板位于所述磁控溅射靶下方，转动所述转动件，用于带动所述磁控靶挡板旋转挡住或打开所述磁控溅射靶输出端。本方案中，若干转动件设置在真空室盖的中心位置处，且沿轴线环向均布，转动件和真空室盖转动连接，即可绕自身轴线旋转；转动件下端伸入到真空室内，且其下端带有磁控靶挡板，磁控板挡板位于样品和磁控溅射靶之间，通过旋转转动件，即可带动磁控靶挡板旋转，使磁控靶挡板挡住磁控溅射靶的输出端处，从而避免此处的磁控溅射靶将金属粒子溅射到样品上；故上述方案中，每个磁控板挡板通过每个转动件单独控制，从而可阻挡任意一个磁控溅射靶的溅射。
14、为便于检修，所述真空室的侧面带有用于打开所述真空室的真空室门。
15、为便于实时观测真空室内部工况，所述真空室门上设有观察窗。
16、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
17、本专利技术提出了一种多元纳米复合涂层制备设备。利用磁控溅射靶提供高纯金属粒子和等离子体源产生的高活性粒子可以实现工件涂层沉积和清洗、反应沉积。基于高速旋转工件架和均布多磁控溅射靶、等离子体源结构，通过分别控制高速旋转工件架运动、加热盘、磁控挡板、磁控溅射靶和等离子体源的参数可以实现多元不同组分复合涂层或多层梯度涂层制备，避免了高成本复合靶研制成本。该设备具有功能集成度高、结构简单、控制灵活、拆装方便、易维护等特点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，包括真空室(1)；
2.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)一侧设有升降装置，所述升降装置通过升降杆(7)和所述真空室盖(13)连接，并带动所述真空室盖(13)升降。
3.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室盖(13)上还带有用于测真空度的电阻规(10)和电离规(8)。
4.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)内还带有用于加热的加热盘(20)，所述真空室盖(13)上带有和所述加热盘(20)连接的加热电极(16)。
5.根据权利要求4所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)侧面带有用于测量真空室(1)内部温度的测温电极(18)。
6.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)一侧还带有真空抽气系统，所述真空抽气系统包括真空泵(2)和分子泵(14)，所述真空泵(2)和分子泵(14)均通过所述气路管道(1
7.根据权利要求6所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述气路管道(17)上带有插板阀(12)。
8.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室盖(13)的中心带有磁控靶挡板转动电极(15)，所述磁控靶挡板转动电极(15)包括环向均布的若干转动件，所述转动件和所述真空室盖(13)转动连接，且所述转动件下端伸入到所述真空室(1)内；每个所述转动件下端均带有磁控靶挡板(19)，每个所述磁控溅射靶(9)处均对应一个磁控靶挡板(19)，所述磁控靶挡板(19)位于所述磁控溅射靶(9)下方，转动所述转动件，用于带动所述磁控靶挡板(19)旋转挡住或打开所述磁控溅射靶(9)输出端。
9.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)的侧面带有用于打开所述真空室(1)的真空室门(5)。
10.根据权利要求9所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室门(5)上设有观察窗(4)。
...【技术特征摘要】
1.一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，包括真空室(1)；
2.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)一侧设有升降装置，所述升降装置通过升降杆(7)和所述真空室盖(13)连接，并带动所述真空室盖(13)升降。
3.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室盖(13)上还带有用于测真空度的电阻规(10)和电离规(8)。
4.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)内还带有用于加热的加热盘(20)，所述真空室盖(13)上带有和所述加热盘(20)连接的加热电极(16)。
5.根据权利要求4所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)侧面带有用于测量真空室(1)内部温度的测温电极(18)。
6.根据权利要求1所述的一种多元纳米复合涂层制备设备，其特征在于，所述真空室(1)一侧还带有真空抽气系统，所述真空抽气系统包括真空泵(2)和分子泵(14)，所述真空泵(2)和分子泵(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂军伟，陈庆川，卢夑明，但敏，金凡亚，陈伦江，祝土富，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。