柔性化多功能真空镀膜设备及其智能控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种柔性化多功能真空镀膜设备及其智能控制系统，包括真空室，其特征在于：真空室由真空室腔体及真空室门构成，真空室为呈多边棱柱状或圆柱状的密封结构；在真空室设有一个或多个连接口，在真空室侧立面设有一个或多个矩形法兰孔；在矩形法兰孔处设有易装拆式矩形法兰板，矩形法兰板中设有靶座连接孔，构成柔性化的连接机构；在靶座连接孔处设有挡板装置，通过靶座连接孔装配不同形式靶座，在矩形法兰板上形成具有多种不同形式易装拆式靶座的连接机构，形成具有不同功能的模块装置；由若干个模块化装置，构成模块化多功能镀膜设备，实现设备柔性化的配置。本发明专利技术通过不同靶材的组合及智能控制系统，实现多元复合涂层、纳米涂层等工艺，具有提高涂层性能的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
柔性化多功能真空镀膜设备及其智能控制系统
本专利技术涉及一种真空镀膜设备，特别是涉及一种柔性化多功能真空镀膜设备及其智能控制系统，属于真空等离子体镀膜技术及其设备领域。技术背景电弧离子镀和磁控溅射镀是真空等离子体镀膜技术中常见的两种，两者具有一定的互补性，如电弧离子镀具有较快的沉积速率和良好的结合力，而磁控溅射镀则具有很高的表面光洁度。正因为如此，以前两者应用的领域有所不同。近年来，随着产品要求的提高，磁控溅射镀与电弧离子镀两种技术同时在一个产品上的应用逐渐增多。另一方面，为了改善涂镀性能，有的产品在镀膜过程中，还需要引入一些等离子热处理的相关技术，如离子渗氮或多元共渗等离子化学热处理技术，对产品进行必要的中间处理和增强。传统的镀膜设备往往很难融汇入新的工序以对工艺过程进行革新或改进。另外，一般的真空等离子体镀膜设备，通常是针对某种镀膜技术而开发，只能采用一种镀膜技术进行处理，要么是电弧离子镀，要么是磁控溅射镀等，或者只有两者的简单组合，结构和功能比较单一，不利于用户进行工艺的进一步开发和多品种、中小批量生产。
技术实现思路
本专利技术目的之一，是为了解决现有技术的真空等离子体镀膜设备存在结构功能单一的缺陷，引入柔性化机制，提高系统适应内、外部环境变化的能力，提供一种柔性化多功能真空镀膜设备。本专利技术的目的之二，是为了提供一种柔性化多功能真空镀膜设备的智能控制系统。本专利技术的目的之一可以通过采取以下技术方案达到:柔性化多功能真空镀膜设备，包括真空室，其特征在于:I)真空室由真空室腔体及真空室门构成，真空室为呈多边棱柱状或圆柱状的密封结构；在真空室设有一个或多个连接口，通过连接口与真空获得设备连接，在真空室侧立面设有一个或多个矩形法兰孔；在矩形法兰孔处设有易装拆式矩形法兰板，矩形法兰板中设有一个或多个靶座连接孔，构成柔性化的连接机构；2)在第I)点所述的部分或全部靶座连接孔处设有挡板装置，通过靶座连接孔装配不同形式靶座，在矩形法兰板上形成具有多种不同形式易装拆式靶座的连接机构，形成具有不同功能的模块装置；或者通过更换不同结构的矩形法兰板及挡板装置，进行不同形式靶座的更换，形成具有不同功能的模块装置；由若干个模块化装置，构成模块化多功能镀膜设备，实现设备柔性化的配置。本专利技术的目的之一还可以通过采取以下技术方案达到:进一步地，上述第2)点所述的模块化装置，通过控制挡板装置的不同状态，并且对靶及相关电源系统极性的转换或切换，形成在单一靶位上同时具备阴极靶与阳极靶或磁控靶与阳极靶的结构。由阴极靶、阳极靶与弧电流源等相关电源系统的连接，加上挡板装置可以形成离子源装置。由于离子源装置是由阴极靶阳极靶配对实现，阴极靶阳极靶可以对称布置于真空腔的立面上，其对称性对于真空室而言，可以是平行、垂直或斜对角等形式，进一步地，在真空室同时装有阴极电弧靶、阳极靶和挡板装置，通过相关电源连接，构成离子源装置，具有离子与电子刻蚀、离子与电子轰击加热、多元共渗等离子体化学热处理、离子渗氮和等离子体增强沉积等功能，同时也可以作为磁控溅射镀膜的离子源使用。通过挡板装置的切换，所述的离子源装置可以快速转换为沉积源。在单一真空室内，充分利用有效空间的前提下，可实现镀膜设备柔性化多功能的需要。进一步地，所述每个矩形法兰板，根据不同涂层产品或零件的需要，安装电弧离子镀阴极靶、阳极靶、磁控溅射镀的磁控靶、气体离子源或电加热装置；针对不同涂层要求，靶的形式是圆形、矩形或柱形。进一步地，每个矩形法兰板布置单个或多个靶；在各个矩形法兰板安装不同的靶材，通过多个法兰板上的靶材组合实现多元复合涂层工艺的柔性化结构。进一步地，在真空室的顶部，设有一个或多个圆形法兰孔，通过圆形法兰孔构成安装长条形工件装挂旋转夹具结构，或者构成安装柱形电弧靶、柱形磁控溅射靶、阳极靶或离子源装置。进一步地，真空室的横截面呈圆形或四边形、六边形、八边形或十边以上的多种形；矩形法兰板中设置的靶座连接孔为圆形或矩形形状，以适应各种不同形式的靶座连接装置，方便增加沉积源及离子源装置。进一步地，通过增加单元，扩展系统结构，构成不同的涂层系统，实现设备柔性化功能扩展。 本专利技术的目的之二可以通过采取以下技术方案达到:柔性化多功能真空镀膜设备的智能控制系统，其结构特点在于:由专家系统模块、中央控制单元、输入输出控制单元、在线参数控制模块和质量输入及反馈模块构成一个闭环的智能控制系统；专家系统模块设有产品信息输入端，在产品信息输入端向专家系统模块输入涂层产品的各种信息参数，包括:大小、形状、数量、材质、预处理状态，以及相关涂层技术要求，通过专家系统模块自动生成和优化工艺参数；中央控制单元与在线参数控制模块相连，中央控制单元的I/o端口通过输入输出控制单元连接若干个负载单元，输入输出控制单元将各负载单元的状态反馈给中央控制单元的I/o端口，所述若干个负载单元包括真空获得及测量系统、离子镀膜系统、冷热水系统、传动系统、加热与测温系统和配气系统；在加工过程中，输入输出控制单元将负载单元的各项运行参数反馈到在线参数控制模块上，并可通过在线参数控制模块实时调整工艺参数；当产品加工完毕后，其加工结果的检验信息从质量信息输入端输入，并且通过输入输出控制单元将在负载单元采集到的运行状态，通过质量输入及反馈模块反馈到专家系统模块。本专利技术的目的之二还可以通过采取以下技术方案达到:专家系统模块包括柔性化多功能沉积模块和工艺参数生成模块，专家系统模块根据接收到的关于涂层产品的各种信息参数，包括:大小、形状、数量、材质、预处理状态，以及相关涂层技术要求，通过柔性化多功能沉积模块形成涂层的有效区域、工件装夹及摆放、电源配置、靶材种类及靶的形式、数量及位置、是否设置挡板及位置等实施方案，通过工艺参数生成模块形成加热系统工艺参数、工艺气体工艺参数、真空工艺参数和传动工艺参数、相关电源工艺参数，按照工艺运行的顺序，自动进行相关电源的连接、挡板装置状态的转换，生成相关的涂层工艺或参考涂层工艺，由中央控制单元对其进行监控与修正，以达到辅助工艺生成、优化工艺和精确生产的目的。在工艺执行阶段，由中央控制单元通过输入输出控制单元，控制涂层设备的真空系统、离子镀膜系统、配气系统、加热系统、传动系统及辅助系统，使设备实现离子刻蚀与加热、电子刻蚀与加热、离子渗氮、多元共渗等离子化学热处理、电弧离子镀膜、磁控溅射镀膜、等离子体增强沉积功能的快速转换；根据涂层产品的大小、形状与产量，以及涂层工艺的需要，对上述功能进行优化与组合，调整涂层区域的有效高度，快速改变与组合不同涂层技术、等离子体热处理技术的种类，实现涂层工艺柔性化。当涂层工艺完成后，将涂层产品的各个检测数据及应用结果录入质量输入及反馈模块并反馈到专家系统模块，为涂层质量追踪、工艺改进及新工艺设计提供依据，保证涂层加工工艺质量的稳定性。本专利技术具有如下突出的有益效果:1、本专利技术通过靶座连接孔，使矩形法兰板上具有安装不同形式靶座的柔性化连接机构，形成柔性化多功能模块；或者通过更换不同结构的矩形法兰板，进行不同形式靶座的更换，形成柔性化多功能模块，由若干个柔性化多功能模块构成柔性化多功能镀膜设备。真空室的每 个侧面均可通过设置矩形法兰板，连接不同形式的靶座以及相应的挡板装置，可快速调整涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
柔性化多功能真空镀膜设备，包括真空室（1），其特征在于：1）真空室（1）由真空室腔体及真空室门（2）构成，真空室（1）为呈多边棱柱状或圆柱状的密封结构；在真空室（1）设有一个或多个连接口（5），通过连接口（5）与真空获得设备连接，在真空室侧立面设有一个或多个矩形法兰孔（3）；在矩形法兰孔（3）处设有易装拆式矩形法兰板（6），矩形法兰板（6）中设有一个或多个靶座连接孔（7），构成柔性化的连接机构；2）在第1）点所述的部分或全部靶座连接孔（7）处设有挡板装置（9），通过靶座连接孔（7）装配不同形式靶座，在矩形法兰板上形成具有多种不同形式易装拆式靶座的连接机构，形成具有不同功能的模块装置；或者通过更换不同结构的矩形法兰板及挡板装置（9），进行不同形式靶座的更换，形成具有不同功能的模块装置；由若干个模块化装置，构成模块化多功能镀膜设备，实现设备柔性化的配置。

【技术特征摘要】
1.柔性化多功能真空镀膜设备，包括真空室(I)，其特征在于: 1)真空室(I)由真空室腔体及真空室门(2)构成，真空室(I)为呈多边棱柱状或圆柱状的密封结构；在真空室(I)设有一个或多个连接口(5)，通过连接口(5)与真空获得设备连接，在真空室侧立面设有一个或多个矩形法兰孔(3);在矩形法兰孔(3)处设有易装拆式矩形法兰板(6)，矩形法兰板(6)中设有一个或多个靶座连接孔(7)，构成柔性化的连接机构； 2)在第I)点所述的部分或全部靶座连接孔(7)处设有挡板装置(9)，通过靶座连接孔 (7)装配不同形式靶座，在矩形法兰板上形成具有多种不同形式易装拆式靶座的连接机构，形成具有不同功能的模块装置；或者通过更换不同结构的矩形法兰板及挡板装置(9)，进行不同形式靶座的更换，形成具有不同功能的模块装置；由若干个模块化装置，构成模块化多功能镀膜设备，实现设备柔性化的配置。2.根据权利要求1所述的柔性化多功能真空镀膜设备，其特征在于--第2)点所述的模块化装置，通过对靶及相关电源系统极性的转换或切换，形成在单一靶位上同时具备阴极靶与阳极靶或磁控靶与阳极靶的结构。3.根据权利要求1或2所述的柔性化多功能真空镀膜设备，其特征在于:在真空室(I)装有阴极电弧靶和阳极靶，通过电源连接构成离子源装置，具有离子与电子刻蚀、离子与电子轰击加热、多元共渗等离子体化学热处理、离子渗氮功能结构和等离子体增强沉积结构，以及作为磁控溅射镀膜的离子源；通过挡板装置(9)的切换或控制挡板装置(9)的不同状态，所述的离子源装置转换为沉积源，在充分利用真空室有效空间的前提下，实现镀膜设备柔性化多功能的结构。4.根据权利要求1或2所述的柔性化多功能真空镀膜设备，其特征在于:所述每个矩形法兰板(6)，根据不同涂层产品或零件的需要，安装电弧离子镀阴极靶、阳极靶、磁控溅射镀的磁控靶、气体离子源或电加热装置；针对不同涂层要求，靶的形式是圆形、矩形或柱形。5.根据权利要求4所述的柔性化多功能真空镀膜设备，其特征在于:每个矩形法兰板(6)布置单个或多个靶；在各个矩形法兰板安装不同的靶材，通过多个法兰板上的靶材组合实现多元复合涂层工艺的柔性化结构。6.根据权利要求1或2所述的柔性化多功能真空镀膜设备，其特征在于:在真空室(I)的顶部，设有一个或多个圆形法兰孔(4)，通过圆形法兰孔(4)构成安装工件装挂旋转夹具结构，或者构成安装柱形电...

【专利技术属性】
技术研发人员：董小虹，张中弦，刘志辉，黄拿灿，亚历山大·哥罗沃依，
申请(专利权)人：广东世创金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：