專利名稱：磁控增強離子鍍鋁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種離子鍍鋁(IVD Ion Vapor D印ositionAluminum)技術(shù)，尤其 是涉及通過磁控增強技術(shù)改進(jìn)離子鍍鋁(IVDIon Vapor Deposition Aluminum)的一種裝置。
背景技術(shù)：
1963年D. M. Mattox提出了真空離子蒸發(fā)鍍膜原理在真空室中，利用電場使得工 作氣體放電或被蒸發(fā)物質(zhì)部分離化，在工作氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時， 將蒸發(fā)物或其反應(yīng)物沉積在基片表面上進(jìn)行鍍膜。離子鍍把氣體輝光放電現(xiàn)象、等離子體 技術(shù)與真空蒸發(fā)三者有機地結(jié)合起來。離子鍍鋁(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)是指通過離子鍍工藝在基體表 面獲得結(jié)合力良好的均勻純鋁涂層，最早于20世紀(jì)70年代由麥道公司研究成功。離子鍍 鋁涂層是一種應(yīng)用前景廣闊的保護涂層，被廣泛應(yīng)用到航天航空領(lǐng)域中，用于改善鈦合金 緊固件與鋁連接件的電偶腐蝕相容性，已在F-4、F-15、F-18和B-767飛機結(jié)構(gòu)中采用，美軍 標(biāo)MIL-STD-1568A規(guī)定，離子鍍鋁可作為鋼鐵零件的代鎘工藝。離子鍍鋁(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)優(yōu)點是膜層附著力強，繞射性 好，可對基片鍍制高純度一定厚度的鋁涂層。但是存在不足是膜材原子或分子僅部分離化， 離化率低，故沉積速率小，鍍膜效率低，影響了鍍膜質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種能夠提高成膜致密性、可進(jìn) 一步加強膜材與基片表面結(jié)合力、加快成膜沉積速率、效率高、具有更好膜材繞射性的磁控 增強離子鍍鋁(IVD)裝置。此外，本實用新型也可應(yīng)用到鍍制其他除Al之外的材料，如Ti、 Fe、Co、Cr等金屬及其合金的離子鍍工藝中；同時，被離化的膜材原子或分子有很強的繞射 性，可鍍制形狀復(fù)雜的基片。本實用新型的具體技術(shù)方案是—種磁控增強離子鍍鋁裝置，該裝置設(shè)置在真空室1中，安裝在基片2和蒸發(fā)源5 之間，由左右兩部分對稱安裝組成；每一部分包括陽極板6、磁體8和極靴9 ；陽極板6覆蓋 在磁體8的表面，然后固定安裝在極靴9上；陽極板6同真空室1電連接，真空室1接地；所 述左右兩部分磁極極性相對；此外，為解決工作過程中存在的輝光放電，蒸發(fā)源5熱量輻射，膜材加熱攜帶熱 量，被蒸發(fā)膜材攜帶熱量，及電子攜帶能量產(chǎn)生高溫的問題，磁體8兩側(cè)設(shè)置冷卻水通道7 以避免磁體8退磁或電磁線圈損壞；為取得更好的技術(shù)效果，所述左右兩部分的工作傾斜角度可進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍 為兩陽極板6間夾角180° 0° ；所述磁體8采用永磁體；
3[0011 ] 為可精確控制磁通量，所述磁體8采用電磁體；本實用新型的原理是在離子鍍鋁(IVD)工藝過程中，通過增加與電場正交的磁 場，增強工作氣體及膜材原子或分子的離化效果，從而改善成膜質(zhì)量。基片2加載負(fù)偏壓，真空室1和陽極板6接地，這樣，在基片2同蒸發(fā)源5之間產(chǎn)生 電場E，在電場E正交方向添加磁場B，該區(qū)域的電子在加速飛向陽極板6過程中，與充入的 工作氣體氬原子和被蒸發(fā)的膜材原子或分子不斷地碰撞，電離出Ar+和膜材的正離子，并產(chǎn) 生二次電子。二次電子在飛向陽極板6時受洛倫茲力和電場力作用，以擺線和螺旋線狀的 復(fù)合形式在陽極板6表面作螺旋運動，延長該電子運動路徑，運動過程中提高了不斷與氬 原子和膜材原子或分子的碰撞幾率，大大提高氬原子和膜材原子或分子的電離率，產(chǎn)生“雪 崩”效應(yīng)，增強離化效果。電離出的Ar+在電場作用下加速飛向陰極即基片2，對基片2表面轟擊清洗。正性 膜材原子或分子在電場E作用下加速飛向基片2表面沉積，提高鍍膜速度，形成致密性好、 結(jié)合力強的薄膜。Ar+轟擊基片2表面，可以去除基片表面的氧化物或者污染物，利于基片2同膜材 原子或分子之間結(jié)合，提高薄膜致密性。由于氬氣離化效果增強，故轟擊效果增強。同時， 被離化的膜材原子或分子有很強的繞射性，可鍍制形狀復(fù)雜的基片。該磁控增強離子鍍鋁輔助裝置不僅可用于離子鍍鋁(IVD)工藝中工作氣體(Ar+) 及膜材原子或分子離化效果的增強，同時可廣泛應(yīng)用到多種膜材的離子鍍膜工藝中，改善 成膜效果。如Ti、Fe、Co、Cr等金屬及其合金的離子鍍膜工藝。此外，工作過程中存在輝光放電，蒸發(fā)源5熱量輻射，膜材加熱攜帶熱量，產(chǎn)生高 溫，應(yīng)用冷卻水通道7水冷降溫，以避免磁體8退磁或電磁線圈損壞。本實用新型的優(yōu)點是增強了離化效果，膜材的原子或分子大量被離化，可以得到 很大的離子流，使沉積速率加快，鍍膜效率高。同時，被離化的膜材原子或分子有很強的繞 射性，可鍍制形狀復(fù)雜的基片。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的離子鍍鋁(IVD)結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；圖中1.真空室，2.基片，3.偏壓電源，4.蒸發(fā)電源，5.蒸發(fā)源，6.陽極板，7.冷卻 水通道，8.磁體，9.極靴。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖具體說明本實用新型本實用新型的裝置是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上的 進(jìn)一步改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)如
圖1所示真空室1中，室內(nèi)上部分安裝固定基片2，其下方正對蒸 發(fā)源5，真空室1接地，基片2接偏壓電源3，蒸發(fā)源5接蒸發(fā)電源4，真空室1充氬氣。圖2所示為本實用新型的裝置的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖，所述設(shè)置在真空室1中，安裝 在基片2和蒸發(fā)源5之間，由左右兩部分對稱安裝組成；每一部分包括陽極板6、磁體8和 極靴9 ；陽極板6覆蓋在磁體8的表面，然后固定安裝在極靴9上；陽極板6同真空室1側(cè)壁電連接，真空室1接地；所述左右兩部分磁極極性相對；由于工作過程中存在輝光放電，蒸發(fā)源5熱量輻射，產(chǎn)生高溫，磁體8兩側(cè)設(shè)置冷 卻水通道7以避免磁體8退磁或電磁線圈損壞；為取得更好的技術(shù)效果，所述左右兩部分的工作傾斜角度可進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍 為兩陽極板6間夾角180° 0° ；所述磁體8采用永磁體；為可精確控制磁通量，所述磁體8還可以采用電磁體。
權(quán)利要求一種磁控增強離子鍍鋁裝置，其特征在于本裝置設(shè)置在真空室(1)中，安裝在基片(2)和蒸發(fā)源(5)之間，由左右兩部分對稱安裝組成；每一部分包括陽極板(6)、磁體(8)和極靴(9)；陽極板(6)覆蓋在磁體(8)的表面，然后固定安裝在極靴(9)上；陽極板(6)同真空室(1)電連接，真空室(1)接地；所述左右兩部分磁極極性相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于磁體(8)兩側(cè)設(shè)置冷卻水通道(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述左右兩部分的工作傾斜角度可以進(jìn) 行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為兩陽極板(6)間夾角180° 0°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述磁體(8)采用永磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述磁體(8)采用電磁體。
專利摘要本實用新型涉及離子鍍鋁(IVD)技術(shù)領(lǐng)域，公開一種磁控增強離子鍍鋁裝置，用于解決沉積速率小，鍍膜效率低，膜材原子或分子僅部分離化，離化率低的問題。具體方案為本裝置設(shè)置在真空室中，安裝在基片和蒸發(fā)源之間，由左右兩部分對稱安裝組成；每一部分包括陽極板、磁體和極靴；陽極板覆蓋在磁體的表面，然后固定安裝在極靴上；陽極板同真空室電連接，真空室接地；所述左右兩部分磁極極性相對。本實用新型的優(yōu)點是增強了離化效果，膜材的原子或分子大量被離化，可以得到很大的離子流，使沉積速率加快，鍍膜效率高。同時，被離化的膜材原子或分子有很強的繞射性，可鍍制形狀復(fù)雜的基片。
文檔編號C23C14/35GK201665706SQ20102013944
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者渠洪波 申請人:沈陽科友真空技術(shù)有限公司