CN107723677A - 一种金属板的镀膜方法与设备 - Google Patents

Abstract

金属板的镀膜方法，在设有的包括料库、离子镀室、第三真空室内进行，料库内设有2‑20片的金属基板作为料库，料库及连通的离子镀室、料库和第三真空室设有可变轨道的金属基板循环运输系统；金属基板循环运输系统通过第二真空镀膜室即离子镀室进行镀膜，离子镀室中靶材采用钛，碳化物合金或硼化物合金作为镀硬质膜层的材料；金属基板在可变轨道上在料库及连通的离子镀室、第三真空室多次循环，在经过离子镀室的第一和第二横向轨道上进行连续多次的循环镀膜，金属基板循环由多只V型轮和上轨的多组夹持轮支持和驱动。V型轮的V型槽上直接支撑基板；V型轮设有主动轮和被动轮，V型轮转动而不滚动的方式驱动基板。

Description

一种金属板的镀膜方法与设备

技术领域

本发明涉及金属板的镀膜方法，尤其是对金属板的离子真空镀膜方法与装置。

背景技术

CN 102352481是有发明人提出的一种对金属板离子真空镀膜方法与装置--------采用磁控柱状弧源多弧离子镀膜(物理镀或称离子镀)，其装置是在镀膜室中央安装旋磁控柱状弧源(管状金属靶材)。由真空镀膜室、工件转架、磁控柱状弧源、进气(镀不同材料时需要在抽真空后通入不同的工作气体)系统、磁控柱状弧源电源、工件加热源、引弧系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体,永磁体在靶管内(包括旋转和往返运动)运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布,并沿柱弧靶面扫描。从而提供在高真空条件下的将弧源由管状金属材料的靶材和气体材料以离子方式镀膜至工件上。

如CN96218605.8提出一种旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机,在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源。主要由镀膜室、工件转架、旋转磁控柱状弧源、进气系统、弧源电源、烘烤加热源、引弧针系统、真空系统、工件偏压电源组成。柱弧源由管状金属材料作靶材、管内安装数根条形永磁体,永磁体在靶管内作旋转运动。弧斑呈线状沿柱弧靶全长分布,并沿柱弧靶面扫描。旋转磁控柱状弧源多弧离子镀膜机有立式结构、卧式结构、箱式结构。在大尺寸幅度的金属板(用于装饰或用于图案模板最为常用，其面积会达到1800mm*4000mm甚至更大)镀钛与硬质陶瓷合金或合金时需要多层镀，即需要多种靶材的多种重复镀层，许多场合更需要双面镀，每根靶材均需要一弧源电源驱动，每个弧源电源均要近10Kw,会产生大量的热量，多柱弧源的镀室中很快会达到100℃以上的温度，厚度10mm以下的板材，尤其是薄型板材在此镀室如时间长久则极易变形，多次镀层则设备的利用率不高，总之，现有的大尺寸幅度的金属板多层物理镀极需要更高的效率和保证镀膜质量的方法和设备，并且能够节能综合成本的设备与方法。基础真空要求较高，一般要求达到10^-3PA的要求。

金属模压板已经有了多种应用，但在使用过程中碰到硬度达HV2000°的三氧化二铝时原来镀硬铬的模压板就不耐用了，因硬铬的硬度只有HV1000°左右，因此模压板对硬质镀层的研究一直进行了几十年。采用真空离子镀硬质膜已经开始研发，但出现了很多问题，如膜层硬度不够、膜层脱落，尤其是不锈钢(包括304、316等规格)材质作为基板的模压板受热变形报废等问题至今未解决。很多问题困扰该项目的发展和提升。金属模压板已经有了多种应用，但在使用过程中碰到硬度达HV2000°的三氧化二铝时原来镀硬铬的模压板就不耐用了，因硬铬的硬度只有HV1000°左右，因此模压板对硬质镀层的研究一直进行了几十年。这就需要陶瓷合金硬质膜的镀层。

尤其是不锈钢(包括304、321、316等规格)材质作为基板的模压板受热变形报废等问题至今未解决。很多问题困扰该项目的发展和提升。因为不锈钢(包括304、321、316等规格)材质作为基板的厚度是1.5-8mm，由于不锈钢的导热性不好，不锈钢(包括304、321、316等规格)材质作为基板时只能制备钛金装饰板，无法制备有膜厚要求的陶瓷合金硬质膜的镀层，因为陶瓷合金硬质膜的弧靶的温度更高。再因为不锈钢模压板基材都是由卷板矫直开平而成，该不锈钢模压板基板在315℃温度中15分钟就会退火，此时不锈钢板表面涨力消失还原开平之前弯曲状态，便无使用价值。

而真空镀膜的不锈钢模压板的硬膜层厚度一般要达3-6微米才能滿足耐磨要求，因此在假如采用8个靶材总功率达320KW的真空镀膜实测下，6分钟工件板面温度已达300多℃，只要10分钟不锈钢模压板已严重弯曲变形无法继续镀膜，而硬膜层厚度需要4-6微米，按上述功率3小时才能达到镀层厚度。因此不锈钢材质尤其是304材质的不锈钢模压板真空镀硬质膜层达2-8微米不变形的成功先例，此前未见报道。

发明内容

本发明的目的是：提出一种模压板尤其是金属板的离子真空镀钛与陶瓷合金层组合物的方法及装置和应用，尤其是高效率、高加工能力并保证镀膜质量各种离子真空镀钛与陶瓷合金层组合物的方法与装置，可采用非机械磁体控制方式，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量，离子镀层细腻，和工件结合层的质量高；靶材的长度不范围宽，靶材的利用率高，使用寿命长，运行中无需调整与维修，应用范围广的离子真空镀膜方法与装置。本发明是一种在真空镀膜中解决模压板的表面硬度和克服过热变形并可提高生产效率的方法。且利用本发明的真空镀膜方法和设备制备不锈钢模压板的硬膜层厚达2-8微米，可解决现在技术无法镀厚膜层(厚达5微米左右)的不锈钢模压板。

本发明的技术方案是：金属板的真空镀膜装置，其特征是设有第一真空室即料库、第二真空镀膜室、第三真空室，第一真空室内设有2-20片的金属基板作为料库，料库及连通的离子镀室、第三真空室设有可变轨道的金属基板循环运输系统；第二真空镀膜室为离子镀室；金属基板在可变轨道上在料库及连通的离子镀室、第三真空室多次循环；真空离子镀室即真空镀膜室为立式炉室；可变轨道的金属基板循环运输系统包括板料架和输送轨道，输送轨道包括料库中若干平行轨道、纵向轨道和横贯第一真空室即料库、第二真空镀膜室、第三真空室的第一、第二横向移动轨道，若干平行轨道是承载基板的下轨上轨在同一垂直平面的输送轨道，基板在输送轨道上运动包括在第一和第二横向移动轨道的移动和纵向轨道移动装置，横向移动轨道的移动时通过自带动力轮或由轨道上动力装置驱动，基板在纵向轨道移动时指基板在平行轨道上跨至相邻的平行位置移动；料库及连通的离子镀室、第三真空室之间设有第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道移动装置，平行轨道上每个板料架带动的金属基板或半成品在两根横向移动轨道及在两端的纵向轨道上方的平行轨道上移动的单方向循环转动。本发明使基板或半成品在第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道中循环时可以是单向不断旋转循环输送，也可以反方向运行，或者是正反方向交替进行，一般而言，单方向循环在控制上较为容易。第一真空室与真空镀膜室之间出入口设有密封门。

第三真空室能够设置成如料库(第二料库)一样容纳1-M个平行轨道，每个平行轨道能够放置一片基板，第二料库在启动前也放满基板。则在真空镀时基板运行的密度平均提高一倍，系统的效率更高。

金属板的镀膜方法，其特征是在设有的包括料库、离子镀室、第三真空室内进行，料库内设有2-20片的金属基板作为料库，料库及连通的离子镀室、料库和第三真空室设有可变轨道的金属基板循环运输系统；金属基板循环运输系统通过第二真空镀膜室即离子镀室进行镀膜，离子镀室中靶材采用钛，碳化物合金或硼化物合金作为镀硬质膜层的材料；金属基板在可变轨道上在料库及连通的离子镀室、第三真空室多次循环，在经过离子镀室的第一和第二横向轨道上进行连续多次的循环镀膜，逐次镀膜即使金属基板渐进地、吸收堆积靶材离子成膜而成为成品模压板，每次镀膜后的半成品模压板有冷却时间和空间。金属基板循环由多只V型轮和上轨的多组夹持轮支持和驱动。V型轮的V型槽上直接支撑基板；V型轮设有主动轮和被动轮，V型轮转动而不滚动的方式驱动基板。每次镀膜后的半成品模压板有冷却时间和空间。是克服模压板在镀膜过程中过热变形、取得硬质膜层及实现量产的有效方法。

镀膜过热基板进入料库后自然或强制冷却(液氮或液体二氧化碳)，在整个镀膜过程中根据板升温的情況进行；可以根据测量为了进行冷却控制，可以在料库和第二料库(第三真空室)甚至过渡真空室的室壁上设有紧贴的冷却管，冷却管流的是水或乙二醇溶液等冷却媒体。基板冷却至合适温度时开内门进行下一轮循环镀膜。镀膜室设有测温装置，来指导是否需要进入强制冷却程序。基板冷却至合适温度时开内门进行下一轮循环镀膜。循环镀膜中也可以建立炉体外冷却循环轨道，炉外建一条净化输送轨道(走廊)，与炉体某一或某二真空室(如第三真空室)头尾相接形成循环。也可以与第一真空室头尾相接形成循环。某二真空室头尾相接形成循环指从某一真空室出但进入另一三真空室。

整个循环镀膜过程里排序、速度、变轨等动作都由计算机编程后自动控制。

真空镀膜室为立式炉室，金属基板在横向移动轨道的移动地通过自带动力轮或由轨道上动力装置驱动，板料架带着金属基板在纵向轨道移动时指在平行的第一至第N平行轨道上跨至相邻的平行轨道位置移动，通过平行轨道下方设有垂直于平行轨道的纵向轨道，设有推杆装置使包括上轨的平行轨道在纵向轨道上平移，或者平行轨道的移动是设于二根水平轨道的一个端部道叉变轨装置来实现；料库及连通的离子镀室、第三真空室之间设有第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道基板在第一、第二两根横向移动轨道互移，金属基板或半成品在第一、第二两根横向移动轨道和置于料库、第三真空室的纵向轨道移动的单方向循环转动。当然，更好的形式是，板料架本身就是平行轨道为主要部件(再加上在平行轨道上的V形轮)。V形轮加上上轨的夹持轮构成使基板在轨道上移动的主要部件。应该由多个V形轮和上轨夾持轮组成的轨道输送基板。由多个V形轮和上轨夾持轮组成的轨道输送基板。由多个V形轮和上轨夾持轮组成的轨道输送基板。

本发明在真空镀膜室内设有2-40个弧靶，采用集中布局或分散布局，也可布局在输运竖直金属板材的板料架横向轨道道轨的一侧或二侧。本发明尤其是采用横向轨道道轨二侧均布弧靶。

本发明真空镀膜室上设有离子源(清洁)、电弧靶或磁控靶计4-40个或者更多。

本发明在真空镀膜室的一端或两端均设有料库、料库中设有板料架在纵向轨道上平移或变轨的可变换工位的装置，可设2-20个板料架依次放置2-20片的金属基板。板料架本身是由平行轨道、平行轨道上的输送轮和上轨的夹持轮组成，下轨平行轨道上的输送轮可为多只V型轮和上轨的多组夹持轮。V型轮的V型槽上直接支撑基板；V型轮设有主动轮和被动轮，主动轮和被动轮之间可以通过链条进行传动；上部轨道的设有夹持轮，若干平行轨道依次放置2-20片的金属基板。

典型的料库设置了8片均在8个平行轨道上放置；对模压板膜层厚度，采用控制循环镀膜次数和速度及调节靶功率大小来实现；对模压板膜层硬度选择包括钛合金碳化物合金和硼化物合金靶材来实现；进出料时均要关闭真空镀膜室与料库的门。

本发明料库真空室内设有3-6个门，便于板料的进出和循环。

本发明在真空镀膜室的两侧设有2-8个检修门。真空镀膜室与料库或连通的第三真空室之间设有封闭门；

本发明真空镀膜室段除检修维护外，始终处于真空状态，进出料时均要关闭真空镀膜室与料库的门。

本发明硬膜模压板，尤其是采用双面镀的镀膜方法。

一般工作过程：料库内置有若干8至20个平行的第一至第N轨道8及轨道上的基板，N为8至20之一整数，每个板料架携运一片竖起的金属基板，当第一至第N在纵向轨道上移动到与第一横向轨道成一直线的位置时，基板被驱动在横向轨道上右移，进入真空镀室进行第一次镀；第一至第N在料库内移开后，第二轨道及轨道上的第二板料架在纵向轨道上移动到与第一横向轨道成一直线的位置，第二板料架被驱动在横向轨道上右移，尾随第一板料架进入真空镀室进行第一次镀；依次类推；第一至第N上基板经真空镀室后进入第三真空室，由设有的在纵向轨道上平移或变轨的可变换工位的装置将第一至第N平移到与第二横向轨道成一直线的位置，基板被驱动在第二横向轨道上左移再进入真空镀室进行第二次镀，依次类推，第二、三…轨道依次第二次镀；第二次镀的弧靶与第一次镀的弧靶是相同的或不相同的；第二次镀后的依次的第一、二、三…基板又通过纵向轨道上逐个平移到达料库的各个平行轨道上，第一、二、三…基板携带的金属基板或半成品再次到达第一横向轨道并进入镀膜室进行第三次镀膜，依次类推；直到达到镀膜的种类和厚度，全部镀好的成品亦存储于料库；料库关闭料库与离子镀室的门，则镀好成品出料库，新的镀基板装入料库进行下次的镀膜。

本发明尤其是得到不锈钢基板镀钛与碳化物合金或钛与硼化物合金作为镀硬质膜层的模压板。

本发明料库工位变换，对位和变速是采用PLC控制(专门的)动力V型轮及链轮传动相邻V型轮(在设有上部或下部轨道)完成。料库中平行轨道的个数即为装载金属基板的片数。料库与真空镀膜室、或包括真空镀膜室与第三真空室间均设有过渡真空室，轨道的长度能够容纳所有板架及金属基板的长度的循环，也用于决定料库的装载量。料库的主要功能是提高镀膜效率，在镀膜过程中给基板或半成品板有充足的冷却时间和空间。

典型的8-10片装载量，比现有技术的单片镀室也提高8至10倍(双料室还有提高二倍的效率)，尤其是真空镀室旁设有的第三或过渡室，温度不高，使得薄型金属基板不会变形，板材依次鱼贯进入真空室及弧靶分布密集可以保证镀膜的效率；不同的弧靶材料的分布可以对镀层进行选择，尤其是同时进行双面镀的效果良好，多次循环镀膜有利于镀层的质量。

本发明输送方法和速度调节采用PLC控制动力轮推动基板运动来实现。发明出料门和进料门可共用也可分设，密闭性好，能够隔离真空，并可以进行电控启闭，本发明料库采用进出料内外各设二门。本发明第三真空室及料库设有的板架及运载的基板变轨装置及动力轮具有横移、前进后退、快慢调节功能，并与包括第一第二横向轨道构成的运输循环系统对接成一个可变轨的循环体系。

料库的冷却功能和方法，冷却除了有待镀冷却，也可以集中料库后关门充气强制冷却，在整个镀膜过程中这种冷却方法可以根据板升温的情況进行一次还是多次。这种方法可以彻底介决304不锈钢模压板在镀膜过程中热变形的难题。

本发明的有益效果：本发明提出的一种模压板尤其是金属板(亦包括装饰板)的离子真空镀钛与陶瓷合金层组合物的方法，尤其是高效率、高加工能力并保证镀膜质量各种离子真空镀钛组合物的方法与装置，可采用非机械磁体控制方式，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量，离子镀层细腻，和工件结合层的质量高；靶材的长度不受限制，靶材的利用率高，使用寿命长，运行中无需调整与维修，应用范围广的离子真空镀膜方法与装置。本发明是一种在真空镀膜中解决模压板的表面硬度和克服热度变形并可提高生产效率的方法。

模压板的硬质膜层结构为钛靶打底，碳化物合金或硼化物合金靶镀硬质层，中间夹入钛过渡层，总厚度为2-8微米，硬膜镀层既有硬度又有韧性。

本发明的镀膜方法适用模压板的基材为304、321、630、410等不锈钢系列，尤其是304、410、630材质的模压板。磁控管状靶靶管内设有磁场和冷却水循环系统，保证管状靶可以长期工作。模压板的硬质膜层结构为钛打底，碳化物合金或硼化物合金靶镀硬质层，中间夹入钛过渡层，总厚度为2-8微米，硬膜镀层既有硬度又有韧性。本发明的镀膜方法适用模压板的基材为304、321等不锈钢系列，尤其是304、316材质的模压板。本发明提出的真空镀膜的新方法与装置生产一种不锈钢模压板，能实现其全部技术要求，即304材质的不锈钢模压板经2小时的真空镀硬质膜层厚度达6微米，硬度HV3000度，用120目金刚砂纸使结打磨不掉膜，镜面效果保持原样一点也没磨损。结合力非常牢固，板形也非常平整。滿足使用要求。2小时一炉可出上述板8一20片。生产效率非常高，生产过程绿色环保，无任何污染，以后能取代化学电镀。以每周期8片为例，如果设定每次经过真空镀膜室2分钟，半个循环则需要16分钟，每片板可以在过渡真空层或料库内进行14分钟的冷却，上下两个轨道均经过两次真空镀膜室也经过了中间的间隔冷却过程。

附图说明

图1是本发明设备结构示意图；

图2是本发明真空室的侧视结构示意图；

图3是本发明图2的纵切图。

具体实施方式

如图所示：第一真空室1、悬挂2、第一真空室的仓门3、4、纵向轨道5、5-1、5-2、待加工板托架7、第一至第N平行轨道8、第一横向轨道12、第二横向轨道12-1、第一真空室的连通门10、第二真空镀膜室即离子镀室22、清洁离子源13、钛源弧靶14、组合离子源弧靶(电弧靶或磁控靶)15、16、18、离子镀进入室门23、离子镀外开门17、第三横向轨道7-1、纵向移动动力6、6-1、第三真空室20、第四、五真空室即过渡真空室9、19、变轨装置21。给各真空室提供真空的真空泵(机械泵、罗茨泵或与分子泵)25。基材或半成品板40、真空室顶板41、真空室地平42、(纵截面)V型轮43、链轮44、链条45、主动轴46、从动轴47、上轨道48、夹持轮49、电机50通过磁性液体密封的连轴器给主动轮驱动。

变轨循环输送系统设在整个真空室内形成环形体系。整个真空系统分五个室，第一真空室为储料库，第五和第四室为过渡真空室，第二真空镀膜室为镀膜室，第三真空室是基板循环回转的变轨回转室。第四过渡真空室在第一真空室与第二真空镀膜室之间的过渡真空室；第五过渡真空室在第二真空镀膜室与第三之间的过渡真空室。

第二真空镀膜室即真空离子镀室22中靶材为钛材14和其它靶材分布在第一横向轨道旁，如双面镀则在轨道的两侧，也设有清洁离子源13的第一横向轨道的前端对未镀基板进行清洁处理。碳化物合金或硼化物合金靶源镀硬质层，离子镀室中靶材的分布和工作与否决定了镀层的材质与镀层的分布。多层陶瓷合金材料层的中间夹入钛过渡层，总厚度为2-8微米，硬膜镀层既有硬度又有韧性。靶材的两端均施加独立工作的弧源电源，每个弧源电源分别进行电压高低或弧源电流大小的控制(必要时停止工作)分别施加于靶材的两端，弧源电源电压高或电流大时离子体的离子量大，发束能力强，尤其是每只电源均以相同周期的方式进行电流大小的强弱变化控制，且靶材一端弧源电源电压最高或电流最大时，靶材另一端施加的弧源电源电压低或电流小。根据两端施加的弧源电源电压的高低或弧源电源电流大小的控制，离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量；离子引弧能够均匀或任意方式移动，控制靶材每处引弧的离子量；可采取可控硅电压调节器的电源调节设备，尤其是以微处理器控制的方式对可控硅进行调节。

第一真空室料库设有8条有输送功能的平行轨道(兼作料架)，此第一至第N平行轨道可与第一、二横向轨道相同规格，当平行轨道第一或第二横向轨道两条轨道在一条直线时便于在设在料架(平行轨道)上的动力轮携带基板或半成品板运动，第三真空室有一条输送功能的料架(类同料库)，二个室同样具有横移变轨功能。去接送过渡室进出的基板或镀膜过程中的半成品基板。

水平轨道与第一、第二横向轨道是下轨与上轨在同一平面的传送轨道；有多个下轨的下V型轮导轮起输送作用(可以直接输送基板，也可以输送支架或料架，基板在支架上固定，这两种情况均可)，采用伺服等电机作为V型轮导轮主动力轴驱动(基板)，一端固定有V型轮的下导轮，下导轮置于轨道中心，水平及第一第二横向轨道上均匀设有动力的V型轮驱动(基板)，以满足基板的循环运行。循环运行全程由PLC控制。上轨上也装有上导轮或夹持轮对运动中板材夹持并保持运动。

多对上导轮或夹持轮设在上轨道(导轨)中心上方起被动靠轮作用，在10cm范围内可根据导轮的高低上下调节基板的位置。

循环镀膜过程中料库有8块(可以多至20条，则料库设有20条有输送功能的平行的料架即第一导轨，过渡真空室的轨道也要延长)在参与连续不断地通过真空镀膜室(第二真空镀膜室)镀膜，不锈钢模压板形成安序短时间穿过镀膜区，迅速进入料库，冷却时间长，每镀一圈就有十几分钟冷却时间，板不会过热变形。并且靶区没有空镀时间，让靶材离子充分被工件吸收存积。效率更高，成本更低，实现了不锈钢模压板能镀硬质膜的难题。基板半成品板驱动：如图示，基材或半成品板40、真空室顶板41、真空室地平42、(纵截面)V型轮43、链轮44、链条45、主动轴46、从动轴47、上轨道48、夹持轮49、电机50通过磁性液体密封的连轴器给主动轮驱动。链轮画里面的了，更多的应该是在里面主动轮带动被动V形轮输运模压板的；设在主动轴46外面的链轮可以在同步的两室之间用。基板被限止在上导轮和下V形轮中心行走，V形轮被固定在轨道上，基板有重量，基板在V形轮的槽中磨擦糸数很大；上下轮固定在一条垂直线上，也在一条直线上。下导轮位置是固定的。V形轮中间一个小长园形是固定键，使轴带动V形轮转动。V形轮之间也可加上相同的V形导轮，上有夾持轮保证运行的万无一失。

变轨循环输送系统设在整个(包括的第一、第四、第二、第五、第三真空室)真空室内形成环形体系。基板或半成品在循环输送镀膜过程中，采用计算机控制，比如第一真空镀膜区的基板走速是每分钟一米，那非镀膜区的基板走速每分钟应大于一米，在镀膜基板尾端到达设定的信号位置时，在后面的基板用匹配好的速度快速输送，直至与镀膜基板设定的安全距离后与镀膜基扳同速行进，当镀膜基板尾端离开镀膜区并到达设定的信号位置后、驱动轮(此处安装主动驱动轮)速度自动加快进入变轨段，基板变轨后等前面在镀膜的基板尾端到达设定的信号位置时，后面的基板自动用匹配好的速度加速，至镀膜基板的设定距离后与镀膜基板同速。镀膜基板尾端出镀膜区到达信号位置后，即迅速进入己在等待的料库原工位。计算机将料库内的基板依次序设定好编码，依次按上述方法送入镀膜区，循环回来的基板始终按序进入原工位，形成有条理的使每片基板重复镀膜的机率相同的循环过程。此方法可做到无空镀。

当镀膜后的基板在料库内待镀冷却，经自动测温还不能满足继续镀膜不会热变形的条件时，计算机会指令料库暂停基板送镀，这时料库只进不出，同时各靶电源按序关闭(节约靶料及用于降温)。镀膜后的基板按序全部入库，关内门后充冷却气体进行强制冷却，至适镀板温，开门开靶电源继续按序镀膜。

第一真空室中的料库因为要对8块基板分序送镀、变位、接板，因此它的动作多，速度要更快。快速送料，快速移位、快速接板，接好板又要快速移位去准备送板，这些动作都要在2一3分钟内由计算机控制有条理地完成。第一真空室的料库既要移动对位快速送料、又要移动对位快速接料，两者必须在时间上叉开，镀膜区又不能停顿，做到三者合一。

上导轮和下导轮输送糸统与炉体绝缘，V形轮动力轮有电连接电机驱动主动轴，电机50通过磁性液体密封的连轴器给主动轮驱动；或者V形轮动力轮有电连接电机的电连接采用一平行于轨道的导电轴等方式供电。PLC可以在不同时间控制不同位置的导轮提供动力并开始工作。

料库拥有若干(典型的8至20个，当取8个时)平行的第一至第N轨道8及第一板料架，每个板料架携运一片竖起的金属基板，当第一至第N轨道及轨道上的板料架在纵向轨道上移动到与第一横向轨道12成一直线的位置时，第一板料架上金属基板被导轮动力轮驱动在第一横向轨道上右移，如箭头方向，进入真空镀室进行第一次镀；第一板料架(图中第一至第N轨道8)经纵向轨道移开后，第二轨道移动到原第一至第N轨道的位置，及第二轨道上的第二板料架在纵向轨道上移动到与横向轨道成一直线的位置，第二板料架被驱动在横向轨道上右移，尾随第一板料架进入真空镀室进行第一次镀；依次类推；第一板料架上基板经过渡真空室进入真空镀膜室后再进入第二过渡真空室后进入第三真空室，第三真空室内进行变轨，由设有的板料架(完全类同于第一至第N轨道8)在纵向轨道上平移将第一板料架平移到与第二横向轨道成一直线的位置，第一板料架被驱动在第二横向轨道上左移再进入真空镀室进行第二次镀，或通过端部变轨的可变换工位的装置即道叉变轨装置21将导轮及夹持的基板变轨，板材导轮能够反向至第二横向轨道；第二横向轨道与第一横向轨道平行，分布在真空镀膜室的第二横向轨道两侧亦分布靶材，依次类推，第二、三…板料架依次第二次镀；第二次镀的镀层材料与第一次镀的弧靶是相同的或不相同的，主要依赖于弧靶材质及分布；第三真空室纵向轨道变轨的可变换工位的装置尤其是端部设有道叉变轨装置；第二次镀后的依次的第一、二、三…板料架又(通过纵向轨道上逐个平移)到达料库的各个平行轨道上，第一、二、三…板料架携带的金属基板或半成品再次到达第一横向轨道并进入镀膜室进行第三次镀膜，依次类推；直到达到镀膜的种类和厚度，全部镀好的成品亦存储于料库；料库关闭料库与离子镀室的门，则镀好成品出料库，新的镀基板装入料库进行下次的镀膜；本发明料库工位变换，纵向轨道使第一至第N水平轨道对位(依次到达与第一或第二横向轨道的直线位置)和变速是采用PLC控制(专门的)动力轮或动力齿轮(在设有上部或下部轨道)完成。如为专门的动力链轮或动力齿轮。本发明的板料架最简易的结构是第一至第N轨道和轨道上的两只或更多的两侧分布的若干滑轮或V字轮(包括V字动力轮)构成，只要保证有若干为动力轮即可。

类似第一至第N平行轨道(水平轨道)的个数即为装载金属基板的片数。料库与真空镀膜室、或包括真空镀膜室与第三真空室间均设有的过渡真空室，便利轨道的长度能够容纳所有板架及金属基板的的长度的循环，也用于决定料库的装载量。

典型的8-10片装载量，比现有技术的单片镀室也提高8至10倍，双料室结构可倍量的装基板。尤其是真空镀室旁设有的第三或过渡室，温度不高，使得薄型金属基板不会变形，板材依次鱼贯进入真空室及弧靶分布密集以可保证镀的效率；不同的弧靶材料的分布可以对镀层进行选择，尤其是同时进行双面镀的效果良好，多次循环(往返)镀有利于镀层的质量。本发明的立式炉体内、(板料架)驱动工件(金属基板或半成品)具有上下、左右限位调节功能装置。料库亦起到冷却板的作用。保证不锈钢模压板不过热变形。尤其是同时进行双面镀的效果良好，多次循环镀有利于镀层的质量。

本发明真空镀膜室料库内的模压板，全部镀完成后，可以边出料边进料交替进行料库库存的替换。本发明使基板或半成品单方向循环在控制上较为容易：即循环方向为料库、第一横向移动轨道、离子镀室和第三真空室至第二横向移动轨道到离子镀室再到料库。如图中箭头所示。其它形式的循环亦可。

实施例：镀不锈钢板30基板，典型的采用304牌号，厚度1.5-8mm,常用的是4-6mm左右，面积在2平方米以上，不锈钢板基板上在真空镀膜室内先镀一层钛与铬，再镀有2至10个周期的钛31与碳化物合金32或钛31与硼化物合金32的硬质膜镀层，总厚度为2-8微米，一般5-6微米即可，碳化物合金或硼化物合金的中间夹入钛过渡层，硬质膜镀层既有硬度又有韧性。两个相同容量的料库时靶材的分布会有所不同。

包括钛与铬(镍)与碳化物合金或钛与硼化物合金的硬质膜镀层，总厚度为2-8微米，碳化物合金或硼化物合金的中间夹入钛过渡层，硬质膜镀层既有硬度又有韧性。所述碳化物合金或钛与铬(镍)与硼化物合金的硬质膜镀层也包括金属钛与铬(镍)等与碳化物(典型的是碳化钨，可以按原子比制备成靶材)、硼化物(典型的是二硼化钛，亦可以制备成靶材)共镀。碳化物合金与硼化物合金也可以交替或共镀；或再与钛与铬(镍)共镀(镀时几个靶材同时处于离子工作状态)；也可以选择不同镀层时用不同的靶材处于工作状态，而有的靶材处于不工作状态；基板采用碳钢板更没有问题。

一般采用真空镀或在氩气保护下镀膜，有时在氮化物时需要氮气流量，碳化物时也可采用乙炔并控制一定流量，均可以为本发明方法和装置使用，气体流量可以通过质量流量控制器进行。

涉及碳时，也可以共用氮气与乙炔；氮气流量与乙炔流量是二者的体积比例关系，单位是每分钟毫升，与离子溅射一道使工作真空保持在合适的状态，工作时间并不限制，这是与厚度成正比的量。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.金属板的镀膜方法，其特征是在设有的包括料库、离子镀室、第三真空室内进行，料库内设有2-20片的金属基板作为料库，料库及连通的离子镀室、料库和第三真空室设有可变轨道的金属基板循环运输系统；金属基板循环运输系统通过第二真空镀膜室即离子镀室进行镀膜，离子镀室中靶材采用钛，碳化物合金或硼化物合金作为镀硬质膜层的材料；金属基板在可变轨道上在料库及连通的离子镀室、第三真空室多次循环，在经过离子镀室的第一和第二横向轨道上进行连续多次的循环镀膜，逐次镀膜即使金属基板渐进地、吸收堆积靶材离子成膜而成为成品模压板，每次镀膜后的半成品模压板有冷却时间和空间；第一真空室与真空镀膜室之间出入口设有密封门；金属基板循环由多只V型轮和上轨的多组夹持轮支持和驱动。V型轮的V型槽上直接支撑基板；V型轮设有主动轮和被动轮，V型轮转动而不滚动的方式驱动基板。

2.根据权利要求1所述的金属板的镀膜方法，其特征是料库内置有若干8至20个平行的第一至第N水平轨道8及轨道上的基板，N为8至20之一整数，每个板料架携运一片竖起的金属基板，当第一至第N在纵向轨道上移动到与第一横向轨道成一直线的位置时，基板被驱动在横向轨道上右移，进入真空镀室进行第一次镀；第一至第N在料库内移开后，第二轨道及轨道上的第二板料架在纵向轨道上移动到与第一横向轨道成一直线的位置，第二板料架被驱动在横向轨道上右移，尾随第一板料架进入真空镀室进行第一次镀；依次类推；第一至第N上基板经真空镀室后进入第三真空室，由设有的在纵向轨道上平移或变轨的可变换工位的装置将第一至第N平移到与第二横向轨道成一直线的位置，基板被驱动在第二横向轨道上左移再进入真空镀室进行第二次镀，依次类推，第二、三…轨道依次第二次镀；第二次镀后的依次的第一、二、三…基板又通过纵向轨道上逐个平移到达料库的各个平行轨道上，第一、二、三…基板携带的金属基板或半成品再次到达第一横向轨道并进入镀膜室进行第三次镀膜，依次类推；直到达到镀膜的种类和厚度，全部镀好的成品亦存储于料库。

3.根据权利要求1所述的金属板的镀膜方法，其特征是镀膜过热基板进入料库后自然冷却或强制冷却，在整个镀膜过程中根据板升温的情況进行自然冷却或强制冷却；料库设置基板均在平行轨道上放置；对模压板膜层厚度，采用控制循环镀膜次数和速度及调节靶功率大小来实现；对模压板膜层硬度选择包括钛合金碳化物合金和硼化物合金靶材来实现；进出料时均要关闭真空镀膜室与料库的门。

4.应用权利要求1-3之一方法得到不锈钢基板镀钛与碳化物合金或钛与硼化物合金作为镀硬质膜层的模压板。

5.金属板的真空镀膜装置，其特征是设有第一真空室即料库、第二真空镀膜室、第三真空室，第一真空室内设有2-20片的金属基板作为料库，料库及连通的离子镀室、第三真空室设有可变轨道的金属基板循环运输系统；第二真空镀膜室为离子镀室；金属基板在可变轨道上在料库及连通的离子镀室、第三真空室多次循环；真空离子镀室即真空镀膜室为立式炉室；可变轨道的金属基板循环运输系统包括板料架和输送轨道，输送轨道包括料库中若干平行轨道、纵向轨道和横贯第一真空室即料库、第二真空镀膜室、第三真空室的第一、第二横向移动轨道，若干平行轨道是承载基板的下轨上轨在同一垂直平面的输送轨道，基板在输送轨道上运动包括在第一和第二横向移动轨道的移动和纵向轨道移动装置，横向移动轨道的移动时通过自带动力轮或由轨道上动力装置驱动，基板在纵向轨道移动时指基板在平行轨道上跨至相邻的平行位置移动；料库及连通的离子镀室、第三真空室之间设有第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道移动装置，平行轨道上每个板料架带动的金属基板或半成品在两根横向移动轨道及在两端的纵向轨道上方的平行轨道上移动的单方向循环转动。

6.根据权利要求5所述的金属板的真空镀膜装置，其特征是真空镀膜室为立式炉室，金属基板在横向移动轨道的移动地通过自带动力轮或由轨道上动力装置驱动，板料架带着金属基板在纵向轨道移动时指在平行的第一至第N平行轨道上跨至相邻的平行轨道位置移动，通过平行轨道下方设有垂直于平行轨道的纵向轨道，设有推杆装置使包括上轨的平行轨道在纵向轨道上平移，或者平行轨道的移动是设于二根水平轨道的一个端部道叉变轨装置来实现；料库及连通的离子镀室、第三真空室之间设有第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道基板在第一、第二两根横向移动轨道互移，金属基板或半成品在第一、第二两根横向移动轨道和置于料库、第三真空室的纵向轨道移动的单方向循环转动，板料架本身就是平行轨道为主要部件再加上在平行轨道上的V形轮，V形轮加上上轨的夹持轮构成使基板在轨道上移动的主要部件。

7.根据权利要求5所述的金属板的真空镀膜装置，其特征是在料库和第二料库(第三真空室)甚至过渡真空室的室壁上设有紧贴的冷却管，冷却管内流的是包括水或乙二醇的冷却媒体；或再建立炉体外冷却循环轨道，炉外建一条净化输送轨道与炉体中一个或二个真空室头尾相接形成循环。

8.根据权利要求5所述的金属板的真空镀膜装置，其特征是V型轮设有主动轮和被动轮，主动轮和被动轮之间可以通过链条进行传动；上部轨道的设有夹持轮，若干平行轨道依次放置2-20片的金属基板。

9.根据权利要求5所述的金属板的真空镀膜装置，其特征是真空镀膜室为立式炉室，金属基板在横向移动轨道的移动地通过自带动力的滚轮或由轨道上动力装置驱动，板料架带着金属基板在纵向轨道移动时指在平行的第一至第N平行轨道上跨至相邻的平行轨道位置移动，通过平行轨道下方设有垂直于平行轨道的纵向轨道，设有推杆装置使包括上轨的平行轨道在纵向轨道上平移，或者平行轨道的移动是设于二根水平轨道的一个端部道叉变轨装置来实现；料库及连通的离子镀室、第三真空室之间设有第一、第二两根横向移动轨道，两根横向移动轨道的端部即离子镀室和第三真空室均设有纵向轨道基板在第一、第二两根横向移动轨道互移，金属基板或半成品在第一、第二两根横向移动轨道和置于料库、第三真空室的纵向轨道移动的单方向循环转动。

10.根据权利要求5所述的金属板的真空镀膜装置，其特征是板料架本身就是平行轨道为主要部件，V形轮加上上轨的夹持轮构成使基板在轨道上移动的主要部件；在真空镀膜室内设有2-40个弧靶，采用集中布局或分散布局，也可布局在输运竖直金属板材的板料架横向轨道道轨的一侧或二侧；第三真空室容纳一至多个平行轨道，每个平行轨道能够放置一片基板，料库与真空镀膜室、或包括真空镀膜室与第三真空室间均设有过渡真空室。