CN108441828B - 动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备和镀制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜制备技术领域，具体讲的是一种动密封件上的铜‑铅自润滑薄膜的镀制设备和镀制方法，镀制设备，包括炉体（1）；炉体（1）内具有镀膜腔室（2）；镀膜腔室（2）底部设有用于固定靶材（3）的安装台（4）；所述镀膜腔室（2）内还设有蒸镀装置，所述蒸镀装置包括支架（8）和坩埚（9），所述坩埚（9）固定连接在支架（8）上并且所述坩埚（9）位于靶材（3）上方，所述支架（8）高度可调式连接在镀膜腔室（2）内，所述坩埚（9）为螺旋形，螺旋形的坩埚（9）中间形成螺旋形的缺口（10）。提供一种能够镀制铜‑铅自润滑薄膜的镀制设备，从而可以在动密封件表面镀制铜‑铅自润滑薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜制备技术领域，具体讲的是一种动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备和镀制方法。
背景技术
动密封件是动密封结构中常用的部件之一，其工作环境是在严厉的摩擦磨损条件下进行的，因此如何降低动密封件表面的摩擦磨损是工程师们努力解决的问题。
常用的提高动密封件表面的摩擦磨损的方式是在动密封件表面热喷涂形成涂层或者在动密封件表面镀制获得镀层。然而上述获得的涂层或者镀层一般不具备自润滑功能。
因此如何在动密封件表面镀制自润滑薄膜和如何设计一种能够镀制自润滑薄膜的设备急需所求。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题之一。
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够镀制铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，从而可以在动密封件表面镀制铜-铅自润滑薄膜，从而可以提高动密封件的摩擦磨损性能，增加使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，包括炉体；炉体内具有镀膜腔室；镀膜腔室底部设有用于固定靶材的安装台；所述镀膜腔室内设有安装架，所述安装架顶部设有用于固定工件的样品台，工件固定在样品台上并且工件的表面朝靶材方向设置；所述镀膜腔室内还设有蒸镀装置，所述蒸镀装置包括支架和坩埚，所述坩埚固定连接在支架上并且所述坩埚位于靶材上方，所述支架高度可调式连接在镀膜腔室内，所述坩埚为螺旋形，螺旋形的坩埚中间形成螺旋形的缺口，所述坩埚的底部设有用于给坩埚加热的加热装置。
采用上述结构后，具有如下优点：
1.当动密封件表面需要镀制铜-铅自润滑薄膜时，工件即为动密封件，动密封件的具体材料可以是碳化硅。将靶材换成纯铜靶材，坩埚中放置纯铅，将动密封件固定在样品台上，铜-铅自润滑薄膜中的铜基就可以采用溅射镀膜的方式沉积在动密封件表面，与此同时，铜-铅自润滑薄膜中的铅元素可以以蒸镀方式沉积在动密封件表面，从而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得铜-铅自润滑薄膜。
2. 在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，由于溅射镀膜的机理是离子撞击靶材表面，使靶材材料以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜；蒸镀的机理是将靶材材料加热熔化使靶材材料以蒸汽方式，具体的蒸汽方式也是以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜。因此，铜-铅自润滑薄膜中的铅是以半径较小的原子团形式掺杂在薄膜中，从而铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的。这种细小而均匀的结构在动密封件使用状态时的作用是：动密封件使用状态是不断的进行摩擦，伴随着摩擦磨损的进行，细小的铅颗粒会在摩擦副中形成微滚动摩擦，在铜质材料的自润滑的效应上配合微滚动摩擦，从而摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
3. 由于铅与铜材料本身的缘故，铅是不能固溶在铜内，因此在现有技术方法获得的铜-铅材料，例如铸造等，铅先熔化后凝固在铜内是以较大颗粒物存在，颗粒物尺寸较大的话，在摩擦磨损中，大尺寸的颗粒物脱落时，在摩擦剪切力的作用下，会在脱落位置形成裂纹源，进而在摩擦磨损中形成裂纹，从而加快材料的失效。而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的，避免了在摩擦脱落时形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，从而可以在形成微滚动摩擦的同时避免形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，保证摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
4. 本申请中结构设计成：“坩埚位于靶材上方，所述支架高度可调式连接在镀膜腔室内，所述坩埚为螺旋形，螺旋形的坩埚中间形成螺旋形的缺口”，从而可以使从靶材逸出的原子或原子团和坩埚中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面，从而使得镀制出来的薄膜中的元素分布更为均匀，另外，螺旋形的坩埚中间形成螺旋形的缺口也是为了保证坩埚在不遮挡靶材的情况下使使得镀制出来的薄膜中的元素分布，尽可能的提高镀制出来的薄膜质量。
5. 为何镀制设备要设计成集成溅射镀膜和蒸镀的结构，这是因为要保证“从靶材逸出的原子或原子团和坩埚中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面”所需要的结构，若统一用溅射镀膜无法设计两个靶材重叠的结构，若统一用蒸镀镀膜，铜熔点较高，不适合采用蒸镀方式镀制铜膜，因此申请人设计了本申请的结构。
6. 支架高度可调式连接，这样可以根据具体情况，调节支架高度，获得质量相对最好的薄膜。当然，或者可以以高度为参数设定不同的实验参数，获得不同高度下对镀制的薄膜的性能的影响，为学术研究奠定设备基础。
在采用上述技术方案的基础上，还可以具有如下技术特征：
所述靶材为圆盘形，所述靶材的直径D大于坩埚的宽度A；在竖直方向上，所述靶材和坩埚处于同心位置。这样，可以进一步保证从靶材逸出的原子或原子团和坩埚中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面，镀制获得更好的薄膜。
坩埚的溶解池的截面宽度L等于缺口的宽度M；在俯视的方向上，所述坩埚的外端部的端部侧面到靶材侧面的距离等于缺口的宽度N。这样，由于间距宽度一样，从而可以使得镀制获得的薄膜更加均匀。
所述支架高度可调式连接在镀膜腔室内是指，所述支架包括多根第一支腿和多根第二支腿，所述第一支腿插接在第二支腿内，所述第二支腿的侧壁上设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有螺钉，所述螺钉端部与第一支腿抵紧。
所述安装架上固定连接有用于驱动样品台转动的电机，所述电机与样品台驱动连接。这样，在镀制薄膜的同时，电机带动样品台转动，从而可以使得镀制获得的薄膜更加均匀。
本申请还公开了一种动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制方法，包括如下步骤：
步骤1. 将动密封件抛光；
步骤2. 将抛光后的动密封件进行化学表面纳米化处理；
步骤3. 在步骤2之后，将动密封件放到超声波中清洗；
步骤4. 将清洗后的动密封件放到真空干燥箱中干燥；
步骤5. 将靶材固定在安装台上，所述靶材为纯铜；调节支架高度使坩埚底部到靶材表面的距离为3cm；将纯铅块放入坩埚中；将干燥后的动密封件固定在样品台上；
步骤6. 等离子体轰击动密封件表面；即：启动动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；开启靶材，设置靶材的电流参数为0.6A，样品台上的负偏压为500V，时间为20~30min；此时蒸镀装置处于关闭状态；
步骤7. 镀制纯铜过渡层：蒸镀装置处于关闭状态；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材的电流参数为6A，样品台上的负偏压为50V，时间为10min；
步骤8. 镀制铜-铅自润滑薄膜层：启动蒸镀装置，加热装置使纯铅块熔化并使纯铅块蒸发；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材的电流参数为6A，样品台上的负偏压为50V，时间为60min；
步骤9. 冷却步骤：关闭蒸镀装置，关闭动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；时间为30min；
步骤10 . 完成铜-铅自润滑薄膜的镀制。
在采用上述方法的基础上，还可以具有如下技术特征：在步骤6~9中，电机驱动样品台以8转/分的速度转动。
表面纳米化处理可以使动密封件的表面形成纳米组织，从而一方面提高了动密封件的表面的结构强度，另一方面纳米组织为薄膜的形核和附着提供基础，使铜-铅自润滑薄膜的结合力更好。
本方法具有如下优点：在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，由于溅射镀膜的机理是离子撞击靶材表面，使靶材材料以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜；蒸镀的机理是将靶材材料加热熔化使靶材材料以蒸汽方式，具体的蒸汽方式也是以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜。因此，铜-铅自润滑薄膜中的铅是以半径较小的原子团形式掺杂在薄膜中，从而铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的。这种细小而均匀的结构在动密封件使用状态时的作用是：动密封件使用状态是不断的进行摩擦，伴随着摩擦磨损的进行，细小的铅颗粒会在摩擦副中形成微滚动摩擦，在铜质材料的自润滑的效应上配合微滚动摩擦，从而摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
由于铅与铜材料本身的缘故，铅是不能固溶在铜内，因此在现有技术方法获得的铜-铅材料，例如铸造等，铅先熔化后凝固在铜内是以较大颗粒物存在，颗粒物尺寸较大的话，在摩擦磨损中，大尺寸的颗粒物脱落时，在摩擦剪切力的作用下，会在脱落位置形成裂纹源，进而在摩擦磨损中形成裂纹，从而加快材料的失效。而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的，避免了在摩擦脱落时形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，从而可以在形成微滚动摩擦的同时避免形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，保证摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备的结构示意图。
图2是本发明动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备中的第一支腿、第二支腿结构示意图。
图3是本发明动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备中从坩埚位置俯视时的示意图。
图4是动密封件上制备的铜-铅自润滑薄膜制的示意图。
图5是本发明动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制方法的工艺流程图。
其中：
1、炉体；2、镀膜腔室；3、靶材；4、安装台；5、安装架；6、工件；7、样品台；8、支架；9、坩埚；10、缺口；11、溶解池；12、第一支腿；13、第二支腿；14、螺纹孔；15、螺钉；16、电机；17、纯铜过渡层；18、铜-铅自润滑薄膜层。
具体实施方式
下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开内容更详尽和完整，并且向本领域的技术人员完整传达其包括的范围。也应注意这些实施例不相互排斥。来自一个实施例的组件、步骤或元素可假设成在另一实施例中可存在或使用。在不脱离本公开的实施例的范围的情况下，可以用多种多样的备选和/或等同实现方式替代所示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文论述的实施例的任何修改或变型。对于本领域的技术人员而言明显可以仅使用所描述的方面中的一些方面来实践备选实施例。本文出于说明的目的，在实施例中描述了特定的数字、材料和配置，然而，领域的技术人员在没有这些特定细节的情况下，也可以实践备选的实施例。在其它情况下，可能省略或简化了众所周知的特征，以便不使说明性的实施例难于理解。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；术语“固定”可以是螺栓固定连接和/或螺钉固定连接和/或卡接和/或焊接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3，在一个实施例中，一种动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，包括炉体1；炉体1内具有镀膜腔室2；镀膜腔室2底部设有用于固定靶材3的安装台4；所述镀膜腔室2内设有安装架5，所述安装架5顶部设有用于固定工件6的样品台7，工件6固定在样品台7上并且工件6的表面朝靶材3方向设置；该镀制设备是基于磁控溅射设备改进的，因此还包括冷却水系统、控制系统、供电系统、磁系统等系统，这些系统的结构以及连接方式是现有技术，是本领域技术人员所知的，因此再次不再赘述。
所述镀膜腔室2内还设有蒸镀装置，所述蒸镀装置包括支架8和坩埚9，所述坩埚9固定连接在支架8上并且所述坩埚9位于靶材3上方，所述支架8高度可调式连接在镀膜腔室2内，所述坩埚9为螺旋形，螺旋形的坩埚9中间形成螺旋形的缺口10，所述坩埚9的底部设有用于给坩埚9加热的加热装置。加热装置具体可以是电阻丝，电阻丝加热方式是本领域技术人员常用技术手段，因此其接线、供电方式本领域技术人员应该能够理解。
采用上述结构后，具有如下优点：
1.当动密封件表面需要镀制铜-铅自润滑薄膜时，工件6即为动密封件，动密封件的具体材料可以是碳化硅。将靶材3换成纯铜靶材，坩埚9中放置纯铅，将动密封件固定在样品台7上，铜-铅自润滑薄膜中的铜基就可以采用溅射镀膜的方式沉积在动密封件表面，与此同时，铜-铅自润滑薄膜中的铅元素可以以蒸镀方式沉积在动密封件表面，从而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得铜-铅自润滑薄膜。
2. 在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，由于溅射镀膜的机理是离子撞击靶材表面，使靶材材料以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜；蒸镀的机理是将靶材材料加热熔化使靶材材料以蒸汽方式，具体的蒸汽方式也是以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜。因此，铜-铅自润滑薄膜中的铅是以半径较小的原子团形式掺杂在薄膜中，从而铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的。这种细小而均匀的结构在动密封件使用状态时的作用是：动密封件使用状态是不断的进行摩擦，伴随着摩擦磨损的进行，细小的铅颗粒会在摩擦副中形成微滚动摩擦，在铜质材料的自润滑的效应上配合微滚动摩擦，从而摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
3. 由于铅与铜材料本身的缘故，铅是不能固溶在铜内，因此在现有技术方法获得的铜-铅材料，例如铸造等，铅先熔化后凝固在铜内是以较大颗粒物存在，颗粒物尺寸较大的话，在摩擦磨损中，大尺寸的颗粒物脱落时，在摩擦剪切力的作用下，会在脱落位置形成裂纹源，进而在摩擦磨损中形成裂纹，从而加快材料的失效。而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的，避免了在摩擦脱落时形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，从而可以在形成微滚动摩擦的同时避免形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，保证摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
4. 本申请中结构设计成：“坩埚9位于靶材3上方，所述支架8高度可调式连接在镀膜腔室2内，所述坩埚9为螺旋形，螺旋形的坩埚9中间形成螺旋形的缺口10”，从而可以使从靶材逸出的原子或原子团和坩埚9中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面，从而使得镀制出来的薄膜中的元素分布更为均匀，另外，螺旋形的坩埚9中间形成螺旋形的缺口10也是为了保证坩埚9在不遮挡靶材3的情况下使使得镀制出来的薄膜中的元素分布，尽可能的提高镀制出来的薄膜质量。
5. 为何镀制设备要设计成集成溅射镀膜和蒸镀的结构，这是因为要保证“从靶材逸出的原子或原子团和坩埚9中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面”所需要的结构，若统一用溅射镀膜无法设计两个靶材重叠的结构，若统一用蒸镀镀膜，铜熔点较高，不适合采用蒸镀方式镀制铜膜，因此申请人设计了本申请的结构。
6. 支架8高度可调式连接，这样可以根据具体情况，调节支架8高度，获得质量相对最好的薄膜。当然，或者可以以高度为参数设定不同的实验参数，获得不同高度下对镀制的薄膜的性能的影响，为学术研究奠定设备基础。
在采用上述技术方案的基础上，还可以具有如下技术特征：
所述靶材3为圆盘形，所述靶材3的直径D大于坩埚9的宽度A；在竖直方向上，所述靶材3和坩埚9处于同心位置。这样，可以进一步保证从靶材逸出的原子或原子团和坩埚9中金属液体逸出的原子或原子团可以从同一方向沉积在工件的表面，镀制获得更好的薄膜。
坩埚9的溶解池11的截面宽度L等于缺口10的宽度M；在俯视的方向上，所述坩埚9的外端部的端部侧面到靶材3侧面的距离等于缺口10的宽度N。这样，由于间距宽度一样，从而可以使得镀制获得的薄膜更加均匀。
所述支架8高度可调式连接在镀膜腔室2内是指，所述支架8包括多根第一支腿12和多根第二支腿13，所述第一支腿12插接在第二支腿13内，所述第二支腿13的侧壁上设有螺纹孔14，所述螺纹孔14内设有螺钉15，所述螺钉15端部与第一支腿12抵紧。
所述安装架5上固定连接有用于驱动样品台7转动的电机16，所述电机16与样品台7驱动连接。这样，在镀制薄膜的同时，电机16带动样品台7转动，从而可以使得镀制获得的薄膜更加均匀。
如图4、5，本申请还公开了一种动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制方法，包括如下步骤：
步骤1. 将动密封件抛光；
步骤2. 将抛光后的动密封件进行化学表面纳米化处理；
步骤3. 在步骤2之后，将动密封件放到超声波中清洗；
步骤4. 将清洗后的动密封件放到真空干燥箱中干燥；
步骤5. 将靶材3固定在安装台4上，所述靶材3为纯铜；调节支架8高度使坩埚9底部到靶材3表面的距离为3cm；将纯铅块放入坩埚9中；将干燥后的动密封件固定在样品台7上；
步骤6. 等离子体轰击动密封件表面；即：启动动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；开启靶材3，设置靶材3的电流参数为0.6A，样品台7上的负偏压为500V，时间为20~30min；此时蒸镀装置处于关闭状态；
步骤7. 镀制纯铜过渡层17：蒸镀装置处于关闭状态；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材3的电流参数为6A，样品台7上的负偏压为50V，时间为10min；
步骤8. 镀制铜-铅自润滑薄膜层18：启动蒸镀装置，加热装置使纯铅块熔化并使纯铅块蒸发；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材3的电流参数为6A，样品台7上的负偏压为50V，时间为60min；
步骤9. 冷却步骤：关闭蒸镀装置，关闭动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；时间为30min；
步骤10 . 完成铜-铅自润滑薄膜的镀制。
在采用上述方法的基础上，还可以具有如下技术特征：在步骤6~9中，电机16驱动样品台7以8转/分的速度转动。
表面纳米化处理可以使动密封件的表面形成纳米组织，从而一方面提高了动密封件的表面的结构强度，另一方面纳米组织为薄膜的形核和附着提供基础，使铜-铅自润滑薄膜的结合力更好。
“调节支架8高度使坩埚9底部到靶材3表面的距离为3cm”这是因为要是坩埚9底部到靶材3表面的距离过于接近，加热装置发热会对靶材3产生影响。要是坩埚9底部到靶材3表面的距离太远又会使镀制出来的铜-铅自润滑薄膜均匀度不是最佳，在这个距离时，获得相对性能最优的铜-铅自润滑薄膜。
上述方法中，铜-铅自润滑薄膜层18中铜元素与铅元素的原子含量比为95:5。这个比值的铜-铅自润滑薄膜层性能最优。
本方法具有如下优点：在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，由于溅射镀膜的机理是离子撞击靶材表面，使靶材材料以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜；蒸镀的机理是将靶材材料加热熔化使靶材材料以蒸汽方式，具体的蒸汽方式也是以原子或原子团形式逸出，沉积在工件表面形成薄膜。因此，铜-铅自润滑薄膜中的铅是以半径较小的原子团形式掺杂在薄膜中，从而铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的。这种细小而均匀的结构在动密封件使用状态时的作用是：动密封件使用状态是不断的进行摩擦，伴随着摩擦磨损的进行，细小的铅颗粒会在摩擦副中形成微滚动摩擦，在铜质材料的自润滑的效应上配合微滚动摩擦，从而摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
由于铅与铜材料本身的缘故，铅是不能固溶在铜内，因此在现有技术方法获得的铜-铅材料，例如铸造等，铅先熔化后凝固在铜内是以较大颗粒物存在，颗粒物尺寸较大的话，在摩擦磨损中，大尺寸的颗粒物脱落时，在摩擦剪切力的作用下，会在脱落位置形成裂纹源，进而在摩擦磨损中形成裂纹，从而加快材料的失效。而在溅射镀膜和蒸镀的共同作用下获得的铜-铅自润滑薄膜，铅在薄膜中具体是细小而均匀分布的，避免了在摩擦脱落时形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，从而可以在形成微滚动摩擦的同时避免形成裂纹源或者至少减小了铅在摩擦脱落时形成裂纹源尺寸，保证摩擦磨损性能更好，提高动密封件的使用寿命。
以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，包括炉体（1）；炉体（1）内具有镀膜腔室（2）；镀膜腔室（2）底部设有用于固定靶材（3）的安装台（4）；所述镀膜腔室（2）内设有安装架（5），所述安装架（5）顶部设有用于固定工件（6）的样品台（7），工件（6）固定在样品台（7）上并且工件（6）的表面朝靶材（3）方向设置；其特征在于，所述镀膜腔室（2）内还设有蒸镀装置，所述蒸镀装置包括支架（8）和坩埚（9），所述坩埚（9）固定连接在支架（8）上并且所述坩埚（9）位于靶材（3）上方，所述支架（8）高度可调式连接在镀膜腔室（2）内，所述坩埚（9）为螺旋形，螺旋形的坩埚（9）中间形成螺旋形的缺口（10），所述坩埚（9）的底部设有用于给坩埚（9）加热的加热装置；所述靶材（3）为圆盘形，所述靶材（3）的直径D大于坩埚（9）的宽度A；在竖直方向上，所述靶材（3）和坩埚（9）处于同心位置；所述支架（8）高度可调式连接在镀膜腔室（2）内是指，所述支架（8）包括多根第一支腿（12）和多根第二支腿（13），所述第一支腿（12）插接在第二支腿（13）内，所述第二支腿（13）的侧壁上设有螺纹孔（14），所述螺纹孔（14）内设有螺钉（15），所述螺钉（15）端部与第一支腿（12）抵紧；坩埚（9）的溶解池（11）的截面宽度L等于缺口（10）的宽度M；在俯视的方向上，所述坩埚（9）的外端部的端部侧面到靶材（3）侧面的距离等于缺口（10）的宽度N。
2.按照权利要求1所述的动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，其特征在于，所述安装架（5）上固定连接有用于驱动样品台（7）转动的电机（16），所述电机（16）与样品台（7）驱动连接。
3.一种采用权利要求1所述的动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备进行镀制的镀制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1 . 将动密封件抛光；
步骤2 . 将抛光后的动密封件进行化学表面纳米化处理；
步骤3 . 在步骤2之后，将动密封件放到超声波中清洗；
步骤4 .将清洗后的动密封件放到真空干燥箱中干燥；
步骤5 .将靶材（3）固定在安装台（4）上，所述靶材（3）为纯铜；调节支架（8）高度使坩埚（9）底部到靶材（3）表面的距离为3cm；将纯铅块放入坩埚（9）中；将干燥后的动密封件固定在样品台（7）上；
步骤6 . 等离子体轰击动密封件表面；即：启动动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；开启靶材（3），设置靶材（3）的电流参数为0 .6A，样品台（7）上的负偏压为500V，时间为20~30min；此时蒸镀装置处于关闭状态；
步骤7 . 镀制纯铜过渡层（17）：蒸镀装置处于关闭状态；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材（3）的电流参数为6A，样品台（7）上的负偏压为50V，时间为10min；
步骤8 . 镀制铜-铅自润滑薄膜层（18）：启动蒸镀装置，加热装置使纯铅块熔化并使纯铅块蒸发；氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；设置靶材（3）的电流参数为6A，样品台（7）上的负偏压为50V，时间为60min；
步骤9 . 冷却步骤：关闭蒸镀装置，关闭动密封件上的铜-铅自润滑薄膜的镀制设备，氩气供应系统供应氩气的流量为25~30sccm；时间为30min；在步骤6~9中，电机（16）驱动样品台（7）以8转/分的速度转动；
步骤10 . 完成铜-铅自润滑薄膜的镀制。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2013253288A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Panasonic Corp | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN201398906Y (zh) * | 2009-03-12 | 2010-02-10 | 王业 | 高度可调节的厨具架 |
| JP2013253288A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Panasonic Corp | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 |
| CN107130213A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-05 | 成都真锐科技涂层技术有限公司 | 多元合金复合薄膜制备设备和制备方法 |
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