CN109295429A - 一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，包括壳体、第一绝缘垫、真空密封端盖装置、第一O型圈、屏蔽罩绝缘垫、轴芯挡圈、屏蔽罩、驱动轴芯、调心轴承、磁性密封装置、磁性液体、圆锥滚子轴承、小圆螺母、锁紧螺母、驱动同步带轮、电机支架、分水装置、同步带、电机同步带轮、电机涨紧装置、电机绝缘垫、驱动电机、轴用卡簧、第一旋转导电装置、第一端密封盖、第二O型圈、第二端密封盖、进水接头、出水接头、旋转磁棒装置、第三O型圈、第二旋转导电装置、靶材端密封盖和靶材，本发明有利于涂层的均匀性和提高附着力，实现离子镀膜的最佳工艺，设备运行稳定可靠，极大地提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是等离子体表面气相沉积技术领域，具体涉及一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置。
背景技术
在国内外，如今真空镀膜在机械、电子、能源、信息等领域已经得到了广泛应用，而在真空镀膜中，生产效率及质量非常受人关注。真空镀膜技术又称为气相沉积技术，主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。物理气相沉积是指在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子、或使其离化为离子，直接沉积到基体表面上的方法，物理气相沉积本身分为三种：真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜，近十年来发展相当快，已经成为当今最先进的表面处理方式之一。
本项目主要是关于真空离子镀领域的一种旋转柱弧装置，真空离子镀作为制备各种功能膜与装饰膜的主流技术，在近十年获得了长足的发展，它已被广泛应用于工业生产中的各种刀、模具等耐磨损材料的表面强化及日常生活中各种金属制品、工艺品的表面美化工艺。作为离子镀的关键技术—弧源技术也得到了飞速发展。目前，各种小多弧源、磁过滤金属真空弧源、矩形电磁控大面积弧源、柱状电弧源等已陆续进入了生产及科研领域。目前国内各厂家在旋转柱弧弧离子镀方面有如下一些缺点：溅射靶材上存在大颗粒，很难处理，靶材利用率不好，浪费原材料；磁铁长期泡在高温水里容易退磁，影响磁场强度；驱动装置属于动密封，容易漏气，使用周期短；引线的导电接触性不好，容易打弧等现象。
综上所述，本发明设计了一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，提供一种防水的永磁体磁场、磁性液体与永磁体及骨架油封的双道动密封，获得最佳的磁场约束效果，使弧斑均匀、细化，以达到阴极靶面的均匀烧蚀，延长靶的使用寿命，更有利于涂层的均匀性和提高附着力，实现离子镀膜的最佳工艺，设备运行稳定可靠，极大地提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，包括壳体、第一绝缘垫、真空密封端盖装置、第一O型圈、屏蔽罩绝缘垫、轴芯挡圈、屏蔽罩、驱动轴芯、调心轴承、磁性密封装置、磁性液体、圆锥滚子轴承、小圆螺母、锁紧螺母、驱动同步带轮、电机支架、分水装置、同步带、电机同步带轮、电机涨紧装置、电机绝缘垫、驱动电机、轴用卡簧、第一旋转导电装置、第一端密封盖、第二O型圈、第二端密封盖、进水接头、出水接头、旋转磁棒装置、第三O型圈、第二旋转导电装置、靶材端密封盖和靶材，驱动轴芯上安装有调心轴承，驱动轴芯上的密封间隙沟槽内注入磁性液体，轴芯挡圈安装在调心轴承上，驱动轴芯的密封间隙处还安装有磁性密封装置，圆锥滚子轴承安装在壳体和驱动轴芯上，锁紧螺母和小圆螺母依次压紧圆锥滚子轴承设置，真空密封端盖装置通过螺丝固定在壳体上，驱动轴芯通过轴用卡簧安装固定有驱动同步带轮，驱动电机通过螺丝与电机绝缘垫固定，驱动电机、电机绝缘垫通过螺丝安装在电机支架上，电机支架安装在壳体上，电机同步带轮安装在驱动电机上，同步带将电机同步带轮与驱动同步带轮连接，电机支架上安装有用于张紧同步带的电机张紧装置，分水装置通过螺丝与电机支架和壳体固定，第一旋转导电装置固定在驱动轴芯上，分水装置上依次固定有第一端密封盖、第二O型圈、第二端密封盖，分水装置上设置有出水接头，进水接头设置在驱动轴芯左端，第一绝缘垫、第一O型圈、屏蔽罩绝缘垫、屏蔽罩依次通过螺丝固定在壳体上，靶材通过螺纹连接安装在驱动轴芯上，靶材外端通过第三O型圈设置有靶材端密封盖，靶材端密封盖内侧设置有第二旋转导电装置。
作为优选，所述的真空密封端盖装置包括真空密封端盖、轴用动密封O型圈、第一骨架油封、孔用卡簧和第四O型圈，真空密封端盖上安装有骨架油封，孔用卡簧在卡簧槽内固定骨架油封，轴用动密封O型圈和第四O型圈分别设置在第一骨架油封两侧，且第四O型圈安装在轴孔密封槽和端面密封槽内。
作为优选，所述的第一旋转导电装置包括导电支架、导电弹片和固定螺丝，导电弹片通过固定螺丝固定在导电支架上。
作为优选，所述的旋转磁棒装置包括磁棒型腔、磁棒轴、V型支架、第一永磁铁和永磁体支架，V型支架安装在磁棒型腔内，磁棒轴固定在V型支架上，永磁体支架安装在磁棒型腔的滑槽内，第一永磁体通过滑槽安装进磁棒型腔内。
作为优选，所述的磁性密封装置包括极靴、第二永磁体、第五O型圈和密封间隙，第二永磁体、极靴和驱动轴芯构成的导磁回路密封间隙中注入有磁性液体，形成数个液体O型圈，且极靴与驱动轴芯之间还设置有第五O型圈。
作为优选，所述的分水装置包括分水壳体、分水壳体支座、第二骨架油封、分水挡圈和第六O型圈，分水壳体通过第六O型圈与分水壳体支座密封配合，分水挡圈通过第二骨架油封与分水壳体支座配合。
本发明具有以下有益效果：
1、采用了圆锥滚子轴承和调心轴承，分别起到有效承载轴向力和调节轴的同心度；
2、两端供电连接采用了圆形旋转接线装置，可以稳定提供高压电的供应，使靶材起弧稳定；
3、真空动密封采用磁性流体和骨架油封双道密封，漏气率低，运行稳定，使用周期长，极大的降低了使用成本；磁性流体利用了磁性流体对磁场的响应特性。把磁性流体注入到高性能的永磁体、导磁性良好的极靴和轴所构成的导磁回路的间隙中，会成数个液体“O”型圈。当磁性流体受压差作用时，会非均匀磁场中移动，这时不均匀的磁场就会使磁性流体产生对抗压差的磁力进而达到新的平衡，这样就起到了密封作用。液态“O”型圈密封，极靴与轴不接触，从而没有固体磨损，加上磁性流体对轴没有腐蚀，所以密封稳定、使用周期长；
4、传动采用同步带轮及耐高温绝缘皮带传动，平稳、可调节、使用周期长，使电机和带电传动部件有效的隔离开；
5、冷水进和热水出通过磁棒带管道分离开，可以最大效率的冷却靶材，提高靶材的利用率和成膜质量；
6、本发明提供一种永磁体磁场，获得最佳的磁场约束效果，使弧斑均匀、细化，以达到阴极靶面的均匀烧蚀，延长靶的使用寿命，更有利于涂层的均匀性和提高附着力，实现离子镀膜的最佳工艺，极大的提高生产效率；
7、永磁铁和磁钢座安装在铝型腔内两端封闭，使永磁铁与水隔离开，防止磁钢座长期泡在水里生锈污染水质，影响磁场强度；铝型腔上提供一种安装磁钢的槽，使磁钢安装均匀，操作方面、简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的真空密封端盖装置的结构示意图；
图3为本发明的旋转导电装置的结构示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明的旋转磁棒装置的结构示意图；
图6为本发明的磁性密封装置的结构示意图；
图7为本发明的分水装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-图6，本具体实施方式采用以下技术方案：一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，包括壳体1、第一绝缘垫2、真空密封端盖装置3、第一O型圈4、屏蔽罩绝缘垫5、轴芯挡圈6、屏蔽罩7、驱动轴芯8、调心轴承9、磁性密封装置10、磁性液体11、圆锥滚子轴承12、小圆螺母13、锁紧螺母14、驱动同步带轮15、电机支架16、分水装置17、同步带18、电机同步带轮19、电机涨紧装置20、电机绝缘垫21、驱动电机22、轴用卡簧23、第一旋转导电装置24、第一端密封盖25、第二O型圈26、第二端密封盖27、进水接头28、出水接头29、旋转磁棒装置30、第三O型圈31、第二旋转导电装置32、靶材端密封盖33和靶材34，驱动轴芯8上安装有调心轴承9，调心轴承即可减小靶管旋转阻力，又可调心限位；驱动轴芯8上的密封间隙1004沟槽内注入磁性液体11，轴芯挡圈6安装在调心轴承9上，驱动轴芯8的密封间隙1004处还安装有磁性密封装置10，圆锥滚子轴承12安装在壳体1和驱动轴芯8上，圆锥滚子轴承用于承载轴向力；再将小圆螺母13压紧圆锥滚子轴承12，最后用锁紧螺母14压紧小圆螺母13防止松动，此位置采用双螺母压紧安全性高、可靠；真空密封端盖装置3通过螺丝固定在壳体1上，驱动轴芯8通过轴用卡簧23安装固定有驱动同步带轮15，驱动电机22通过螺丝与电机绝缘垫21固定，驱动电机22、电机绝缘垫21通过螺丝安装在电机支架16上，电机支架16安装在壳体1上，电机同步带轮19安装在驱动电机22上，同步带18将电机同步带轮19与驱动同步带轮15连接，电机支架16上安装有用于张紧同步带18的电机张紧装置20，分水装置17通过螺丝与电机支架16和壳体1固定，第一旋转导电装置24固定在驱动轴芯8上，分水装置17上依次固定有第一端密封盖25、第二O型圈26、第二端密封盖27，分水装置17上设置有出水接头29，进水接头28设置在驱动轴芯8左端，第一绝缘垫2、第一O型圈4、屏蔽罩绝缘垫5、屏蔽罩7依次通过螺丝固定在壳体1上，方便调节屏蔽罩的长短，靶材34通过螺纹连接安装在驱动轴芯8上，靶材34外端通过第三O型圈31设置有靶材端密封盖33，靶材端密封盖33内侧设置有第二旋转导电装置32。
值得注意的是，所述的真空密封端盖装置3包括真空密封端盖301、轴用动密封O型圈302、第一骨架油封303、孔用卡簧304和第四O型圈305，真空密封端盖301上安装有骨架油封303，孔用卡簧304在卡簧槽内固定骨架油封303，轴用动密封O型圈302和第四O型圈305分别设置在第一骨架油封303两侧，且第四O型圈305安装在轴孔密封槽和端面密封槽内；此装置属于真空密封；真空密封端盖采用304不锈钢加工而成，组装时先将第一骨架油封装在真空密封端盖上，用孔用卡簧装在卡簧槽内固定骨架油封，在分别将第四O型圈装在轴孔密封槽和端面密封槽内；第一骨架油封和轴孔用O型圈是用于动密封，采用用了双道密封，运行稳定、漏气率低；端面O型圈密封用静密封。
值得注意的是，所述的第一旋转导电装置24包括导电支架2401、导电弹片2402和固定螺丝2403，导电弹片2402通过固定螺丝2403固定在导电支架2401上。导电支架和导电弹片采用铜材质加工，导电性能好；将导电弹片用螺丝固定在导电支架上，形成圆形，导电弹片有弹性作用，在转动的过程中可以自动调节接触面积及接触松紧，起到很好的导电作用，使靶材溅射稳定。
值得注意的是，所述的旋转磁棒装置30包括磁棒型腔3001、磁棒轴3002、V型支架3003、第一永磁铁3004和永磁体支架3005，V型支架3003安装在磁棒型腔3001内，磁棒轴3002固定在V型支架3003上，永磁体支架3005安装在磁棒型腔3001的滑槽内，第一永磁体3004通过滑槽安装进磁棒型腔3001内。磁棒型腔采用铝型材材质，表面做氧化处理；先将V型安装在磁棒型腔内，在将磁棒轴固定在V型支架上；将永磁体支架安装在磁棒型腔的滑槽内，第一永磁体随着滑槽安装进去；最后将端密封盖封住两端，防止水进入第一永磁体；采用密封的磁棒型腔防止污染水，增加永磁体的使用寿命，冷却效果好。
值得注意的是，所述的磁性密封装置10包括极靴1001、第二永磁体1002、第五O型圈1003和密封间隙1004 ，第二永磁体1002、极靴1001和驱动轴芯8构成的导磁回路密封间隙1004中注入有磁性液体11，形成数个液体O型圈，且极靴1001与驱动轴芯8之间还设置有第五O型圈1003。当磁性流体受压差作用时，会非均匀磁场中移动，这时不均匀的磁场就会使磁性流体产生对抗压差的磁力进而达到新的平衡，这样就起到了密封作用。
此外，所述的分水装置17包括分水壳体1701、分水壳体支座1702、第二骨架油封1703、分水挡圈1704和第六O型圈1705，分水壳体1701通过第六O型圈1705与分水壳体支座1702密封配合，分水挡圈1704通过第二骨架油封1703与分水壳体支座1702配合。第二骨架油封和第六O型圈是用来密封水的，第二骨架油封采用双道密封，安全可靠。
本具体实施方式是一种防水的永磁体磁场、磁性液体与永磁体及骨架油封的双道动密封，获得最佳的磁场约束效果，使弧斑均匀、细化，以达到阴极靶面的均匀烧蚀，延长靶的使用寿命，更有利于涂层的均匀性和提高附着力，实现离子镀膜的最佳工艺，设备运行稳定可靠，极大地提高生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，包括壳体(1)、第一绝缘垫(2)、真空密封端盖装置(3)、第一O型圈(4)、屏蔽罩绝缘垫(5)、轴芯挡圈(6)、屏蔽罩(7)、驱动轴芯(8)、调心轴承(9)、磁性密封装置(10)、磁性液体(11)、圆锥滚子轴承(12)、小圆螺母(13)、锁紧螺母(14)、驱动同步带轮(15)、电机支架(16)、分水装置(17)、同步带(18)、电机同步带轮(19)、电机涨紧装置(20)、电机绝缘垫(21)、驱动电机(22)、轴用卡簧(23)、第一旋转导电装置(24)、第一端密封盖(25)、第二O型圈(26)、第二端密封盖(27)、进水接头(28)、出水接头(29)、旋转磁棒装置(30)、第三O型圈(31)、第二旋转导电装置(32)、靶材端密封盖(33)和靶材(34)，驱动轴芯(8)上安装有调心轴承(9)，驱动轴芯(8)上的密封间隙(1004)沟槽内注入磁性液体(11)，轴芯挡圈(6)安装在调心轴承(9)上，驱动轴芯(8)的密封间隙(1004)处还安装有磁性密封装置(10)，圆锥滚子轴承(12)安装在壳体(1)和驱动轴芯(8)上，锁紧螺母(14)和小圆螺母(13)依次压紧圆锥滚子轴承(12)设置，真空密封端盖装置(3)通过螺丝固定在壳体(1)上，驱动轴芯(8)通过轴用卡簧(23)安装固定有驱动同步带轮(15)，驱动电机(22)通过螺丝与电机绝缘垫(21)固定，驱动电机(22)、电机绝缘垫(21)通过螺丝安装在电机支架(16)上，电机支架(16)安装在壳体(1)上，电机同步带轮(19)安装在驱动电机(22)上，同步带(18)将电机同步带轮(19)与驱动同步带轮(15)连接，电机支架(16)上安装有用于张紧同步带(18)的电机张紧装置(20)，分水装置(17)通过螺丝与电机支架(16)和壳体(1)固定，第一旋转导电装置(24)固定在驱动轴芯(8)上，分水装置(17)上依次固定有第一端密封盖(25)、第二O型圈(26)、第二端密封盖(27)，分水装置(17)上设置有出水接头(29)，进水接头(28)设置在驱动轴芯(8)左端，第一绝缘垫(2)、第一O型圈(4)、屏蔽罩绝缘垫(5)、屏蔽罩(7)依次通过螺丝固定在壳体(1)上，靶材(34)通过螺纹连接安装在驱动轴芯(8)上，靶材(34)外端通过第三O型圈(31)设置有靶材端密封盖(33)，靶材端密封盖(33)内侧设置有第二旋转导电装置(32)。
2.根据权利要求1所述的一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，所述的真空密封端盖装置(3)包括真空密封端盖(301)、轴用动密封O型圈(302)、第一骨架油封(303)、孔用卡簧(304)和第四O型圈(305)，真空密封端盖(301)上安装有骨架油封(303)，孔用卡簧(304)在卡簧槽内固定骨架油封(303)，轴用动密封O型圈(302)和第四O型圈(305)分别设置在第一骨架油封(303)两侧，且第四O型圈(305)安装在轴孔密封槽和端面密封槽内。
3.根据权利要求1所述的一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，所述的第一旋转导电装置(24)包括导电支架(2401)、导电弹片(2402)和固定螺丝(2403)，导电弹片(2402)通过固定螺丝(2403)固定在导电支架(2401)上。
4.根据权利要求1所述的一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，所述的旋转磁棒装置(30)包括磁棒型腔(3001)、磁棒轴(3002)、V型支架(3003)、第一永磁铁(3004)和永磁体支架(3005)，V型支架(3003)安装在磁棒型腔(3001)内，磁棒轴(3002)固定在V型支架(3003)上，永磁体支架(3005)安装在磁棒型腔(3001)的滑槽内，第一永磁体(3004)通过滑槽安装进磁棒型腔(3001)内。
5.根据权利要求1所述的一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，所述的磁性密封装置(10)包括极靴(1001)、第二永磁体(1002)、第五O型圈(1003)和密封间隙(1004)，第二永磁体(1002)、极靴(1001)和驱动轴芯(8)构成的导磁回路密封间隙(1004)中注入有磁性液体(11)，形成数个液体O型圈，且极靴(1001)与驱动轴芯(8)之间还设置有第五O型圈(1003)。
6.根据权利要求1所述的一种新型旋转磁控圆型柱弧靶装置，其特征在于，所述的分水装置(17)包括分水壳体(1701)、分水壳体支座(1702)、第二骨架油封(1703)、分水挡圈(1704)和第六O型圈(1705)，分水壳体(1701)通过第六O型圈(1705)与分水壳体支座(1702)密封配合，分水挡圈(1704)通过第二骨架油封(1703)与分水壳体支座(1702)配合。
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