CN109338292A - 一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺，包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件，翻转组件套装在真空腔室上可实现上下料时的真空腔室的翻转，真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件，阴极组件通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件，通过利用一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极在真空下的磁控溅射、电弧离子镀对管件内壁进行硬质涂层的沉积。本发明采用可翻转的真空腔室及替换性的阴极组件，实现对部分具有高要求的管件内壁进行涂层。

Description

一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺

技术领域

本发明涉及薄膜与涂层制备领域，具体的说一种利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质涂层的真空镀膜装置以及生产工艺。

背景技术

高速运动的物体对管道内壁有很大的摩擦磨损、腐蚀、高温氧化等各种复杂工作状态的影响，管件寿命受到很大的影响，对于一些特殊行业（核工业管道、电力厂管道、油气输送管道、军工军事炮管、导弹弹道）管路内壁不断的损害，一方面造成安全隐患，另一方面管路设备的维护保养费用也是一个很大的花费。

对管件内壁进行表面改性及强化能够可满足管件在复杂恶劣环境下的使用。对于管件内壁改性，最开始主要是应用电镀及化学镀，众所周知电镀及化学镀内的化学品，不仅污染环境，而且电镀、化学镀沉积的涂层基本为金属铬、镍，对于管件内壁的表面强化效果增加不大；而通过热处理、等离子渗氮、渗碳、化学气相沉积等工艺，对于管件的加工温度比较高，很容易造成管件的退火；常规的物理气相沉积很难实现线径小的管件内壁镀膜；而现阶段所使用的激光熔覆及热喷涂技术对于线径很小的管件来说，同样其均匀性很差，涂层质量较差。

最近几年，有人提出利用真空环境下的激光辐照线材、棒材，蒸发镀膜实现管件、深孔内壁镀膜，本技术方案虽然从技术角度来说没有问题，但蒸发镀沉积获得的涂层结合力差，并不能很好的在管件内壁形成可满足实际应用的涂层。

工业化应用最为广泛的物理气相沉积方法为磁控溅射及电弧离子镀，其中磁控溅射主要是通过磁场对辉光放电过程中电子产生影响，电子运动过程中与气体发生碰撞并离化气体。离化的气体碰撞阴极靶材，靶材原子能量堆积后溢出表面，并沉积在基材上。电弧离子镀是利用弧光放电过程中的弧斑的高温使靶材蒸发，在磁场的作用下，通过电子、原子及离子间的相互作用，形成的高离化的等离子体受电场作用沉积在基材表面。磁控溅射及电弧离子镀沉积的硬质涂层各有千秋，但都可满足常规的工模具表面涂层的处理；对于深孔或管件来说。等离子体的密度纵向分布一方面均匀性差，另一方面相对于较大的孔深比来说，磁控溅射、电弧离子镀都很难实现长管件内表面及深孔的表面改性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种管件内壁真空镀膜装置，通过利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质（热障）涂层的真空镀膜装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种管件内壁真空镀膜装置，其特征为：其包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件；所述翻转组件包括装配有翻转电机的工作台，套装在真空腔室上，通过电机实现真空腔室上下料时的水平与竖直转换，实现上下料、阴极冷却；真空腔室为管状长腔，并通过上下盖板实现真空密封；真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件；阴极组件包括可多次重复加工使用的一次性铜管加工靶料的阴极靶管及上下进出水接头，其可通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件；真空腔室上预留有加热筒外接线路接口、管件偏压外接线接口、真空测量接口、抽气口、电弧放电引弧安装口及便于拆卸安装内部线路的方便门，真空腔室上盖板上有工艺气体进气口，真空抽气口位于下盖板侧，便于工艺气体的均匀分布；通过将一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极套装在待镀管件内部，利用辉光放电或弧光放电过程在真空状态下的通过磁靴组件实现磁控溅射、电弧离子镀，从而对管件内壁进行硬质涂层的沉积。

本发明进一步设置为：所述的真空腔室的抽气口与管件台的抽气预留口同轴心，管件台上有周向抽气气孔；真空腔室预留的方便门与管件台上外接部件预留口同轴心。

本发明进一步设置为：所述的管件台通过螺纹禁锢套装在真空腔室内，并通过陶瓷绝缘组件实现与真空腔室之间的电位悬浮。

本发明进一步设置为：所述的阴极靶管为内径为10mm以上的铜管外套装靶料。

本发明进一步设置为：所述的阴极靶管的铜管为通管，铜管在真空腔室外上下套接水管接头。

本发明进一步设置为：所述的磁靴组件通过阴极靶管的上出水口进入阴极靶管。

本发明进一步设置为：所述的阴极靶管上的待镀材料包括钛、铬、钨和铝。

本发明进一步设置为：还包括管件台，管件台通过卡位及螺栓禁锢待镀管件，管件台上套装固定具有悬浮电位的加热筒，加热筒的外接线路将通过真空腔室上的方便门处预留的外接线路接口与真空腔室外连接。

本发明还公开了一种管件内壁镀真空镀膜装置的生产工艺，用以解决长管件和孔的内壁改性，包括如下步骤：

步骤一、通过翻转组件将整个真空腔室转至水平位置，拆解上下盖板，更换阴极靶管，并装配管件台上的待镀管件及加热筒，并打开方便门将管件台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件将整个真空腔室转至竖直位置，接好抽气系统快拆管路，抽取至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至300-700度，随后可对管件的内壁进行清洗，其清洗过程包括以下几种方法：

方法一：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，管件台上施加负电100-300V，辉光放电清洗管件内壁；

方法二：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，阴极靶面进行磁控溅射，管件台上施加负电600-1000V，利用溅射的高能金属粒子及气体离子清洗管件内壁；

方法三：冲入工艺气体至0.1-5Pa，阴极柱弧源受引弧装置引弧，电压10-40V，电流50-100A，管件台上施加600-1000V负偏压，利用高能金属离子清洗管件内壁；

方法四：冲入工艺气体至1-10pa，管件台施加负电600-1000v，管件台空心阴极辉光放电清洗管件内壁；

步骤二、待清洗完毕后，按照磁控溅射或电弧离子镀沉积陶瓷/金属陶瓷硬质涂层/热障涂层工艺。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明采用翻转易拆解的真空腔室实现管件内壁镀，极大的提高了管件内壁进行沉积的生产效率；同时利用可多次重复加工的铜管加工待镀材料的阴极靶管内孔直接水冷，并利用重力升降式、旋转搅我拌式磁靴控制放电过程中的电子运动轨迹，并利用绝缘组件实现管件台的施加偏压，利用电场作用，加速磁控溅射及电弧离子镀中的沉积粒子以高能沉积在管件内壁上；本发明通过利用可多次重复加工使用的铜管加工待镀材料的阴极靶管套装直接在待镀管件内，并铜管真空抽气系统获得高真空后，利用辉光放电或弧光放电将阴极靶管上的待镀材料沉积在管件内壁上，实现管件内壁上的均匀沉积。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为体现抽气口的结构示意图；

图3为体现进气口的示意图；

图4为图3的A处放大图；

图5为上盖板的结构示意图；

图6为旋转重力锤升降式磁靴组件的结构示意图；

图7为旋转搅拌式磁靴组的结构示意图；

图8为水平放置的磁铁的磁场模拟图；

图9为竖直放置的磁组的磁场模拟题；

图10为环形单组磁组的磁场模拟图；

图11为环形多组磁组的磁场模拟图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体实施做进一步描述，但本发明并不局限于此。

本发明为管件内壁真空镀膜装置，包括可重复加工使用的一次性铜管加工靶材的阴极靶管及相应的待镀管件夹装、加热组件及相对应的真空腔室13；对于部分附属结构（翻转组件11的电机、重力锤升降式磁靴组件的缆绳式升降及电机、部分外接的线路、真空腔室的水冷管路、部分绝缘部件、引弧装置的详细结构等）没有详细的画出，但不影响对本发明的阐述。

一种管件内壁真空镀膜装置，包括翻转组件11、磁靴组件12、真空腔室13、阴极组件14、管件台15、加热筒16、绝缘组件17及密封组件18。

翻转组件11包括工作台111及翻转电机110，翻转组件11为常规机械装置，可将真空腔室转动至水平或竖直状态，从而有利于实现待镀管件、阴极靶管的快速拆装、上下料、阴极冷却。

真空腔室13包括抽气口130、真空管132、上盖板131和下盖板133。抽气口130连外接真空抽气系统，对真空腔室进行真空过程的处理。上盖板上131有工艺气体进气口1001，通过外接进气管路实现工艺气体的导入。真空管132上双侧的方便门1302将在拆装过程中对部分外接在外接组件接口1301上的需外接线路（偏压线、加热线及热偶线及真空测量线路）在真空腔室13内拆装；绝缘组件17及密封组件18将阴极组件14套装在上盖板131和下盖板133之间，并实现真空密封及电位绝缘。

阴极组件14包括上出水管141、铜管140、绝缘套144、屏蔽罩143和下进水管145。铜管140所加工的靶料142在辉光放电或弧光放电时，靶材142水冷通过下进水管145进水，并从上出水管141水流出，以保持放电的稳定性。阴极组件14在真空腔室13内的上下两端套装有屏蔽罩143及半圆形绝缘套144；阴极组件14套装在上下盖板上主要是通过绝缘组件17及密封组件18实现真空密封及电位绝缘的，其中绝缘密封套173为内装密封圈的环形绝缘套144，绝缘压套174对套装在铜管140上的密封圈进行压封，密封板181压装绝缘密封套173，密封压板182压装绝缘压套173。

管件台15包括上夹台151和下固台152，上夹台151通过螺栓固定管件夹具，管件夹具夹装待镀管件。下固台152通过凸台装配待镀管件，并通过呈环状设置的加热筒16将上夹台151、下固台152及待镀管件装配为一体，并套装在真空腔室13内；其中下固台152将通过螺栓固定在真空管132上的夹装台上，并通过绝缘环172实现电位绝缘。上盖板131和下盖板133分别通过螺栓装配绝缘陶瓷171，将管件台15与真空腔室13、上盖板131、下盖板133电位绝缘。真空腔室13的抽气口与管件台15的抽气预留口同轴心设置。管件台15上开设有周向抽气气孔，保证真空腔室13内真空镀的稳定性；真空腔室13预留的方便门1302与管件台15上的外接部件预留口同轴心设置。

磁靴组件12固定在上盖板131上，其安装磁靴组件12可分为旋转重力锤升降式121及旋转搅拌式122。旋转重力锤升降式121是通过旋转电机（未画出）带动旋转台1214上的升降卷扬机1211将升降缆绳收放，形成既可以收放升降缆绳又在旋转的机构，升降缆绳绑定在重力锤1212上，磁靴组件固定在重力锤1212上，重力锤1212受自身重力将沿着丝杆1213轨道上下升降，其中重力锤1212及丝杆1213为非导磁性材料。旋转搅拌式122为导磁性旋转轴，其上可装配磁组，旋转轴将固定在旋转电机上，并受旋转电机的带动匀速旋转。

待镀管件夹装在管件台15上，并装配加热筒16后，通过螺栓固定在真空腔室13内，随后将装配真空密封好的阴极组件14和上盖板131装配在真空腔室13上，随后装配下盖板133。并通过方便门1302将外接线路连接完毕后，装配磁靴组件12，随后开启翻转组件11将待镀管件转至竖直，连接抽气系统快拆接口后，即可对待镀管件进行真空镀膜处理。待真空涂层加工完后，拆卸真空系统快拆接口，随后翻转至水平，恢复大气后，将管件台15按照安装顺序拆解出来。

下面结合具体实施例进行说明：

例一、一组或多组水平磁组重力锤升降式磁靴组件沉积CrN涂层，磁控溅射管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，将真空腔室上装配的引弧装置101拆掉，更换为真空盲板，并装配待镀管件及加热筒16，并打开方便门1302将管件台15外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件11将整个真空腔室13转至竖直位置。

一组或多组横向磁铁粘接在重力锤1212上，横向磁铁自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，形成2个对称的溅射区间，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成溅射，重力锤上的横向磁铁在升降缆绳的收放下上下运动，同时旋转台1214受电机作用发生圆周转动，可实现溅射区在整个靶圆周方向的溅射，使得待镀管件内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至450度，随后冲入工艺气体至2pa，阴极上施加负电（采用旋转重力锤升降式，磁靴组件未进入溅射区）600-1000V，管件台15上施加负电100-300V（脉冲负压），辉光放电清洗管件内壁35min；随后旋转重力锤升降式一边旋转一边下降，阴极上施加电压500V，真空度0.5pa，管件台15上施加脉冲偏压150V，沉积金属铬60min；随后向真空腔室13内冲入氮气，氮气氩气比例3：1，，管件上的偏压为100V，真空度为0.5pa，沉积CrN120min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源，真空腔室降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

电弧离子镀管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室13转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，并装配管件台15上的待镀管件及加热筒16，并打开方便门将管家台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件11将整个真空腔室13转至竖直位置。

横向磁铁粘接在重力锤1212上，由横向磁铁的磁场模拟图可知，横向磁铁自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，形成2个对称的放电区域，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成弧斑放电，横向磁铁在升降缆绳的收放下上下运动，同时旋转台1214受电机作用发生圆周转动，可实现放电区在整个靶圆周方向的螺旋式弧斑运动，使得管内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至400度，随后冲入工艺气体至2pa，阴极上施加负电（采用旋转重力锤升降式，磁靴组件12未进入溅射区）600-1000V，管件台15上施加负电100-300V（脉冲负压），辉光放电清洗管件内壁35min；随后旋转重力锤升降式一边旋转一边下降，阴极上施加电压20-30V，真空度1.5pa，管件台15上施加脉冲偏压150V，引弧装置引弧，沉积金属铬40min；随后向真空腔室13内冲入氮气，管件上的偏压为100V，真空度为2pa，沉积CrN80min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源；真空腔室13降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

例二、一组或多组水平磁组重力锤升降式磁靴组件沉积CrAlN涂层，磁控溅射管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室13转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，将真空腔室13上装配的引弧装置101拆掉，更换为真空盲板，并装配管件台15上的待镀管件及加热筒16，并打开方便门1302将管件台15外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件11将真空腔室13转至竖直位置。

纵向磁铁粘接在重力锤1212上，由横向磁铁的磁场模拟图可知，纵向磁铁自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，形成2个对称的溅射区间，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成溅射，重力锤上的一组（多组）纵向磁铁在升降缆绳的收放下上下运动，同时旋转台1214受电机作用发生圆周转动，可实现溅射区在整个靶圆周方向的溅射，使得管内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至430度，随后冲入工艺气体至0.8pa，阴极上施加负电（采用旋转重力锤升降式，磁靴组件进入溅射区，并匀速升降或旋转搅拌式磁靴组件匀速转动）600V，阴极靶面进行磁控溅射，管件台15上施加负电800V，利用溅射的高能金属粒子及气体离子清洗管件内壁35min；管件台15上施加脉冲偏压150V，沉积金属铝铬合金30min；随后向真空腔室13内冲入氮气和氩气，氮气氩气比例3：1，管件上的偏压为100V，真空度为0.5pa，沉积AlCrN120min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源，真空腔室13降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

电弧离子镀管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室13转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，并装配管件台15上的待镀管件及加热筒16，并打开方便门将管家台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件11将整个真空腔室13转至竖直位置。

参见图5、图7所示，一组（多组）纵向磁铁粘接在重力锤1212上，由横向磁铁的磁场模拟图可知，纵向磁铁自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，形成2个对称的放电区域，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成弧斑放电，重力锤上的一组（多组）纵向磁铁在升降缆绳的收放下上下运动，同时旋转台1214受电机作用发生圆周转动，可实现放电区在整个靶圆周方向的螺旋式弧斑运动，使得管内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至400度，随后冲入工艺气体至2pa，阴极上施加负电（采用旋转重力锤升降式，磁靴组件进入放电区）20-40V，引弧装置引弧，管件台15上施加负电800V（脉冲负压），金属粒子清洗管件内壁20min；随后旋转重力锤升降式一边旋转一边下降，阴极上施加电压20-30V，真空度1.5pa，管件台15上施加脉冲偏压120V，引弧装置引弧，沉积金属铝铬30min；随后向真空腔室13内冲入氮气，管件上的偏压为80V，真空度为3pa，沉积AlCrN80min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源，

真空腔室13降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

例三、环形单组或多组磁组旋转搅拌式磁靴组件沉积Al₂O₃涂层，磁控溅射管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室13转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，将真空腔室13上装配的引弧装置101拆掉，更换为真空盲板，并装配管件台15上的待镀管件及加热筒16，并打开方便门15将管家台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件11将整个真空腔室13转至竖直位置。

环形单组磁组旋转搅拌式磁靴组件为导磁材料的圆柱体上装配一组或多组的磁组。当装配一组磁组时，另外两组磁组位置为导磁材料，由图可知，单组磁组的自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，可形成一条对称的溅射跑道，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成溅射；当两组磁组位置装配极性相反的两组磁铁，可形成环形多组磁组，由环形多组磁组的磁场模拟图可知，多组磁组的自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，可形成一条对称的溅射跑道，因而气体粒子将在这一区域积聚，并对阴极靶面形成溅射，同时多组磁组阴极靶管表面的磁场强度更强，水平方向磁场分量更密集，其等离子体的强度会更高；同时旋转电机带动圆柱体圆周转动，可实现溅射区在整个靶圆周方向的溅射，使得管内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至470度，随后冲入工艺气体至8pa，管件台15施加偏压负电1000v，辉光清洗50min；阴极靶管施加负压(射频电源)600V，管件台15上施加脉冲偏压150V，真空度为0.4pa，沉积金属铝30min；随后向真空腔室13内冲入氧气，氧气氩气比例1：1，管件上的偏压为100V，真空度为0.5pa，沉积Al₂O₃120min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源，真空腔室13降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

电弧离子镀管件内壁真空镀膜的过程为：

通过翻转组件11将整个真空腔室13转至水平位置，拆解上盖板131和下盖板133，更换阴极靶管，并装配管件台15上的待镀管件及加热筒16，并打开方便门将管家台外接线（偏压）、加热外接线连接好，随后翻转组件11将整个真空腔室13转至竖直位置。

环形单组磁组旋转搅拌式磁靴组件为导磁材料的圆柱体上装配一组或多组的磁组，当装配一组磁组时，另外两组磁组位置为导磁材料，由环形单组磁组的磁场模拟图可知，单组磁组的自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，可形成一条对称的弧光放电跑道，因而气体粒子将在这一区域积聚，弧斑在这一区域内运动，蒸发离化金属粒子；当两外两组磁组位置装配极性相反的两组磁铁，可形成环形多组磁组，由环形多组磁组的磁场模拟图可知，多组磁组的自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，可形成一条对称的弧光放电跑道，因而气体粒子将在这一区域积聚，弧斑在这一区域内运动，蒸发离化金属粒子，同时多组磁组阴极靶管表面的磁场强度更强，水平方向磁场分量更密集，其等离子体的强度会更高；同时旋转电机带动圆柱体圆周转动，可实现放电区在整个靶圆周方向的蒸发离化，使得管内壁获得均匀的涂层。

抽取真空至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至470度，随后冲入工艺气体至2pa，阴极上施加负电（采用旋转重力锤升降式，磁靴组件进入放电区）20-40V，引弧装置引弧，管件台15上施加负电800V（脉冲负压），金属粒子清洗管件内壁20min；随后阴极上施加电压20-30V，真空度1.5pa，管件台15上施加脉冲偏压120V，引弧装置引弧，沉积金属铝30min；随后向真空腔室13内冲入氧气和氩气，氧气与氩气比例1：1，管件上的偏压为80V，真空度为3pa，沉积Al₂O₃80min；随后关闭阴极电源、偏压电源、加热电源。真空腔室13降温至120度，恢复大气，拆卸抽气快拆接口、外接线路，翻转放平真空腔室13，拆卸下顶盖，抽出阴极组件14，拆解管件台15，拆卸已镀管件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管件内壁真空镀膜装置，其特征为：其包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件；所述翻转组件包括装配有翻转电机的工作台，套装在真空腔室上，通过电机实现真空腔室上下料时的水平与竖直转换，实现上下料、阴极冷却；真空腔室为管状长腔，并通过上下盖板实现真空密封；真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件；阴极组件包括可多次重复加工使用的一次性铜管加工靶料的阴极靶管及上下进出水接头，其可通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件；真空腔室上预留有加热筒外接线路接口、管件偏压外接线接口、真空测量接口、抽气口、电弧放电引弧安装口及便于拆卸安装内部线路的方便门，真空腔室上盖板上有工艺气体进气口，真空抽气口位于下盖板侧，便于工艺气体的均匀分布；通过将一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极套装在待镀管件内部，利用辉光放电或弧光放电过程在真空状态下的通过磁靴组件实现磁控溅射、电弧离子镀，从而对管件内壁进行硬质涂层的沉积。

2.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的真空腔室的抽气口与管件台的抽气预留口同轴心，管件台上有周向抽气气孔；真空腔室预留的方便门与管件台上外接部件预留口同轴心。

3.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的管件台通过螺纹禁锢套装在真空腔室内，并通过陶瓷绝缘组件实现与真空腔室之间的电位悬浮。

4.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管为内径为10mm以上的铜管外套装靶料。

5.根据权利要求4所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管的铜管为通管，铜管在真空腔室外上下套接水管接头。

6.根据权利要求5所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的磁靴组件通过阴极靶管的上出水口进入阴极靶管。

7.根据权利要求4所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：所述的阴极靶管上的待镀材料包括钛、铬、钨和铝及合金。

8.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：还包括管件台，管件台通过卡位及螺栓禁锢待镀管件，管件台上套装固定具有悬浮电位的加热筒，加热筒的外接线路将通过真空腔室上的方便门处预留的外接线路接口与真空腔室外连接。

9.根据权利要求1所述的一种管件内壁真空镀膜装置，其特征是：磁靴组件为环形单组磁组旋转搅拌式磁靴组件或环形多组磁组旋转搅拌式磁靴组件；

其中环形单组磁组旋转搅拌式磁靴组件为导磁材料的圆柱体上装配单组磁组，单组磁组的自闭合磁场线形成线性磁约束跑道，形成一条对称的弧光放电跑道；

环形多组磁组旋转搅拌式磁靴组件为导磁材料的圆柱体上装配多组磁组，多组磁组位置装配极性相反，形成环形多组磁组，多组磁组的自闭合磁场线可形成线性磁约束跑道，形成一条对称的弧光放电跑道，同时旋转电机带动圆柱体圆周转动，可实现放电区在整个靶圆周方向的蒸发离化，使得管内壁获得均匀的涂层。

10.一种管件内壁镀真空镀膜装置的生产工艺，其特征是：在权利要求1-9之一装置中进行生产，其包括如下步骤：

步骤一、通过翻转组件将整个真空腔室转至水平位置，拆解上下盖板，更换阴极靶管，并装配管件台上的待镀管件及加热筒，并打开方便门将管件台外接线（偏压）、加热外接线等连接好，随后翻转组件将整个真空腔室转至竖直位置，接好抽气系统快拆管路，抽取至真空本底真空（小于6×10^-3Pa），加热温度至300-700度，随后可对管件的内壁进行清洗，其清洗过程包括以下几种方法：

方法一：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，管件台上施加负电100-300V，辉光放电清洗管件内壁；

方法二：冲入工艺气体至0.1-5pa，阴极上施加负电600-1000V，阴极靶面进行磁控溅射，管件台上施加负电600-1000V，利用溅射的高能金属粒子及气体离子清洗管件内壁；

方法三：冲入工艺气体至0.1-5Pa，阴极柱弧源受引弧装置引弧，电压10-40V，电流50-100A，管件台上施加600-1000V负偏压，利用高能金属离子清洗管件内壁；

方法四：冲入工艺气体至1-10pa，管件台施加负电600-1000v，管件台空心阴极辉光放电清洗管件内壁；

步骤二、待清洗完毕后，按照磁控溅射或电弧离子镀沉积陶瓷/金属陶瓷硬质涂层/热障涂层工艺。