CN110129739A - 磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，包括真空室，位于真空室内的工件固定架，安装在工件固定架上的磁材工件，位于真空室内的电子束蒸发源和离子源；离子源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源和磁材工件相对移动或转动，离子源和磁材工件相对移动或转动。设备采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，实现铽或镝原材料在真空环境下被电子束轰击产生热能熔化挥发并在磁材工件表面沉积成膜，这种设备结构均较简单，很容易形成产业化生产应用，属于磁材表面镀铽或镀镝的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及磁材表面镀铽或镀镝的技术领域，尤其涉及磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备。
背景技术
目前成熟的高性能磁材制作工艺是掺杂镝或铽元素再进行烧结的方法来实现，现行镀制铽、镝稀有金属成本昂贵，掺杂烧结法消耗稀土金属多，成本高。一种新的制作工艺是在烧结完成的磁材表面沉积稀土金属膜再进行扩散处理。目前磁材表面沉积稀土膜层的方法是采用涂覆的办法来实现的，但是涂覆的工艺做出来的产品不稳定、还存在不环保等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，实现铽或镝原材料在真空环境下被电子束轰击产生热能熔化挥发并在磁材工件表面沉积成膜，这种设备结构均较简单，很容易形成产业化生产应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，包括真空室，位于真空室内的工件固定架，安装在工件固定架上的磁材工件，位于真空室内的电子束蒸发源和离子源；离子源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源和磁材工件相对移动或转动，离子源和磁材工件相对移动或转动。
进一步的是：设备还包括位于真空室外的旋转驱动系统，旋转驱动系统的输出端连接在工件固定架上。
进一步的是：工件固定架具备磁性，磁材工件利用磁性固定在工件固定架上；
或者，磁材工件通过弹簧夹固定在工件固定架上。磁材工件通过磁铁吸住，使得磁材工件表面无遮挡地进行镀膜，从而提高产品质量。也可以实现快速的装卸，提高生产效率。
进一步的是：工件固定架具有平板面，磁材工件呈板状形，磁材工件固定在工件固定架的平板面上，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。
进一步的是：工件固定架包括旋转式安装的连接板，多个安装在连接板端部的连接盘，多块分别转动式安装在多个连接盘端部的工件盘；工件盘呈平板状或锅状，磁材工件固定在工件盘上；离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。
进一步的是：真空室、工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
进一步的是：工件固定架、磁材工件均呈圆筒状，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
进一步的是：设备还包括用于监测膜层厚度的石英晶体测厚仪。
进一步的是：测厚仪为石英晶体测厚仪。采用石英晶体测厚仪对膜层的厚度进行监控，可以实时监测镀膜膜层厚度，提升产品工艺稳定性和重复性，大幅提高产品性价比。
进一步的是：离子源为霍尔源、考夫曼源、射频源。
进一步的是：工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的外表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
进一步的是：真空室内设有支架，工件固定架和磁材工件均有多个且均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的外表面，多个工件固定架沿着圆周方向均匀分布，每个工件固定架转动式安装，所有的工件固定架安装在支架上，支架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
总的说来，本发明具有如下优点：
采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，实现铽或镝原材料在真空环境下被电子束轰击产生热能熔化挥发并在磁材工件表面沉积成膜，离子源辅助镀膜将氩离子喷射出去，铽、镝气态分子沉积在工件表面，氩离子轰击将沉积的分子加固，从而得到更优的膜层致密度和牢固度。蒸发镀膜过程中，通过离子源辅助沉积方式，使得膜层致密性和牢固度大幅提升，从而提高产品质量。采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，少量原料也能实现真空镀膜方式镀制铽、镝膜层。磁材工件通过磁铁吸住，使得磁材工件表面无遮挡地进行镀膜，从而提高产品质量。也可以实现快速的装卸，提高生产效率。采用石英晶体测厚仪对膜层的厚度进行监控，可以实时监测镀膜膜层厚度，提升产品工艺稳定性和重复性，大幅提高产品性价比。本发明适用于在磁材表面镀铽或镀镝。产品可作为汽车领域、工业电机、风力发电、节能电梯、变频空调、消费类电子等领域的电机当做高性能磁材使用。
附图说明
图1是本设备第一种形式的结构示意图。
图2是本设备第二种形式的结构示意图。
图3是本设备第三种形式的结构示意图。
图4是本设备第四种形式的结构示意图。
图5是本设备第五种形式的结构示意图。
图6是本设备第六种形式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：
1为真空室，2为旋转驱动系统，3为工件固定架，4为磁材工件，5为铽、镝气态分子，6为氩离子，7为电子束蒸发源，8为离子源，9为连接板，10为连接盘，11为工件盘，12为旋转轴。
结合1-6所示，磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，包括真空室，位于真空室内的工件固定架，安装在工件固定架上的磁材工件，位于真空室内的电子束蒸发源和离子源。设备还包括常规抽真空系统、电气控制系统等组成，本发明不对这些内容进行说明。磁材工件通过各种方式固定在工件固定架上，离子源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源和磁材工件相对移动或转动，离子源和磁材工件相对移动或转动，本发明中，电子束蒸发源和离子源固定不动，工件固定架转动或者移动，从而带动磁材工件转动或者移动。
设备还包括位于真空室外的旋转驱动系统，旋转驱动系统为现有技术，旋转驱动系统的输出端连接在工件固定架上。旋转驱动系统是安装在真空室的外部的，旋转驱动系统驱动工件固定架旋转，工件固定架进而带动磁材工件旋转。真空室结构不限于立式或卧式，旋转驱动系统不限于立式真空室顶部、立式真空室侧壁、卧式真空室中心、卧式真空室偏心等方式。
工件固定架具备磁性，磁材工件利用磁性固定在工件固定架上。磁材工件通过磁铁吸住，使得磁材工件表面无遮挡地进行镀膜，从而提高产品质量。也可以实现快速的装卸，提高生产效率。或者，磁材工件也通过弹簧夹固定在工件固定架上。
工件固定架和磁材工件的形状以及安装方式有多种，以下列出其中六种情况进行说明：
第一种是：结合图1所示，工件固定架具有平板面，工件固定架的下表面是一个平面，磁材工件呈板状形，磁材工件为平板状，磁材工件固定在工件固定架的平板面上，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。
第二种是：结合图2所示，工件固定架包括旋转式安装的连接板，多个安装在连接板端部的连接盘，多个连接盘沿着圆周方向均匀分布，图2中只画出两个，多块分别转动式安装在多个连接盘端部的工件盘，一块工件盘转动式安装在一个工件盘的端部，工件盘通过旋转轴转动式安装。工件盘呈平板状或锅状，每一个连接盘都固定在连接板的端部；每一块工件盘转动式安装在每一个连接盘的端部上。磁材工件固定在工件盘上。离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。磁材工件利用磁性或者弹簧夹固定在工件盘上，工件盘具有磁性。
第三种是：结合图3所示，真空室、工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架转动式安装，工件固定架可以360°任意方向转动，旋转驱动系统驱动工件固定架转动，旋转驱动系统图3未画出，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
第四种是：结合图4所示，工件固定架、磁材工件均呈圆筒状，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架沿着中心轴线转动式安装，旋转驱动系统驱动工件固定架转动，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
第五种是：结合图5所示，工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的外表面，工件固定架转动式安装，工件固定架可以360°任意方向转动，旋转驱动系统驱动工件固定架转动，旋转驱动系统图5未画出，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
第六种是：结合图6所示，真空室内设有支架，支架图6未画出，工件固定架和磁材工件均有多个且均呈球形，工件固定架和磁材工件的数量是一样的，一个磁材工件固定在一个工件固定架的外表面，多个工件固定架沿着圆周方向均匀分布，多个磁材工件也沿着圆周方向均匀分布，每个工件固定架转动式安装，即每个工件固定架可以自转，所有的工件固定架安装在支架上，支架转动式安装，即支架可以旋转，从而带动所有的工件固定架整体旋转，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
工件固定架的形状结构还可以为其他形式，旋转方式为单盘公转或多盘公自转等其他形式。电子束蒸发源安装不限于中心或偏心位置。
设备还包括用于监测膜层厚度的测厚仪。测厚仪为石英晶体测厚仪。采用石英晶体测厚仪对膜层的厚度进行监控，可以实时监测镀膜膜层厚度，提升产品工艺稳定性和重复性，大幅提高产品性价比。测厚仪对膜层的监控为现有技术。
离子源为霍尔源、考夫曼源、射频源等方式。离子源是辅助镀膜。
本发明的工作原理：电子束蒸发源将铽或镝原料蒸发，采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，实现铽或镝原材料在真空环境下被电子束轰击产生热能熔化挥发并在磁材工件表面沉积成膜，离子源辅助镀膜将氩离子喷射出去，铽、镝气态分子沉积在工件表面，氩离子轰击将沉积的分子加固，从而得到更优的膜层致密度和牢固度。蒸发镀膜过程中，通过离子源辅助沉积方式，使得膜层致密性和牢固度大幅提升，从而提高产品质量。采用电子束蒸发源进行蒸发镀膜，少量原料也能实现真空镀膜方式镀制铽、镝膜层。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：包括真空室，位于真空室内的工件固定架，安装在工件固定架上的磁材工件，位于真空室内的电子束蒸发源和离子源；离子源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源的喷射方向朝向磁材工件，电子束蒸发源和磁材工件相对移动或转动，离子源和磁材工件相对移动或转动。
2.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：设备还包括位于真空室外的旋转驱动系统，旋转驱动系统的输出端连接在工件固定架上。
3.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：工件固定架具备磁性，磁材工件利用磁性固定在工件固定架上；
或者，磁材工件通过弹簧夹固定在工件固定架上。
4.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：工件固定架具有平板面，磁材工件呈板状形，磁材工件固定在工件固定架的平板面上，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。
5.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：工件固定架包括旋转式安装的连接板，多个安装在连接板端部的连接盘，多块分别转动式安装在多个连接盘端部的工件盘；工件盘呈平板状或锅状，磁材工件固定在工件盘上；离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的下方。
6.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：真空室、工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
7.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：工件固定架、磁材工件均呈圆筒状，磁材工件固定在工件固定架的内表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的内部。
8.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：设备还包括用于监测膜层厚度的石英晶体测厚仪。
9.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：工件固定架、磁材工件均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的外表面，工件固定架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
10.按照权利要求1所述的磁性材料表面蒸发镀铽或镝的设备，其特征在于：真空室内设有支架，工件固定架和磁材工件均有多个且均呈球形，磁材工件固定在工件固定架的外表面，多个工件固定架沿着圆周方向均匀分布，每个工件固定架转动式安装，所有的工件固定架安装在支架上，支架转动式安装，离子源和电子束蒸发源位于磁材工件的外部。
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2019
- 2019-06-19 CN CN201910531293.9A patent/CN110129739A/zh active Pending
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