CN112323046B - 一种涂层机的真空加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂层设备技术领域，尤其是指一种涂层机的真空加热装置，其包括真空罩、热源组件以及升降载料台，热源组件包括热丝网架、发热丝拉紧件、多个液冷电极棒以及多个发热丝，热丝网架承载于多个液冷电极棒上，液冷电极棒用于对发热丝供电，冷却液导入液冷电极棒内部以实现冷却，发热丝拉紧件固定安装于热丝网架，发热丝拉紧件用于拉紧多个发热丝，升降载料台位于热丝网架下方并用于承载刀具，发热丝用于对工件加热。本发明能够在接入电流的同时实现冷却，避免电极棒烧坏，精确控制刀具与发热丝的受热距离，对多个发热丝进行拉紧而控制多个发热丝的张紧度保持一致，实现沉积温度均匀，有效避免刀柄出现黑化现象，提高良品率。
Description
技术领域
本发明涉及涂层设备技术领域，尤其是指一种涂层机的真空加热装置。
背景技术
热丝CVD(Hot Filament CVD，简称HFCVD)方法具有成本低、设备简单、工艺稳定、适用于复杂形状及大面积沉积的优点，是最适用于金刚石薄膜涂层刀具产业化生产的方法，目前国内外HFCVD金刚石薄膜涂层复杂形状钻头和铣刀正在产业化过程中；在采用HFCVD方法对钻头或铣刀的刀刃部分进行金刚石薄膜沉积时，沉积区域(刀刃区域，基体)的表面温度数值、温度场及反应基团密度场分布均匀性对薄膜质量及均匀性有着很大的影响。用于沉积HFCVD金刚石薄膜的适宜的基体温度区间约为500-1000℃，最适宜区间约为700-900℃。
涂层设备通常利用电极接入大电流，实现沉积加热，传统的涂层设备至少存在以下问题：
1、电极接入大电流后处于超高温的状态，传统的电极无法在接入大电流的同时实现冷却，电极容易被烧坏；
2、刀具与发热丝之间的距离难以精确控制，导致刀具受热温度不够精确；
3、传统的涂层设备存在热源的发热丝排布不均匀，发热丝张紧度不一致，出现沉积温度不均匀的问题，刀具刀刃不同位置的沉积温度必然存在差异，受热不均的刀具杂质沉积，导致刀柄出现黑化现象，良品率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种涂层机的真空加热装置，能够在接入电流的同时实现冷却，避免电极棒烧坏，精确控制刀具与发热丝的受热距离，对多个发热丝进行拉紧而控制多个发热丝的张紧度保持一致，实现沉积温度均匀，有效避免刀柄出现黑化现象，提高良品率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种涂层机的真空加热装置，其包括真空罩、热源组件以及滑动安装于真空罩内的升降载料台，热源组件包括热丝网架、发热丝拉紧件、多个液冷电极棒以及均布于热丝网架的多个发热丝，多个液冷电极棒均设置于真空罩底壁，热丝网架位于真空罩内部并承载于多个液冷电极棒上，液冷电极棒与热丝网架电性连接，热丝网架与多个发热丝电性连接，液冷电极棒用于对发热丝供电，液冷电极棒为中空结构，冷却液导入液冷电极棒内部以实现冷却，发热丝拉紧件固定安装于热丝网架，发热丝拉紧件用于拉紧多个发热丝，升降载料台位于热丝网架下方并用于承载刀具，发热丝用于对工件加热。
进一步地，所述液冷电极棒包括设置于真空罩内的液冷电极棒本体、发热件固定部件和内芯管件，液冷电极棒本体内部设有第一流液通道，内芯管件安装于第一流液通道内，内芯管件设有第二流液通道，第一流液通道与第二流液通道连通，冷却液依次流经第一流液通道和第二流液通道，液冷电极棒本体接入电源电流，发热件固定部件安装于液冷电极棒本体的端部。
进一步地，所述发热件固定部件包括轴体以及与轴体一体设置的平板体，轴体包括分别设置于平板体两侧的上轴体和下轴体，上轴体螺纹连接有螺母件，螺母件与平板体之间设有卡装凹槽，液冷电极棒本体设有轴体固定槽，下轴体安装于轴体固定槽内，平板体与液冷电极棒本体的端面抵触，热丝网架限位安装于卡装凹槽内。
进一步地，所述液冷电极棒还包括绝缘套件，液冷电极棒本体一体设有装配环体，绝缘套件套装于装配环体外侧；所述液冷电极棒还包括均套设于液冷电极棒本体外侧的第一安装绝缘件和第二安装绝缘件，第一安装绝缘件与装配环体之间设有一密封圈，第一安装绝缘件和第二安装绝缘件分别设置于真空罩的内侧和外侧，第一安装绝缘件与真空罩底壁之间设有另一密封圈。
进一步地，所述热丝网架包括正极架杆和负极架杆，正极架杆的两端分别与两个液冷电极棒固定连接，负极架杆的两端分别与两个液冷电极棒固定连接，发热丝的一端固定于正极架杆，发热丝的另一端固定于负极架杆。
进一步地，所述正极架杆套设有多个正极绕丝定位部件，负极架杆套设有多个负极绕丝定位部件，相邻的两个正极绕丝定位部件之间设有正极绕丝间隙，相邻的两个负极绕丝定位部件之间设有负极绕丝间隙，发热丝的一端固定并限位于正极绕丝间隙，发热丝的一端固定并限位于负极绕丝间隙。
进一步地，所述发热丝拉紧件包括拉紧件架以及多个弹性部件，拉紧件架固定安装于热丝网架，多个弹性部件呈线性排列，多个弹性部件的一端分别固定于拉紧件架，多个弹性部件的另一端分别与多个发热丝连接。
进一步地，所述真空罩包括真空罩本体、设置于真空罩本体的抽气密封法兰、设置于真空罩本体内部的温度检测器以及转动安装于真空罩本体的密封挡门，温度检测器用于检测真空罩内部温度，真空罩本体和密封挡门均设有夹层液冷空腔，夹层液冷空腔导入冷却液以对真空罩冷却，抽气密封法兰设置有挡尘板，抽气密封法兰用于与外界的抽真空系统密封连接。
本发明的有益效果：
1、液冷电极棒为中空结构，工作时对液冷电极棒内部深处导入流动的冷却液，在接入电流的同时实现自身的冷却，避免液冷电极棒烧坏，大大延长使用寿命，降低生产成本；
2、刀具工件放置于热丝网架下方的升降载料台上，并调节升降载料台的升降，以控制精准刀具工件与发热丝之间的高度，以使得刀具工件处于最佳的沉积反应温度；
3、多个发热丝均布于热丝网架，并通过发热丝拉紧件进行拉紧，控制多个发热丝的张紧度保持一致，实现沉积温度均匀，使得发热均匀，刀具刀刃不同位置的沉积温度保持一致，刀具刀刃受热均匀，避免刀柄出现黑化现象，大大提高良品率。
附图说明
图1为本发明的整体立体结构示意图。
图2为本发明的热源组件的结构示意图。
图3为本发明的整体剖面结构示意图。
图4为本发明的液冷电极棒的立体结构示意图。
图5为本发明的液冷电极棒的剖面结构示意图。
图6为本发明的真空罩、液冷电极棒和正极架杆的剖面结构示意图。
图7为图6中A部分的局部放大结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
如图1至图7所示，本发明提供的一种涂层机的真空加热装置，其包括真空罩21、热源组件28以及滑动安装于真空罩21内的升降载料台48，热源组件28包括热丝网架31、发热丝拉紧件39、多个液冷电极棒30以及均布于热丝网架31的多个发热丝32，多个液冷电极棒30均设置于真空罩21底壁，热丝网架31位于真空罩21内部并承载于多个液冷电极棒30上，液冷电极棒30与热丝网架31电性连接，热丝网架31与多个发热丝32电性连接，液冷电极棒30用于对发热丝32供电，液冷电极棒30为中空结构，冷却液导入液冷电极棒30内部以实现冷却，发热丝拉紧件39固定安装于热丝网架31，发热丝拉紧件39用于拉紧多个发热丝32，升降载料台48位于热丝网架31下方并用于承载刀具，发热丝32用于对工件加热。优选地，发热丝32选用钽丝或钨丝。
实际运用中，多个刀具分别放置于载料盘49的多个通孔内，需要镀层处理的多个刀具工件放置于热丝网架31下方的升降载料台48上，并调节升降载料台48的升降，以控制精准刀具工件与发热丝32之间的高度，以使得刀具工件处于最佳的沉积反应温度，多个发热丝32均布于热丝网架31，并通过发热丝拉紧件39进行拉紧，控制多个发热丝32的张紧度保持一致，实现沉积温度均匀，使得发热均匀，刀具刀刃不同位置的沉积温度保持一致，刀具刀刃受热均匀，避免刀柄出现黑化现象，大大提高良品率。所述液冷电极棒30为中空结构，工作时，对液冷电极棒30内部深处导入流动的冷却液，在接入电流的同时实现自身的冷却，避免液冷电极棒30烧坏，大大延长使用寿命，降低生产成本。
本实施例中，所述液冷电极棒30包括设置于真空罩21内的液冷电极棒本体01、发热件固定部件02和内芯管件03，液冷电极棒本体01内部设有第一流液通道04，内芯管件03安装于第一流液通道04内，内芯管件03设有第二流液通道05，第一流液通道04与第二流液通道05连通，冷却液依次流经第一流液通道04和第二流液通道05，液冷电极棒本体01接入电源电流，发热件固定部件02安装于液冷电极棒本体01的端部。具体地，电极棒本体01安装于真空装置21的底壁，冷却液导入第一流液通道04，使得冷却液深入电极棒本体01内部，再由第二流液通道05流出，流动的冷却液对电极棒本体01深入冷却，能够加速冷却，冷却效果好，有效避免电极棒烧坏，延长电极棒的使用寿命。发热件固定部件02安装于电极棒本体01的上端，发热件通过发热件固定部件02与电极棒本体01连接，使得电极棒本体01与发热件合理连接，实现稳定供电和均匀发热。
本实施例中，所述发热件固定部件02包括轴体12以及与轴体12一体设置的平板体13，轴体12包括分别设置于平板体13两侧的上轴体14和下轴体15，上轴体14螺纹连接有螺母件26，螺母件26与平板体13之间设有卡装凹槽16，液冷电极棒本体01设有轴体固定槽17，下轴体15安装于轴体固定槽17内，平板体13与液冷电极棒本体01的端面抵触，热丝网架31限位安装于卡装凹槽16内。具体地，热丝网架31设置在卡装凹槽16内，螺母件26用于将热丝网架31锁固于卡装凹槽16内，卡装凹槽16的宽度可根据热丝网架31的具体宽度调节，轴体12为一体成型结构，热丝网架31、轴体12和液冷电极棒本体01接触良好，导入电源电流更加稳定，实现稳定供电和均匀发热。
本实施例中，所述液冷电极棒30还包括绝缘套件18，液冷电极棒本体01一体设有装配环体22，绝缘套件18套装于装配环体22外侧。绝缘套件18用于将真空罩21内部的其它零件与液冷电极棒本体01绝缘，防止其它零件误触高压电源导致损坏。
本实施例中，所述液冷电极棒30还包括均套设于液冷电极棒本体01外侧的第一安装绝缘件23和第二安装绝缘件24，第一安装绝缘件23与装配环体22之间设有一密封圈25，第一安装绝缘件23和第二安装绝缘件24分别设置于真空罩21的内侧和外侧，第一安装绝缘件23与真空罩21底壁之间设有另一密封圈25。具体地，第一安装绝缘件23和第二安装绝缘件24用于将液冷电极棒本体01与真空罩21绝缘安装，防止液冷电极棒本体01与真空罩21直接接触而导致发生漏电，消除安全隐患。
本实施例中，所述热丝网架31包括正极架杆33和负极架杆34，正极架杆33的两端分别与两个液冷电极棒30固定连接，负极架杆34的两端分别与两个液冷电极棒30固定连接，发热丝32的一端固定于正极架杆33，发热丝32的另一端固定于负极架杆34。具体地，正极架杆33接正极，负极架杆34接负极，使得发热丝32导通并发热。
本实施例中，所述正极架杆33套设有多个正极绕丝定位部件35，负极架杆34套设有多个负极绕丝定位部件36，相邻的两个正极绕丝定位部件35之间设有正极绕丝间隙37，相邻的两个负极绕丝定位部件36之间设有负极绕丝间隙38，发热丝32的一端固定并限位于正极绕丝间隙37，发热丝32的一端固定并限位于负极绕丝间隙38。具体地，通过严格控制多个负极绕丝定位部件36之间的距离和多个正极绕丝定位部件35之间的距离，使得多个发热丝32严格均匀排布，因为发热丝32的均匀排布决定了复杂形状金刚石薄膜涂层刀具批量制备过程中，刀具刀刃不同位置表面基体温度严格保持一致，保证刀具不同位置和批量刀具之间金刚石薄膜沉积厚度及质量的均匀性，有效避免刀柄出现黑化现象，大大提高良品率。
本实施例中，所述发热丝拉紧件39包括拉紧件架46以及多个弹性部件47，拉紧件架46固定安装于热丝网架31，多个弹性部件47呈线性排列，多个弹性部件47的一端分别固定于拉紧件架46，多个弹性部件47的另一端分别与多个发热丝32连接，弹性部件47的拉力方向与热丝网架31所在平面交叉设置。具体地，弹性部件47与热丝网架31所在平面的交叉角度调整至最优角度，有效且省力地拉紧发热丝32。优选地，弹性部件47选用耐高温的弹簧；通过弹性部件47对发热丝32进行拉紧，控制多个发热丝32的张紧度保持一致，防止发热丝32松动，实现沉积温度均匀，使得发热均匀，刀具刀刃不同位置的沉积温度保持一致，刀具刀刃受热均匀，避免刀柄出现黑化现象，大大提高良品率。
本实施例中，所述真空罩21包括真空罩本体40、设置于真空罩本体40的抽气密封法兰41、设置于真空罩本体40内部的温度检测器42以及转动安装于真空罩本体40的密封挡门43，温度检测器42用于检测真空罩21内部温度，真空罩本体40和密封挡门43均设有夹层液冷空腔44，夹层液冷空腔44导入冷却液以对真空罩21冷却，抽气密封法兰41设置有挡尘板45，抽气密封法兰41用于与外界的抽真空系统密封连接。具体的，温度检测器42用于实时监控沉积温度；夹层液冷空腔44导入流动的冷却液，防止真空罩21高温烧损，延长使用寿命，降低生产成本；挡尘板45用于防尘，提高刀具涂层的良品率。
本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种涂层机的真空加热装置，包括真空罩，其特征在于：还包括热源组件以及滑动安装于真空罩内的升降载料台，热源组件包括热丝网架、发热丝拉紧件、多个液冷电极棒以及均布于热丝网架的多个发热丝，多个液冷电极棒均设置于真空罩底壁，热丝网架位于真空罩内部并承载于多个液冷电极棒上，液冷电极棒与热丝网架电性连接，热丝网架与多个发热丝电性连接，液冷电极棒用于对发热丝供电，液冷电极棒为中空结构，冷却液导入液冷电极棒内部以实现冷却，发热丝拉紧件固定安装于热丝网架，发热丝拉紧件用于拉紧多个发热丝，升降载料台位于热丝网架下方并用于承载刀具，发热丝用于对工件加热；
所述液冷电极棒包括设置于真空罩内的液冷电极棒本体、发热件固定部件和内芯管件，液冷电极棒本体内部设有第一流液通道，内芯管件安装于第一流液通道内，内芯管件设有第二流液通道，第一流液通道与第二流液通道连通，冷却液依次流经第一流液通道和第二流液通道，液冷电极棒本体接入电源电流，发热件固定部件安装于液冷电极棒本体的端部；
所述发热丝拉紧件包括拉紧件架以及多个弹性部件，拉紧件架固定安装于热丝网架，多个弹性部件呈线性排列，多个弹性部件的一端分别固定于拉紧件架，多个弹性部件的另一端分别与多个发热丝连接；
所述液冷电极棒还包括绝缘套件，液冷电极棒本体一体设有装配环体，绝缘套件套装于装配环体外侧；所述液冷电极棒还包括均套设于液冷电极棒本体外侧的第一安装绝缘件和第二安装绝缘件，第一安装绝缘件与装配环体之间设有一密封圈，第一安装绝缘件和第二安装绝缘件分别设置于真空罩的内侧和外侧，第一安装绝缘件与真空罩底壁之间设有另一密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种涂层机的真空加热装置，其特征在于：所述发热件固定部件包括轴体以及与轴体一体设置的平板体，轴体包括分别设置于平板体两侧的上轴体和下轴体，上轴体螺纹连接有螺母件，螺母件与平板体之间设有卡装凹槽，液冷电极棒本体设有轴体固定槽，下轴体安装于轴体固定槽内，平板体与液冷电极棒本体的端面抵触，热丝网架限位安装于卡装凹槽内。
3.根据权利要求1所述的一种涂层机的真空加热装置，其特征在于：所述热丝网架包括正极架杆和负极架杆，正极架杆的两端分别与两个液冷电极棒固定连接，负极架杆的两端分别与两个液冷电极棒固定连接，发热丝的一端固定于正极架杆，发热丝的另一端固定于负极架杆。
4.根据权利要求3所述的一种涂层机的真空加热装置，其特征在于：所述正极架杆套设有多个正极绕丝定位部件，负极架杆套设有多个负极绕丝定位部件，相邻的两个正极绕丝定位部件之间设有正极绕丝间隙，相邻的两个负极绕丝定位部件之间设有负极绕丝间隙，发热丝的一端固定并限位于正极绕丝间隙，发热丝的一端固定并限位于负极绕丝间隙。
5.根据权利要求1所述的一种涂层机的真空加热装置，其特征在于：所述真空罩包括真空罩本体、设置于真空罩本体的抽气密封法兰、设置于真空罩本体内部的温度检测器以及转动安装于真空罩本体的密封挡门，温度检测器用于检测真空罩内部温度，真空罩本体和密封挡门均设有夹层液冷空腔，夹层液冷空腔导入冷却液以对真空罩冷却，抽气密封法兰设置有挡尘板，抽气密封法兰用于与外界的抽真空系统密封连接。
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2020
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