CN114481079A - 仿钻真空镀膜工艺及其所用的仿钻真空镀膜机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿钻真空镀膜工艺及其所用的仿钻真空镀膜机，镀膜机包括真空腔体、抽真空装置、工作气体提供装置、表面有与仿钻镀膜面外形匹配的坑穴的主辊、入料仓、皮带输送机构、阳极层离子源、磁控溅射靶和位于皮带输送机构输送末端的收料仓，主辊转动安装于真空腔体内，用于容纳仿钻的入料仓的出料端与主辊圆周外侧表面正对，用于输送仿钻的皮带输送机构的皮带紧密包覆于主辊外侧，用于发射离子束阳极层离子源和用于镀膜的磁控溅射靶顺序排列于皮带正上方，其工艺为对真空腔体抽真空并给皮带制冷后，给真空腔体充工作气体并启动离子源和磁控溅射靶进行清洁和镀膜，本发明实现了仿钻全自动化镀膜，节省人工和能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空镀膜工艺及设备，特别涉及一种仿钻真空镀膜工艺及其所用的仿钻真空镀膜机。
背景技术
仿钻(crystal，rhinestone)又名水晶钻石，莱茵石。主要成分是水晶玻璃，是将人造水晶玻璃切割成钻石刻面得到的一种饰品辅件，这种材质因为较经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉，因此很受人们的欢迎。
为了提高水钻的光泽度，水钻生产完成后需要在水钻表面镀一层膜，目前水钻镀膜都是先人工将水钻摆满在托盘上，然后将托盘放入真空镀膜设备中进行镀膜，这种镀膜方式效率低，还容易因摆放方向错位导致镀膜不一致。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种仿钻真空镀膜工艺及其所用的仿钻真空镀膜机，采用该仿钻真空镀膜机进行仿钻真空镀膜能够实现仿钻产品高效全自动镀膜，节约人力和能耗，环保无污染。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿钻真空镀膜机，包括真空腔体、抽真空装置、工作气体提供装置、主辊、入料仓、皮带输送机构、阳极层离子源、磁控溅射靶和收料仓，所述抽真空装置能够给真空腔体抽真空到设定真空度，工作气体提供装置能够给真空腔体内充工作气体，主辊能够转动的安装于真空腔体内部，主辊圆周外侧表面上设有若干与仿钻镀膜面外形匹配的坑穴，待镀膜的仿钻恰能够容纳于所述坑穴内，入料仓固定安装于真空腔体内，入料仓内能够容纳待镀膜的仿钻，入料仓的出料端与主辊圆周外侧表面之间间隙成小于一个仿钻尺寸，皮带输送机构安装于真空腔体内，皮带输送机构的输送起始端皮带紧密包覆于主辊填充有仿钻部分的外圆周表面上，皮带输送机构绕经主辊后的皮带能够水平向前输送仿钻，阳极层离子源和磁控溅射靶沿皮带输送机构输送方向顺序排列于皮带正上方，阳极层离子源能够向其正下方的皮带表面发射离子束，磁控溅射靶能够对其正下方的仿钻表面镀膜，收料仓位于皮带输送机构输送末端的正下方，收料仓能够接收和容纳经过镀膜后的仿钻。
作为本发明的进一步改进，所述真空腔体内还固定设有皮带冷却板，所述皮带冷却板紧密贴合于位于磁控溅射靶正下方的皮带下侧表面，皮带冷却板能够按要求进行制冷。
作为本发明的进一步改进，所述磁控溅射靶为若干沿皮带输送机构输送方向间隔排列的圆柱旋转磁控溅射靶。
作为本发明的进一步改进，所述入料仓与主辊圆周外侧表面共同形成开口朝上的V形料斗状结构，主辊圆周外侧表面自 V形料斗状结构底部向开口方向转动。
作为本发明的进一步改进，所述皮带输送机构包括皮带、主动辊、主动辊驱动装置、张力控制驱动机构、张力调节滑块、张力控制辊、张力传感器辊和张力控制器，所述主动辊和张力控制辊分别能够转动的安装于真空腔体内，张力调节滑块能够在水平面上朝向主动辊方向往复滑动的安装于真空腔体内，张力控制辊圆周方向能够转动的安装于张力调节滑块上，皮带包覆于主动辊、张力传感器辊和张力控制辊圆周外侧，张力控制驱动机构驱动张力调节滑块滑动，主动辊驱动装置驱动主动辊旋转，张力传感器辊能够感应皮带张力并传信于张力控制器，张力控制器控制张力控制驱动机构启停动作。
作为本发明的进一步改进，还设有移动刮料机构，所述移动刮料机构包括电机、丝杆螺母机构、刮料刷、直线导轨和限位开关，所述直线导轨和电机固定安装于真空腔体内，丝杆螺母机构的丝杆能够转动的安装于真空腔体内，直线导轨和丝杆螺母机构的丝杆沿主辊母线方向延伸，且直线导轨与丝杆间隔排列与主轴圆周外侧表面外侧，电机驱动丝杆螺母机构的丝杆沿正反方向交替转动，刮料刷固定安装于丝杆螺母机构的螺母上，刮料刷与直线导轨能够滑动的定位连接，刮料刷的刷头紧密贴合于主辊圆周外侧表面上，限位开关固定设于直线导轨或丝杆螺母的丝杆长豆方向两端上，限位开关能够感应到达主管轴向两端的刮料刷，限位开关与电机电性连接通信。
作为本发明的进一步改进，真空腔体内还设有固定刮料刷，所述固定刮料机构位于收料仓开口正上方，固定刮料刷紧密接触皮带输送机构的反向输送皮带下侧表面。
作为本发明的进一步改进，所述收料仓能够沿皮带输送机构的输送方向往复移动的安装于皮带输送机构输送末端正下方，还设有收料仓驱动装置，所述收料仓驱动装置驱动收料仓往复移动。
作为本发明的进一步改进，所述主辊包括主辊本体、模板和模板定位装置，所述主辊本体能够转动的安装于真空腔体内，模板通过模板定位装置能够拆卸的固定包覆于主辊本体圆周外侧表面上，与仿钻非镀膜面外形匹配的坑穴均匀分布于模板表面上。
一种仿钻真空镀膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：将仿钻装进入料仓，盖上入料仓的仓盖，启动真空泵组对真空腔体进行抽气；
步骤二：开启皮带冷却板的制冷，降温设置-15℃；
步骤三：腔体内真空度到达5*10-3Pa时，向离子源和磁控靶冲入氩气或其它工作气体；
步骤四：当腔体真空度到达3*10-1Pa时，同时启动离子源和磁控溅射靶；
步骤五：离子源电压设置1000～1500V，磁控靶电流设置 20～35A；
步骤六：启动主辊和移动刮料机构，主辊线速度设置5～ 10m/min；
步骤七：皮带张力控制设置1000～1500N；
步骤八：启动收料仓驱动装置；
步骤九：当入料仓的仿钻全部镀好，关闭以上所有机构；
步骤十：开启皮带冷却板的回温，升温设置35℃；
步骤十一：当皮带冷却板回温到35℃时，向腔体冲入空气，打开腔体大门取出收料仓。
本发明的有益效果是：本发明采用通过入料仓的出料口与主辊表面对应，仿钻产品堆在主辊表面上，随着主辊转动使仿钻按照需要均匀填在主辊的坑穴内，并通过皮带包覆在主辊外侧，最终使得仿钻随主辊转动均匀整齐地排列在皮带上，实现全自动摆料和输送，并顺序经过阳极层离子源和磁控溅射靶进行清洁和镀膜，镀膜完成后能够自动进行收料到收料仓内，整个过程避免了人工操作，实现了全自动化仿钻正反面筛选上料、离子清洗、真空镀膜和自动收料，本发明可一次性装入几吨的仿钻，进行全自动镀膜，镀膜效率高，镀膜前经过了正反面筛选，确保了镀膜面一致，镀膜前经过了离子清洗，镀膜牢固度高，全自动化操作，大量节约人力和能耗，环保无污染，可在仿钻表面真空镀制铝、铬、镍、铜、不锈钢、氧化物、氮化物等装饰性膜层，通用性高。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明的主辊结构原理主视图；
图3为本发明的主辊结构原理俯视图；
图4为移动刮料机构结构原理示意图。
具体实施方式
实施例：一种仿钻真空镀膜机，包括真空腔体1、抽真空装置、工作气体提供装置、主辊2、入料仓3、皮带输送机构、阳极层离子源4、磁控溅射靶5和收料仓6，所述抽真空装置能够给真空腔体1抽真空到设定真空度，工作气体提供装置能够给真空腔体1内充工作气体，主辊2能够转动的安装于真空腔体1内部，主辊2圆周外侧表面上设有若干与仿钻镀膜面外形匹配的坑穴25，待镀膜的仿钻恰能够容纳于所述坑穴25内，入料仓3固定安装于真空腔体1内，入料仓3内能够容纳待镀膜的仿钻，入料仓3的出料端与主辊2圆周外侧表面之间间隙成小于一个仿钻尺寸，皮带输送机构安装于真空腔体1内，皮带输送机构的输送起始端皮带紧密包覆于主辊2填充有仿钻部分的外圆周表面上，皮带输送机构绕经主辊2后的皮带能够水平向前输送仿钻，阳极层离子源4和磁控溅射靶5沿皮带输送机构输送方向顺序排列于皮带正上方，阳极层离子源4能够向其正下方的皮带表面发射离子束，磁控溅射靶5能够对其正下方的仿钻表面镀膜，收料仓6位于皮带输送机构输送末端的正下方，收料仓6能够接收和容纳经过镀膜后的仿钻。
入料仓3的出料口是空的，入料仓3内的仿钻直接压在主辊2表面上，随着皮带输送机构运行，主辊2被带着同步转动，入料仓3内接触主辊2圆周外侧表面的仿钻就进入到主辊2 圆周外侧表面的坑穴25内，由于坑穴25外形与仿钻镀膜面一致，因此仿钻全部镀膜面朝向坑穴25内，非镀膜面朝向坑穴 25开口方向，随着主辊2一同转动，当其从主辊2上端向下端方向转动时，刚好被皮带输送机构的皮带覆盖住，仿钻不会从主辊2的坑穴25中掉落，当仿钻到达主辊2最下端位置时，坑穴25开口朝下，仿钻逐渐离开坑穴25平铺在皮带表面，且其镀膜面朝上，随着皮带向前输送，当仿钻经过阳极层离子源 4正下方时，离子束对仿钻镀膜面进行清洗，能够提高镀膜的膜层附着力，然后仿钻随着皮带继续前进，仿钻经过磁控溅射靶5下面，对仿钻镀膜面进行真空镀膜。
本设备可一次性装入几吨的仿钻，在真空腔体1内自动进行仿钻正反面筛选、离子清洗、真空镀膜、收料的工序，可大量节约人力和能耗，环保无污染。
本设备可在仿钻表面真空镀制铝、铬、镍、铜、不锈钢、氧化物、氮化物等装饰性膜层，满足各种仿钻镀膜需求，通用性高。
所述真空腔体1内还固定设有皮带冷却板8，所述皮带冷却板8紧密贴合于位于磁控溅射靶5正下方的皮带下侧表面，皮带冷却板8能够按要求进行制冷。皮带在真空环境中长时间使用，为了防止温度过高，在磁控靶镀膜区域安装冷却板对皮带进行冷却降温，保证皮带长时间使用不会损坏，还可以设置温度感应装置器，用于感应皮带温度，以便实现皮带冷却板8 的冷却功能开启和闭合以及冷却温度调节。
所述磁控溅射靶5为若干沿皮带输送机构输送方向间隔排列的圆柱旋转磁控溅射靶5。
所述入料仓3与主辊2圆周外侧表面共同形成开口朝上的 V形料斗状结构，主辊2圆周外侧表面自V形料斗状结构底部向开口方向转动。该结构可以使入料仓3内仿钻大面积的与主辊2圆周外侧面接触并快速进入坑穴25内，此外，入料仓3 也可以为竖直延伸的漏斗状结构，其下端出料口与主辊2圆周外侧面正对，入料仓3背向主辊2转动方向一侧与主管圆周外侧表面紧密接触，防止仿钻掉落，入料仓3朝向主辊2转动方向前方一侧与主辊2之间形成较大间隙供仿钻通过，其此类都是本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构，都属于本专利保护范围。
所述皮带输送机构包括皮带7、主动辊9、主动辊驱动装置、张力控制驱动机构、张力调节滑块11、张力控制辊12、张力传感器辊13和张力控制器10，所述主动辊9和张力控制辊12分别能够转动的安装于真空腔体1内，张力调节滑块11 能够在水平面上朝向主动辊9方向往复滑动的安装于真空腔体1内，张力控制辊12圆周方向能够转动的安装于张力调节滑块11上，皮带7包覆于主动辊9、张力传感器辊13和张力控制辊12圆周外侧，张力控制驱动机构驱动张力调节滑块11 滑动，主动辊驱动装置驱动主动辊9旋转，张力传感器辊13 能够感应皮带7张力并传信于张力控制器10，张力控制器10 控制张力控制驱动机构启停动作。
皮带输送机构在对主辊2进行包覆和仿钻输送过程中，通过安装有张力传感器的张力传感辊感应皮带7的张力大小，当皮带张力值过大或过小时，张力控制器10控制张力控制驱动机构带动张力调节滑块11在真空腔体1内前后滑动，进而改变张力控制辊12的位置，进而改变皮带7张力使其达到合适的状态，保证仿钻正常有序的输送，同时保证镀膜稳定，所述皮带输送机构最佳还包括至少一个辅助辊14，所述辅助辊14 能够转动的安装于真空腔体1内，皮带输送机构的皮带绕过各个辅助辊14进行转向，通过辅助辊14实现皮带转向，避免皮带与主辊2发生干涉。
还设有移动刮料机构，所述移动刮料机构包括电机15、丝杆螺母机构16、刮料刷17、直线导轨18和限位开关19，所述直线导轨18和电机15固定安装于真空腔体1内，丝杆螺母机构16的丝杆能够转动的安装于真空腔体1内，直线导轨18和丝杆螺母机构16的丝杆沿主辊2母线方向延伸，且直线导轨18与丝杆间隔排列与主轴圆周外侧表面外侧，电机15 驱动丝杆螺母机构16的丝杆沿正反方向交替转动，刮料刷17 固定安装于丝杆螺母机构16的螺母上，刮料刷17与直线导轨 18能够滑动的定位连接，刮料刷17的刷头紧密贴合于主辊2圆周外侧表面上，限位开关19固定设于直线导轨18或丝杆螺母的丝杆长豆方向两端上，限位开关19能够感应到达主管轴向两端的刮料刷17，限位开关19与电机15电性连接通信。随着主辊2转动，移动刮料机构的刮料刷17在主辊2表面沿主辊2母线方向往复滑动，对主辊2表面的仿钻进行刮料，将没有完全进入坑穴25的仿钻再次定位使其完全进入坑穴25 或将其刮落掉回入料仓3内，避免了仿钻没有完全进入坑穴 25，保证了仿钻正反面完全一致，保证皮带上向前水平输送的仿钻放置方向一致，确保镀膜面和镀膜位置一致。
真空腔体1内还设有固定刮料刷20，所述固定刮料机构位于收料仓6开口正上方，固定刮料刷20紧密接触皮带输送机构的反向输送皮带下侧表面。到达皮带输送机构输送末端的仿钻在重力作用下自动掉落到收料仓6内收料，个别粘在皮带表面内没有掉落的仿钻，随着皮带反向输送时，被固定刮料刷 20刮下，掉入收料仓6内收纳，固定刮料刷20能够防止有镀膜后的仿钻粘在皮带上随皮带循环。
所述收料仓6能够沿皮带输送机构的输送方向往复移动的安装于皮带输送机构输送末端正下方，还设有收料仓驱动装置21，所述收料仓驱动装置21驱动收料仓6往复移动。收料仓6随着收料仓驱动装置21的驱动可前后移动，防止仿钻堆积在一起。
所述主辊2包括主辊本体22、模板23和模板定位装置24，所述主辊本体22能够转动的安装于真空腔体1内，模板23 通过模板定位装置24能够拆卸的固定包覆于主辊本体22圆周外侧表面上，与仿钻非镀膜面外形匹配的坑穴25均匀分布于模板23表面上。主辊2通过在主辊本体22外层能够拆卸的设置模板23，将与仿钻镀膜表面形状一致的坑穴25设置在模板23表面，模板23与主辊本体22可装卸，方便多种规格的模板23更换，适应不同规格的仿钻镀膜，模板定位装置24可以是螺丝等连接件，也可以是设置在主辊本体22圆周外侧表面沿轴向两端的压边条，或者磁力吸附装置等等。
一种仿钻真空镀膜工艺，具体步骤如下：
步骤一：将仿钻装进入料仓3，盖上入料仓3的仓盖，启动真空泵组对真空腔体1进行抽气；
步骤二：开启皮带冷却板8的制冷，降温设置-15℃；
步骤三：腔体内真空度到达5*10-3Pa时，向离子源和磁控靶冲入氩气或其它工作气体；
步骤四：当腔体真空度到达3*10-1Pa时，同时启动离子源和磁控溅射靶5；
步骤五：离子源电压设置1000～1500V，磁控靶电流设置 20～35A；
步骤六：启动主辊2和移动刮料机构，主辊2线速度设置 5～10m/min；
步骤七：皮带张力控制设置1000～1500N；
步骤八：启动收料仓驱动装置21；
步骤九：当入料仓3的仿钻全部镀好，关闭以上所有机构；
步骤十：开启皮带冷却板8的回温，升温设置35℃；
步骤十一：当皮带冷却板8回温到35℃时，向腔体冲入空气，打开腔体大门取出收料仓6。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，但并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，也应视为在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种仿钻真空镀膜机，其特征在于：包括真空腔体(1)、抽真空装置、工作气体提供装置、主辊(2)、入料仓(3)、皮带输送机构、阳极层离子源(4)、磁控溅射靶(5)和收料仓(6)，所述抽真空装置能够给真空腔体抽真空到设定真空度，工作气体提供装置能够给真空腔体内充工作气体，主辊能够转动的安装于真空腔体内部，主辊圆周外侧表面上设有若干与仿钻镀膜面外形匹配的坑穴(25)，待镀膜的仿钻恰能够容纳于所述坑穴内，入料仓固定安装于真空腔体内，入料仓内能够容纳待镀膜的仿钻，入料仓的出料端与主辊圆周外侧表面之间间隙成小于一个仿钻尺寸，皮带输送机构安装于真空腔体内，皮带输送机构的输送起始端皮带紧密包覆于主辊填充有仿钻部分的外圆周表面上，皮带输送机构绕经主辊后的皮带能够水平向前输送仿钻，阳极层离子源和磁控溅射靶沿皮带输送机构输送方向顺序排列于皮带正上方，阳极层离子源能够向其正下方的皮带表面发射离子束，磁控溅射靶能够对其正下方的仿钻表面镀膜，收料仓位于皮带输送机构输送末端的正下方，收料仓能够接收和容纳经过镀膜后的仿钻。
2.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述真空腔体内还固定设有皮带冷却板(8)，所述皮带冷却板紧密贴合于位于磁控溅射靶正下方的皮带下侧表面，皮带冷却板能够按要求进行制冷。
3.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述磁控溅射靶为若干沿皮带输送机构输送方向间隔排列的圆柱旋转磁控溅射靶。
4.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述入料仓与主辊圆周外侧表面共同形成开口朝上的V形料斗状结构，主辊圆周外侧表面自V形料斗状结构底部向开口方向转动。
5.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述皮带输送机构包括皮带(7)、主动辊(9)、主动辊驱动装置、张力控制驱动机构、张力调节滑块(11)、张力控制辊(12)、张力传感器辊(13)和张力控制器(10)，所述主动辊和张力控制辊分别能够转动的安装于真空腔体内，张力调节滑块能够在水平面上朝向主动辊方向往复滑动的安装于真空腔体内，张力控制辊圆周方向能够转动的安装于张力调节滑块上，皮带包覆于主动辊、张力传感器辊和张力控制辊圆周外侧，张力控制驱动机构驱动张力调节滑块滑动，主动辊驱动装置驱动主动辊旋转，张力传感器辊能够感应皮带张力并传信于张力控制器，张力控制器控制张力控制驱动机构启停动作。
6.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：还设有移动刮料机构，所述移动刮料机构包括电机(15)、丝杆螺母机构(16)、刮料刷(17)、直线导轨(18)和限位开关(19)，所述直线导轨和电机固定安装于真空腔体内，丝杆螺母机构的丝杆能够转动的安装于真空腔体内，直线导轨和丝杆螺母机构的丝杆沿主辊母线方向延伸，且直线导轨与丝杆间隔排列与主轴圆周外侧表面外侧，电机驱动丝杆螺母机构的丝杆沿正反方向交替转动，刮料刷固定安装于丝杆螺母机构的螺母上，刮料刷与直线导轨能够滑动的定位连接，刮料刷的刷头紧密贴合于主辊圆周外侧表面上，限位开关固定设于直线导轨或丝杆螺母的丝杆长豆方向两端上，限位开关能够感应到达主管轴向两端的刮料刷，限位开关与电机电性连接通信。
7.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：真空腔体内还设有固定刮料刷(20)，所述固定刮料机构位于收料仓开口正上方，固定刮料刷紧密接触皮带输送机构的反向输送皮带下侧表面。
8.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述收料仓能够沿皮带输送机构的输送方向往复移动的安装于皮带输送机构输送末端正下方，还设有收料仓驱动装置(21)，所述收料仓驱动装置驱动收料仓往复移动。
9.根据权利要求1所述的仿钻真空镀膜机，其特征在于：所述主辊包括主辊本体(22)、模板(23)和模板定位装置(24)，所述主辊本体能够转动的安装于真空腔体内，模板通过模板定位装置能够拆卸的固定包覆于主辊本体圆周外侧表面上，与仿钻非镀膜面外形匹配的坑穴均匀分布于模板表面上。
10.一种采用权利要求1-9所述的仿钻真空镀膜机进行的仿钻真空镀膜工艺，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：将仿钻装进入料仓，盖上入料仓的仓盖，启动真空泵组对真空腔体进行抽气；
步骤二：开启皮带冷却板的制冷，降温设置-15℃；
步骤三：腔体内真空度到达5*10-3Pa时，向离子源和磁控靶冲入氩气或其它工作气体；
步骤四：当腔体真空度到达3*10-1Pa时，同时启动离子源和磁控溅射靶；
步骤五：离子源电压设置1000～1500V，磁控靶电流设置20～35A；
步骤六：启动主辊和移动刮料机构，主辊线速度设置5～10m/min；
步骤七：皮带张力控制设置1000～1500N；
步骤八：启动收料仓驱动装置；
步骤九：当入料仓的仿钻全部镀好，关闭以上所有机构；
步骤十：开启皮带冷却板的回温，升温设置35℃；
步骤十一：当皮带冷却板回温到35℃时，向腔体冲入空气，打开腔体大门取出收料仓。
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