[发明专利]一种真空离子镀膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空离子镀膜方法，属于真空镀膜技术领域。

背景技术

真空离子镀膜法(PVD)作为一种完全环保的薄膜技术，具有硬度高、耐磨性能好、膜层稳定、色泽丰富、摩擦系数低等优点，有很好的应用开发前景。目前真空离子镀膜法(PVD)有多种方法，其中电弧离子镀膜常用的有以下二种：

点弧真空离子镀膜法，即传统的阴极电弧源技术，具有反应离子镀膜工艺稳定，膜层沉积速率高，设备技术简单，采用多个小弧源可以满足大尺寸工件和批量生产，生产成本低。但点弧工艺的阴极电弧源会蒸发出微米级的微液滴，这些微液滴使得膜层的致密性降低，影响到产品的耐腐蚀性能。

柱弧真空离子镀膜法，即使用柱状阴极电弧源，在保持点弧的优点外，还改善了大尺寸工件镀膜的均匀性、粒子沉积细腻；细化了膜层的结构，也有利于镀制温度敏感的工件；大大降低了微液滴的数量和大小，从而改善了膜层的致密度和表面光洁度。但柱弧真空离子镀膜法的沉积速率慢，镀膜时间长，生产成本过高，生产效率较低，一般多用于航空工业。

发明内容

本发明的目的是提出一种真空离子镀膜方法，在传统的阴极电弧源镀膜过程中增加了中心阴极旋转柱弧，使传统的阴极电弧源(点弧)和柱状阴极电弧源(柱弧)并存，在不同的工艺步骤中采用不同的弧源，改变原有单一传统的阴极电弧源(点弧)或柱状阴极电弧源(柱弧)镀膜法，把点弧和柱弧二种镀膜法有机的结合起来，以改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨、耐腐蚀，延长工件的使用寿命。

本发明提出的真空离子镀膜方法，包括以下步骤：

(1)在镀膜设备的沉积室的中心设置柱弧源，沉积室的圆周壁上设置点弧源，待加工工件悬挂在沉积室的柱弧源和点弧源之间的工件架上；

(2)使工件转动速度为1～3转/分钟，使沉积室内的温度达到150℃～260℃，使沉积室内的真空度达到4×10^-2Pa～1×10^-2Pa；

(3)向沉积室内通入氩气或氮气，气体流量为200～480cm³/分钟，调节真空度为4～1.5Pa，对工件施加负偏压300-500V，对工件进行辉光放电清洗4～8分钟；

(4)使沉积室内的真空度达到8×10^-3Pa～4×10^-3Pa，向沉积室内通入氩气，进气量为100-150cm³/分钟，调节真空度为5.0-2.0×10^-2Pa，调节柱弧源电流为200-250A，对工件施加负偏压300-400V，对工件进行放电清洗4～7分钟；

(5)调节氩气的进气量为100-300cm³/分钟，使真空度保持在5×10^-1Pa～3×10^-1Pa，对工件施加负偏压100-180V，调节柱弧源的工作电流为150A～235A，点弧源的工作电流为70A～100A，镀膜时间为4分钟～8分钟；

(6)向沉积室内通入反应气体，反应气体流量为50～450cm³/分钟，调节氩气的进气量，使真空度保持在5×10^-1Pa～3×10^-1Pa，对工件施加负偏压100-180V，调节柱弧源的工作电流为150A～235A，点弧源的工作电流为70A～100A，镀膜时间为3分钟～5分钟；

(7)使点弧源停止工作，调节反应气体和氩气的进气量，使真空度保持在5×10^-1Pa～3×10^-1Pa，对工件施加负偏压80-120V，调节柱弧源的工作电流为150A～235A，镀膜时间为5分钟～8分钟。

上述镀膜方法，还可以包括：使沉积室内的真空度达到5×10^-3Pa～3×10^-3Pa，向沉积室内通入氧气，调节氩气的进气量，对工件施加负偏压100-180V，调节柱弧源的工作电流为150A～235A，点弧源的工作电流为70A～100A，镀膜时间为1分钟～2分钟。

上述镀膜方法中，所述的反应气体可以为乙炔、氮气、氧气或甲烷中的任何一种或多种相混合。