[实用新型]磁控增强离子镀铝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子镀铝(IVD Ion Vapor DepositionAluminum)技术，尤其是涉及通过磁控增强技术改进离子镀铝(IVDIon Vapor Deposition Aluminum)的一种装置。

背景技术

1963年D.M.Mattox提出了真空离子蒸发镀膜原理：在真空室中，利用电场使得工作气体放电或被蒸发物质部分离化，在工作气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时，将蒸发物或其反应物沉积在基片表面上进行镀膜。离子镀把气体辉光放电现象、等离子体技术与真空蒸发三者有机地结合起来。

离子镀铝(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)是指通过离子镀工艺在基体表面获得结合力良好的均匀纯铝涂层，最早于20世纪70年代由麦道公司研究成功。离子镀铝涂层是一种应用前景广阔的保护涂层，被广泛应用到航天航空领域中，用于改善钛合金紧固件与铝连接件的电偶腐蚀相容性，已在F-4、F-15、F-18和B-767飞机结构中采用，美军标MIL-STD-1568A规定，离子镀铝可作为钢铁零件的代镉工艺。

离子镀铝(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)优点是膜层附着力强，绕射性好，可对基片镀制高纯度一定厚度的铝涂层。但是存在不足是膜材原子或分子仅部分离化，离化率低，故沉积速率小，镀膜效率低，影响了镀膜质量。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够提高成膜致密性、可进一步加强膜材与基片表面结合力、加快成膜沉积速率、效率高、具有更好膜材绕射性的磁控增强离子镀铝(IVD)装置。此外，本实用新型也可应用到镀制其他除Al之外的材料，如Ti、Fe、Co、Cr等金属及其合金的离子镀工艺中；同时，被离化的膜材原子或分子有很强的绕射性，可镀制形状复杂的基片。

本实用新型的具体技术方案是：

一种磁控增强离子镀铝装置，该装置设置在真空室1中，安装在基片2和蒸发源5之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板6、磁体8和极靴9；阳极板6覆盖在磁体8的表面，然后固定安装在极靴9上；阳极板6同真空室1电连接，真空室1接地；所述左右两部分磁极极性相对；

此外，为解决工作过程中存在的辉光放电，蒸发源5热量辐射，膜材加热携带热量，被蒸发膜材携带热量，及电子携带能量产生高温的问题，磁体8两侧设置冷却水通道7以避免磁体8退磁或电磁线圈损坏；

为取得更好的技术效果，所述左右两部分的工作倾斜角度可进行调节，调节范围为两阳极板6间夹角180°～0°；

所述磁体8采用永磁体；

为可精确控制磁通量，所述磁体8采用电磁体；

本实用新型的原理是：在离子镀铝(IVD)工艺过程中，通过增加与电场正交的磁场，增强工作气体及膜材原子或分子的离化效果，从而改善成膜质量。

基片2加载负偏压，真空室1和阳极板6接地，这样，在基片2同蒸发源5之间产生电场E，在电场E正交方向添加磁场B，该区域的电子在加速飞向阳极板6过程中，与充入的工作气体氩原子和被蒸发的膜材原子或分子不断地碰撞，电离出Ar⁺和膜材的正离子，并产生二次电子。二次电子在飞向阳极板6时受洛伦兹力和电场力作用，以摆线和螺旋线状的复合形式在阳极板6表面作螺旋运动，延长该电子运动路径，运动过程中提高了不断与氩原子和膜材原子或分子的碰撞几率，大大提高氩原子和膜材原子或分子的电离率，产生“雪崩”效应，增强离化效果。

电离出的Ar⁺在电场作用下加速飞向阴极即基片2，对基片2表面轰击清洗。正性膜材原子或分子在电场E作用下加速飞向基片2表面沉积，提高镀膜速度，形成致密性好、结合力强的薄膜。

Ar⁺轰击基片2表面，可以去除基片表面的氧化物或者污染物，利于基片2同膜材原子或分子之间结合，提高薄膜致密性。由于氩气离化效果增强，故轰击效果增强。同时，被离化的膜材原子或分子有很强的绕射性，可镀制形状复杂的基片。

该磁控增强离子镀铝辅助装置不仅可用于离子镀铝(IVD)工艺中工作气体(Ar⁺)及膜材原子或分子离化效果的增强，同时可广泛应用到多种膜材的离子镀膜工艺中，改善成膜效果。如Ti、Fe、Co、Cr等金属及其合金的离子镀膜工艺。

此外，工作过程中存在辉光放电，蒸发源5热量辐射，膜材加热携带热量，产生高温，应用冷却水通道7水冷降温，以避免磁体8退磁或电磁线圈损坏。