[实用新型]一种用于平板件表面镀类金刚石膜的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜领域，具体地说是一种可以对大面积平板工件进行批量化镀膜的装夹工艺。

背景技术

等离子全方位离子沉积(Plasma Immersion Ion Deposition-PIID)技术为等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition-PECVD)技术的一种，它是等离子表面工程领域近些年发展起来的技术，通过该技术可以实现在工件表面镀上类金刚石涂层，即DLC涂层(Diamond Like Carbon coating)，DLC涂层具有极高的硬度，通常能达到金刚石的20～25％，因此，在工件表面涂覆DLC涂层可以有效提高其耐磨性能。另外，DLC涂层还具有高电阻率、低摩擦系数、耐腐蚀、低表面能、光学透过性及生物相容性等优势，它是机械、电子、航天航空、医学、光学等领域的理想材料。

尽管DLC涂层具有高硬度、低摩擦系数、耐磨耐腐蚀等多种优异的性能，然而随着科技的进步，人们对材料性能的要求就越来越苛刻，传统的类金刚石涂层已经不能满足工业化更高品质，更高层次产品的需求。目前，国内外关于类金刚石涂层的研究主要集中在以下几个方面：

1、与基体材料的结合力问题

由于DLC涂层材料和基体材料热膨胀系数、晶体结构共格匹配性的差异，造成DLC的剥落。通过加入一层或多层的中间层改善它们的润湿性，缓解化学键、热膨胀系数等性能的差别，可以明显增强DLC和基体之间的结合力。这种多层复合膜与梯度膜及多元复合膜被统称为第三代DLC涂层，目前国内外正处于研究和开发阶段。

2、内应力大导致脆性崩裂

实验证明选用合适的掺杂元素可以降低膜中的内应力，改善膜基结合，从而极大地拓宽了其应用领域。掺杂通常是向真空罐中通入混合气体、使用复合靶材或采用复合沉积技术来实现。掺杂元素的类型和掺杂含量对DLC涂层性能有重要的影响，对于不同的工况条件应选择不同的元素，同时应严格控制掺杂元素的含量。目前，加入掺杂元素对DLC涂层的成分结构和性能的影响还需进一步研究。

3、镀膜速率问题

冲蚀试验结果表明：DLC涂层厚度和耐冲蚀磨损性能(Anti-erosion Property)成正比。如何获得厚的DLC(＞20μm)涂层具有重要的研究意义。鉴于DLC涂层内应力较大的特点，厚的DLC涂层会出现脆性剥落(spalling)，很难制备厚的DLC涂层。目前国内高校和相关研究机构使用常规脉冲辉光放电技术所制备的DLC涂层均处于纳米级别，工业化应用上还有一定的差距。

4、产业化障碍

类金刚石涂层镀膜技术产业化推进过程中，会遇到次品率过高、批量化操作困难、镀膜质量重复性较低等问题。要想获得理想的类金刚石涂层，要确保以下几个关键因素：工件表面前处理、镀膜工艺控制、夹具的设计与工件装夹技巧、气体的流动性控制、人员操作的规范性等。其中的某个因素操作失误或者欠缺则直接会影响镀膜质量，甚至导致镀膜失败。对于批量化镀膜而言，其设备是由多个真空室组成，每个真空室都有着其独特的功能，在镀膜的每个环节必须严格按照操作执行，才能确保镀膜质量的稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够实现平板件表面镀类金刚石膜的批量化生产的平板件表面镀类金刚石膜的设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于平板件表面镀类金刚石膜的设备，包括真空室，所述真空室内设置有平板件固定装置，所述平板件固定装置包括由支架支撑起的金属网罩，所述金属网罩上设置有金属卡扣。

优选的，真空室上连接有气源输入系统和抽气泵组。

优选的，真空室上还设置有真空检测系统。

优选的，真空室上还连接有脉冲电源和PLC控制系统。

优选的，金属网罩材质为SUS316L或SUS304，金属网罩的网孔大小为1mm²～1cm²。

优选的，平板件固定装置可由真空室内拿出。

平板件安装固定时，为了尽量减小镀膜后工件表面的花斑，金属卡扣与平板间点接触，所述支架为铝合金材质，高压脉冲电流直接与其连接，保证足够的强度和良好的导电性，安装时平板工件为背靠背放置，靠金属卡扣锁紧。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型将大面积平板工件表面类金刚石涂层镀膜装夹方式上进行了改进，与已有技术相比效果主要体现在以下四个方面：