[发明专利]用于表面处理的设备和方法

说明书

本发明提供一种用于涂覆零件的设备，包括沉积腔室（1）和用于同时或连续地向所述沉积腔室提供涂覆材料的多个涂覆装备（2、3），其中所述涂覆装备中的至少一个（2）是金属过滤电弧离子源，所述涂覆装备中的至少另一个（3）是激光烧蚀源，并且所述涂覆装备中的至少两个经由连接凸缘（10）可移除地连接到所述沉积腔室。所述凸缘中的至少两个是相同的，使得一个所述涂覆装备（2、3）能够经由不同的凸缘连接到所述沉积腔室。

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆零件的设备和方法，尤其是一种产生用于在待涂覆的零件的表面上沉积的各种涂覆材料的等离子体的设备。该涂覆设备能够用于但不限于工具、仪器、电子部件、包括手表和眼镜的物品等的涂覆和硬化。

背景技术

已知有用于涂覆和硬化零件的各种方法和设备。常规的物理气相沉积（PVD）方法使用阴极和阳极。在阴极和阳极之间施加电场使材料从阴极蒸发，该材料形成束，其能够被偏转和过滤以到达真空沉积腔室，在该真空沉积腔室中放置待涂覆的零件。来自阳极的蒸发材料沉积在沉积腔室内的零件上，所述零件逐渐被该材料涂覆。

在US6663755中描述了使用金属过滤电弧离子源的PVD装置的例子。为了提高沉积速率，该设备使用两个等离子体源，这两个等离子体源产生被朝向相同的沉积腔室引导的两个等离子体流。由于所述两个源被朝向彼此引导，所以需要导电屏蔽作为防止由一个等离子体源产生的等离子体流到达另一个等离子体源的挡板。该挡板增加了装备的成本和体积，需要定期清洁或甚至更换。而且，过滤的质量有待提高； 不同大小的离子粒子到达靶材，从而产生不均匀的涂层。

在WO2007089216和WO2007136777中公开了用于借助金属过滤电弧离子源涂覆零件的类似机器。

激光烧蚀装置也被用于涂覆零件； 它们通常利用被朝向待烧蚀的材料（诸如碳材料块）引导的脉冲激光源。激光脉冲产生材料的烧蚀，该材料被投射并可能朝向沉积腔室内的零件偏转。

US5747120中描述了激光烧蚀装备的一个例子。在该文献中，用激光烧蚀的靶材就被放置在腔室中。这种设置使得靶材的更换困难，特别地如果腔室被保持在真空条件下。而且，待涂覆的零件被放置在主腔室外部的小体积中，使得同时只能涂覆有限数量的零件。

US6372103中公开了另一种激光烧蚀系统。在该文献中，在沉积腔室外部的激光器产生激光束，该激光束穿过窗口并到达在沉积腔室内旋转的圆柱形靶材。同样，靶材的更换需要打开整个沉积腔室，如果腔室处于真空条件下，这可能是耗时且昂贵的。而且，激光束与旋转靶材的表面成垂直角度，使得被烧蚀的材料的至少一部分反弹到窗口，窗口的内侧迅速被覆盖并且需要清洁以保持其透明度。

US6231956中公开了用于碳沉积的激光电弧系统的其他例子。

一些零件需要具有不同材料的不同层的复杂涂层； 制造过程通常利用在不同沉积腔室中执行的不同步骤以便连续沉积不同的层。这是一种昂贵的方法，因为它需要具有相关联的真空泵或真空发生装置等的多个沉积腔室。而且，由于需要将零件从一个沉积腔室转移到下一个沉积腔室，因此制造产量减少； 在每次转移之后，常常需要重新产生真空。

WO2008015016描述了一种用于涂覆具有类金刚石层的基底的设备，其中不同类型的不同涂覆装备朝向共同的沉积腔室设置，或者各自在分开的腔室中排成一行。这允许在单个批处理过程内涂覆大量的零件，并且不需要在用不同类型的源装备进行的两个不同层的沉积之间打开沉积腔室。

本发明的目的是提高WO2008015016中描述的设备和方法的灵活性。

另一个目的是实现在不更换整个设备的情况下涂覆和制造具有不同的层的不同的零件。

几个重要的应用要求涂层的沉积具有高光洁度。本发明的装置和方法能够生产具有非常低水平的表面粗糙度的保护和抗摩擦涂层。

发明内容