[发明专利]一种用于微型刀具离子镀膜设备的充气装置

说明书

一种用于微型刀具离子镀膜设备的充气装置，包括进气管、充气管和锁紧螺母，进气管贯穿安装于真空室壁，进气管位于真空室壁内侧的一端为直角结构，进气管位于真空室壁内侧的一端通过锁紧螺母连接充气管。充气管包括带有排气孔的充气管内层和充气管外层。本发明的用于微型刀具离子镀膜设备的充气装置，充气装置放置在真空室内的侧面，位置对称，充气装置可以自由旋转，自由固定位置来达到使空心阴极枪工作的时候，被镀工件附近气体均匀分布，使下层镀膜质量也达到要求，废品率非常低；充气管采用双层结构，使气体混合更加均匀，提高了镀膜质量。

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备领域，尤其涉及一种真空镀膜设备用充气装置。

背景技术

微型刀具离子镀膜设备采用的是空心阴极电离子镀技术（Honow CathodeDischarge）（简称HCD），它是在空心热阴极离子电子束技术和离子镀技术的基础上发展起来的一种薄膜沉积工艺。该技术从1972年Moley和Smith首创后，目前已成功地用于装饰、刀具、模具、超高真空部件等特种镀层工艺中。

空心阴极放电离子镀，是利用空心热阴极放电产生等离子电子束对膜材熔化，使其蒸发电离而进行制备薄膜的；它是由真空镀膜室、真空系统、充气系统、真空和膜厚测量、电气控制及电源等几部分所组成。装置的主体部分真空镀膜室是由一个水平放置的HCD枪、水冷铜坩埚和加负电位的转动工件架和沉积基体等构件所组所。HCD枪发射的等离子电子束经聚焦后在偏转磁场作用下偏转90℃，在坩埚集束磁场作用下使束径收缩聚焦于坩埚之中，将金属离子化成为“金属蒸气”，从而均匀附着在被镀工件表面达到镀膜要求。

HCD离子镀装置中，等离子体电子束不仅是热源用来气化膜材，而且在金属蒸气通过等离子体电子束区域时，受高密度电子流中的电子碰撞而使膜材蒸气离化。因此空心阴极枪即是膜材气化的热源又是蒸发粒子的离化源。HCD枪发出的是数十电子伏，数百安培的电子束。由气体放电理论可知，能量为50～150eV的低能电子原子碰撞电离的效率比能量为keV的高能电子要高1-2个数量级，其电子束流又比其他离子镀方法高100倍，因此HCD法中的离化率可达到22%～40%，其离子流密度可达(1～9)×1015离子/cm2·S-1。比其他离化方式高1-2个数量级， 同时，在蒸镀过程中含有大量的高速中性粒子，其数量也比其它离子镀方法中高2-3个数量级。这是由于没有离化的气体原子和金属蒸气原子，在通过等离子电子束时，与上述金属离子发生对称共振型电荷交换碰撞而产生的，即：

M+(高速粒子)+M(热运动原子)=Mo(高速中性粒子)+Mo(低速离子)

式中的低速离子Mo被电场加速后能量变高，再重复上述过程，结果使每个粒子一般均可带几个到几十个eV的能量。其结果，即使是在低的基片偏压下，由于大量离子和高速中性粒子轰击的效果也可起到较好的溅射清洗作用。这些能量较高的离子和中性粒子共同作用于基片表面，使其获得高密度的能量，从而改变了基片表面成膜的物理条件，有可能促进膜材与基片的分子原子间的结合或增强相互间的扩散等作用。因此，应用HCD装置所获得的膜层具有较好的附着力，膜层均匀致密，并可制备钛、铬、钼等单一的金属镀层。同时也可以在这种装置中引入氮、乙炔等反应气体制备化合物镀层，如TiN、TiC、CrN等。

同类空心阴极充气都是在阴极枪周围有一个或者多个充气口，充气并不均匀，气体主要集中在真空室上半部分，而下半部分的工作气体不足，造成离子镀膜质量上优下劣，真空室下部镀膜达不到成品要求；并且普通充气管匹配镀膜工艺对位置不能进行调整的功能，充气管提供给工具周围的气体均匀度不同，导致离子镀膜质量降低。现有空心阴极设备中，最大镀膜难点是炉体内气体的不均匀分布使得镀膜工艺困难，镀膜质量不均匀，如果把空心阴极炉体分为上中下三层，上层镀膜质量最好，中层刚刚达到镀膜工艺要求，下层一般达不到镀膜工艺要求。

发明内容

为了解决现有真空镀膜设备充气装置存在的上述问题，本发明提供了一种用于微型刀具离子镀膜设备的充气装置。