[发明专利]一种可批量化金属球表面均匀镀膜的方法

说明书

本发明公开了一种可批量化金属球表面均匀镀膜的方法。所述方法包括如下步骤：金属球经表面清洁后置于镀膜球盘中，然后进行镀膜即可；在镀膜过程中，将金属球约束在镀膜球盘的流道内，并保持自由流动；镀膜球盘包括一盘体，盘体内设有若干同心的流道；流道的宽度为金属球直径的1.2～1.5倍。本发明采用的镀膜球盘的结构设计简单、精巧，辅以驱动程序控制，调试快捷，易于操作，可以实现球体高效批量镀膜；而且安装、拆卸方便，易于对镀膜样品盘清洗。

技术领域

本发明涉及一种可批量化金属球表面均匀镀膜的方法，属于镀膜技术领域。

背景技术

轴承是各类机械设备中非常重要的零部件，球形滚动体是轴承的关键部件，对球形滚动体进行表面耐磨处理，可以减少球体运行磨损，可长时间保持轴承的运转精度和性能，大幅提高轴承的使用寿命和可靠性，保证了各类机械装备的正常工作；同时也降低了轴承的更换成本。因此，目前对轴承用的球形滚动体进行表面镀膜耐磨处理的需求量非常大。

另外，目前的一类先进核能系统—加速器驱动洁净嬗变系统(ADS)对球形靶体的表面处理也提出了非常迫切的需求。中科院近代物理研究所在目前国内外高功率散裂中子源、第四代反应堆以及ADS研究成果的基础上，原创性地提出了一种高功率颗粒流散裂靶设计，它是一种由大量的金属小球组成的流化固体靶，中子学性能好，与结构材料兼容性好，可在重力诱导下连续流动；成为非常有应用潜力的散裂靶靶型。但是，未来的高功率散裂靶对靶材料的耐磨性提出了非常高的要求。因此，对靶球表面进行镀膜处理，增加靶球的耐磨性，延长靶球的服役寿命，成为ADS亟待解决的重大科学工程问题之一。然而目前高功率散裂靶选用的靶球为Φ1mm的金属小球，用量大于100吨(超过10¹⁰粒球)；因此如何实现对Φ1mm的小球表面进行批量处理，且获得高质量、符合要求的膜层，这是一个巨大的挑战。

目前现有的球体表面镀膜技术均存在不足。如采用夹具法会在小球表面出现镀膜盲区，而且不适合批量处理，成本高(单颗球处理费用超过0.5元)；摩擦驱动法适合于直径大于Φ5mm的球，对于Φ1mm的球则滚动不均匀，最终导致镀膜不均匀。因此，急需发展一种低成本、可实现小球批量化、均匀镀膜的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可批量化金属球表面均匀镀膜的方法，通过本发明方法能够实现金属球(靶球)的批量、均匀镀膜，并降低镀膜成本，解决了目前利用等离子体辅助气相沉积在Φ1mm靶球表面制备硬质耐磨涂层成本高、难以实现批量化、均匀镀膜的技术问题。

本发明所提供的可批量化金属球表面均匀镀膜的方法，采用一特定结构的镀膜球盘，将金属球置于所述镀膜球盘中，在镀膜(如应用等离子体辅助气相沉积镀膜)过程中，采用惯性驱动的方法，将金属球约束在固定的流道内，使金属球有序滚动，经过一定的周期后，使金属球自由流动，更换流道，如此循环往复，根据不同的参数需求(如镀膜功率要求、膜层沉积速率要求、厚度要求等)可以调节小球的滚动速度，最终可实现靶球的批量、均匀镀膜，并降低镀膜成本。

具体地，本发明所提供的可批量化金属球表面均匀镀膜的方法包括如下步骤：

金属球经表面清洁后置于镀膜球盘中，然后进行镀膜即可；

在所述镀膜过程中，将所述金属球约束在所述镀膜球盘的流道内，并保持自由流动；

所述镀膜球盘包括一盘体，所述盘体内设有若干同心的所述流道，所述流道之间设有间距。

所述流道的宽度为所述金属球直径的1.2～1.5倍，以使所述金属球能够自由流动，对于所述流道的高度没有特殊要求，这与所述金属球的大小以及转动速度有关。

所述镀膜球盘中，所述流道为等间距布置，该间距可根据具体情况进行调整，不影响镀膜效果。

所述金属球的直径为0.5～15mm，即本发明方法适用于对Φ0.5～15mm内的金属球进行批量镀膜；