真空鍍膜加工機(jī)主要結(jié)構(gòu)
發(fā)布時間：2019-02-21 16:12:15
1、真空系統(tǒng)：主要是由真空容器（真空室）和真空獲得設(shè)備（真空機(jī)組）、測量真空（真空計）、控制真空等組件組成。真空機(jī)組包括真空泵、真空管道、真空閥門組成。
真空泵在真空機(jī)組中又分為維持真空泵、粗抽泵、前級真空泵、輔助泵、高真空泵/超高真空泵等。
①維持真空泵：在真空系統(tǒng)中，當(dāng)氣體量很小時，不能有效利用主前級泵，為此，在真空系統(tǒng)中配置一種容量較小的輔助前級泵維持主泵正常工作或維持已抽真空容器所需之低壓的真空泵。
旋片真空泵：轉(zhuǎn)子偏心的安裝在泵殼內(nèi)并同泵殼內(nèi)表面固定面相切，在轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有兩個（或以上）旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時滑片能沿其徑向槽往復(fù)滑動且與泵殼內(nèi)壁始終接觸，將泵腔分成幾個可變?nèi)莘e的旋轉(zhuǎn)容積真空泵。
②粗抽泵：從大氣壓開始降低系統(tǒng)壓力到另一抽氣系統(tǒng)開始工作的真空泵。
③前級真空泵：用以維持主泵的前級壓力在其臨界前級壓力以下的真空泵，前級泵也可以做粗抽泵使用。
④輔助泵：主要是用來輔助抽氣用，它在某個范圍內(nèi)有很大的抽速，但必須要和前級真空泵一起使用。如我們常用的羅茨真空泵
羅茨真空泵：泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子同泵殼內(nèi)壁保持一定間隙的容積真空泵。
⑤高真空泵：在高真空范圍工作主真空泵，也就是說它必須配備粗抽泵和前級泵才能使用。如我們常用的油擴(kuò)散泵、渦輪分子泵。
油擴(kuò)散泵：以低壓高速油蒸汽流作為工作介質(zhì)的氣體動量傳輸泵，氣體分子擴(kuò)散到油蒸汽射流中，被送到出口。
油擴(kuò)散泵的工作壓力范圍10-2～10-6Pa其主要的工作原理是擴(kuò)散泵油鍋中的泵油在真空中加熱到沸騰溫度（約200℃）產(chǎn)生大量的油蒸汽，油蒸汽經(jīng)導(dǎo)流管由各級噴嘴定向高速噴出。由于擴(kuò)散泵進(jìn)氣口附近被抽氣體的分壓力高于蒸汽流中該氣體的分壓力，所以被抽氣體分子就不斷地擴(kuò)散到蒸汽流中，油蒸汽撞擊被抽氣體分子。使被抽氣體分子碰到泵壁又反射回來再受到蒸汽流的碰撞而重新沿蒸汽流方向流向泵壁。經(jīng)過幾次碰撞后，氣體分子被壓縮到低真空端，再由下幾級噴嘴噴出的蒸汽流進(jìn)行多級壓縮，最后由前級真空泵抽走。而蒸汽流在冷卻的泵壁上被冷凝后又返回到油鍋中重新被加熱，如此循環(huán)工作。
渦輪分子泵：泵內(nèi)裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉(zhuǎn)子，它在定子對應(yīng)的圓盤間旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子圓周的線速度和氣體分子速度是相同數(shù)量級的，泵通常在分子流條件下工作。
渦輪分子泵要由十多個動葉輪和靜葉輪組成。動葉輪和靜葉輪交替排列。動、靜葉輪幾何尺寸基本相同,但葉片傾斜角相反，傾斜葉片的運動使氣體分子從左側(cè)穿過葉片到達(dá)右側(cè)，比從右側(cè)穿過葉片到達(dá)左側(cè)的幾率大得多。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，氣體分子便不斷地由左側(cè)流向右側(cè)，從而產(chǎn)生抽氣作用。
2、真空測量系統(tǒng)：真空測量是通過真空計來進(jìn)行的，我們常用的主要有電阻真空計（量程為104—10-2），熱偶真空計（量程為102—10-1），電離真空計（量程為10-1—10-5），復(fù)合真空計（量程為104—10-5）。
電阻真空計和熱偶真空計：都屬于熱傳導(dǎo)真空計。利用低壓下氣體熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)這一原理制成。
電離真空計：利用低壓下氣體分子被荷能粒子碰撞電離，產(chǎn)生的離子流隨壓力變化的原理。如熱陰極電離真空計、冷陰極電離真空計和放射性電離真空計等。
3、靶源及靶電源：靶源主要是指電弧靶和磁控靶，電源是對應(yīng)的弧電源和中頻電源。
高頻逆變式電弧電源
工頻整流濾波單元將公用電網(wǎng)的50HZ正弦波交流，通過低頻整流電路，變成帶有一定低頻紋波的直流，然后進(jìn)行簡單的電容濾波。小功率(≤160A)時，一般采用∽220V，單相整流；大功率(>160A)時，一般采用∽380V三相整流。值得指出的是：該單元應(yīng)設(shè)計對濾波電解電容初始充電時使用的限流啟動電路，以避免初始充電時，瞬間大電流引起自動空氣開關(guān)跳閘，并可以延長電解電容的使用奉命。
高頻全橋逆變單元采用IGBT或MOSFET，將工頻整流濾波各得到的直流變成20KHZ或以上的方波交流，以使采用高頻變壓器進(jìn)行降壓。該單元是高頻逆變式電弧電源的關(guān)鍵部分，除形成高頻方波外，還承擔(dān)了通過調(diào)整方波占空比實際穩(wěn)流和輸出短路時快速關(guān)斷進(jìn)行電源保護(hù)的功能。
中頻磁控濺射電源
中頻磁控濺射電源工作時，輸出為對稱的方波交流，兩個磁控濺射靶互為陰陽級，交替工作。同單極性脈沖磁控濺射時一樣，每個靶都有自然滅輝時間，其打火抑制功能很強(qiáng)。其優(yōu)于單極性脈沖磁控濺射電源的是：兩個靶交替工作時，當(dāng)對面靶工作時，不工作靶表面的正電荷積累，可以被電子中和，不存在電荷積累問題，因而其抑制打火功能比單極性脈沖磁控濺射電源更好。特別適合于鍍制各種要求較高的純金屬膜和化合物膜。
兩個磁控濺射靶高頻率交替濺射時，電子、離子在兩個靶之間反復(fù)運動，有助于提高電離度，增強(qiáng)粒子的激活態(tài)，特別有利于反應(yīng)磁控濺射。
應(yīng)用和注意事項
1)中頻磁控濺射電源對磁控濺射靶的要求較高，“孿生”的對靶，要求表面磁場、濺射面積、靶的材質(zhì)和厚度要盡可能一致。不然會影響電源工作，嚴(yán)重時會導(dǎo)致過流保護(hù)。
2)由于兩個靶交替工作，中頻磁控濺射電源的起輝電壓和工作電壓較高，低氣壓下也容易出現(xiàn)滅輝現(xiàn)象。
3)因兩個靶交替工作，從理論上講中頻磁控濺射電源的電流或功率選擇，基本上可以按直流磁控濺射的兩倍來定，但考慮到其工作電壓較高，可適當(dāng)降低工作電流。
4)由于目前中頻磁控濺射電源的工作頻率較低(20～60KHz)，還不能濺射絕緣靶材。
5)中頻磁控濺射電源的空載電壓一般為≥1000V～1200V，工作電壓為500V～800V，工作頻率為20KHz～60KHz,占空比為10％～90％。
6)工作頻率高一些，有利于增加打火抑制能力，但會限制電源輸出平均電流的能力。
4、送氣系統(tǒng):主要由電磁閥開關(guān)和氣體流量控制兩部分組成
5、偏壓電源：在多弧離子和磁控濺射鍍膜技術(shù)中都要使用。只是由于磁控濺射的離化率遠(yuǎn)低于多弧離子鍍，所需偏壓電源的功率更小。目前有許多設(shè)備既配備磁控濺射靶，也配有多弧靶，選擇偏壓電源功率時，要以多支工作時的要求來定。早期的偏壓電壓主要是用可控硅技術(shù)的直流偏壓電源，現(xiàn)在多為采用高頻逆變技術(shù)制造的單極性、直流疊加脈沖和雙極性脈沖偏壓電源。因滅弧和防打火功能太差，已經(jīng)逐漸被淘汰。偏壓電源主要用于多弧離子和磁控濺射鍍膜過程中的輝光清洗、離子轟擊和膜層沉積時在被鍍工件上施加偏壓，在輝光清洗時，它產(chǎn)生輝光；在離子轟擊中用于加速離子，提高離子轟擊工件表面進(jìn)的能量，達(dá)到嗇濺射清洗效果和膜層結(jié)合力的目的，在膜層沉積時，它也用于增加離子能量，促進(jìn)和改善薄膜生長，也會提高膜基結(jié)合力。
1)通用單極性脈沖偏壓電源的輸出電壓為100～1000V,頻率為20～80KHz，占空比為10％～80％，輸出電流取決于多弧靶的數(shù)量和弧流的大小。通?？砂?～5A/個選取，而只用于磁控濺射鍍膜的偏壓電源。則根據(jù)工件表面積和輝光放電清洗強(qiáng)度來選，通?？砂?A/m2左右來選取。
2)調(diào)高頻率和減小占空比能減小打火損傷和降低工件表面的溫度、輝光放電清洗和離子轟擊的效果。實際使用中要根據(jù)實際工作情況和需要來調(diào)節(jié)。
3)增大占空比可提高離子轟擊的能量，有利于提高膜基結(jié)合力和膜層的致密性，但會降低成膜速率，實際使用中要根據(jù)需要調(diào)節(jié)、
4)輝光清洗電壓大約500～1000V，離子轟擊電壓大約400～800V，成膜電壓大約50～300V，在工模具鍍膜中，也有采用1500V，3000V,甚至5000V偏壓電源的，但應(yīng)用較少。
5)工作中如出現(xiàn)低壓大電流現(xiàn)象或反復(fù)保護(hù)，電壓、電流不穩(wěn)定現(xiàn)象，很可能設(shè)備有短路和持續(xù)拉弧現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行維修。
6)工作中打火頻繁。而且提高頻率和占空比也無明顯改善時，可能是膜層絕緣性高或工件上有絕緣材料，這時最好選用雙極性脈沖偏壓電源。
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