具有增置陽極的鍍膜系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及刀具的表面處理工藝，尤其涉及用于給刀具表面鍍膜的鍍膜系 統。
【背景技術】
[0002] 在高速鋼、硬質合金，合金陶瓷等切削刀具上制作硬質薄膜，通常利用物理氣相沉 積技術，現有技術中一般是通過初期離子清洗或利用制作緩沖層提高鍍膜附著力。不同的 涂層種類，會使用相應的成分的靶材進行氣相沉積，因此會出現眾多靶材的現象。雖然它們 具有各自的優點，卻存在靶材眾多，并因鍍膜不同而頻繁更換靶材的問題，嚴重影響生產效 率。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型主要應用于1^&4讓"0.3<&<0.7)結構的鍍膜，一般的1^41~薄膜所 使用的成分比主要是Ti:Al =0.3:0.7，Ti:Al = 0.5:0.5，Ti:Al = 0.33:0.67。以往的做法是 使用不同的靶材制作不同的鍍膜，因此存在頻繁更換不同靶材的問題。
[0004] 為了解決現有技術存在的以上問題，本實用新型設計了一種具有增置陽極的鍍膜 系統該鍍膜系統通過增置陽極，使靶材離化率提高，利用勢能使得鍍膜附著力明顯提升。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型提供的具有增置陽極的鍍膜系統，采用如下技術方 案：
[0006] 具有增置陽極的鍍膜系統，包括鍍膜室、氣體單元、質量流量控制單元、放電控制 單元、以及真空單元，其中：
[0007] 所述放電控制單元包括設置于鍍膜室內的兩個陰極靶、增置陽極、以及設置于鍍 膜室外的弧電源、穩壓電源和多個開關，所述兩個陰極靶包括第一陰極靶和第二陰極靶，增 置陽極包括第一增置陽極和第二增置陽極，弧電源包括第一弧電源和第二弧電源，穩壓電 源包括第一穩壓電源和第二穩壓電源；
[0008] 所述第一陰極靶與所述第一弧電源的負極相連，所述第一弧電源的正極與所述鍍 膜室通過第三開關相連，第一弧電源的正極與所述第二增置陽極通過第七和第四開關相 連;所述第一穩壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第一穩壓電源的正極與所述第一增 置陽極通過第五開關和第一開關連接；
[0009] 所述第二陰極靶與所述第二弧電源的負極相連，所述第二弧電源的正極與所述鍍 膜室通過第二開關相連，第二弧電源的正極與所述第一增置陽極通過第六開關和第一開關 相連;所述第二穩壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第二穩壓電源的正極與所述第二 增置陽極通過第八開關和第四開關連接。
[0010] 進一步地，所述第一增置陽極和/或第二增置陽極的內部設有磁鐵。
[0011] 優選的，所述第一增置陽極和第二增置陽極設置為分別與所述第二陰極靶和所述 第一陰極靶的位置方向相對。
[0012] 優選的，所述第一陰極靶的材質為鈦，所述第二陰極靶的材質為鋁。
[0013] 有益效果:本實用新型提供的具有增置陽極的鍍膜系統利用增置陽極，使靶材離 化率提高，利用勢能使得鍍膜附著力明顯提升。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型涉及的具有增置陽極的鍍膜系統示意圖，其中100-鍍膜室、 101A-第一陰極靶、101B-第二陰極靶、102A-第一弧電源、102B-第二弧電源、103A-第 一增置陽極、103B-第二增置陽極、104A-第一穩壓電源、104B-第二穩壓電源。
[0015] 圖2是本實用新型涉及的具有增置陽極的鍍膜系統示意圖，其狀態是在101A上提 供40V電壓。
[0016] 圖3是本實用新型涉及的具有增置陽極的鍍膜系統示意圖，其狀態是在101B上提 供40V電壓。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明：
[0018] 本實用新型的鍍膜系統構成如圖1所示，由鍍膜室100、第一陰極靶101A、第二陰極 靶101B、第一弧電源102A、第二弧電源102B、第一增置陽極103A、第二增置陽極103B、第一穩 壓電源104A、第二穩壓電源104B和多個開關構成。
[0019]本實用新型中第一增置陽極103A和第二增置陽極103B的作用是使得電離子向一 定的方向集中，提高靶材的離化率。
[0020] 在圖2中，第一弧電源102A的電壓調節為40V，第一陰極靶101A以40V電壓向第二增 置陽極103B放電，使得放電離子方向更加集中，提高靶材的離化率。
[0021] 進一步地，在第二增置陽極103B內部裝置磁鐵，其感應強度設為500-1000高斯。這 可使放電離子方向更為集中。
[0022] 進一步地，在第一陰極靶101A以40V放電的同時，第二弧電源102B電壓調節為20V， 第二弧電源102B的陽極與鍍膜室100相連。第一穩壓電源104A開啟，第一穩壓電源104A的陽 極與第一增置陽極103A相連。第二陰極靶101B對第一增置陽極103A放電。此時開關狀態為： 第一開關105、第二開關106、第四開關108、第五開關109、第七開關111關閉，第三開關107、 第六開關110、第八開關112打開。第一陰極靶101A以40V的電壓放電，第二陰極靶101B以20V 的電壓進行放電。
[0023] -定時間后，第一陰極靶101A和第二陰極靶101B的電壓進行交換，此時狀態如圖3 所示，第一開關105、第三開關107、第四開關108、第六開關110、第八開關112關閉，第二開關 106、第七開關111、第五開關109打開。第一陰極靶101A上以20V的電壓放電，第二陰極靶 101B以40V的電壓放電。
[0024] 在鍍膜時，按照圖2和圖3中的開關狀態交替進行。
[0025] 如上所述，第一陰極靶101A、第二陰極靶101B分別以20V和40V的電壓交替放電，運 用不同的兩個靶材制作多元薄膜。
[0026] 下表闡述了鍍膜過程中，鍍膜室內腔室和陽極的變化。
[0027] 表 1
[0028]
[0029] 表1所示，鍍膜室100與第一弧電源102A陽極連接時，鍍膜室100為陽極A，當第一弧 電源102A的陽極與第二增置陽極103B連接時，第二增置陽極103B為陽極當第一穩壓電 源104A的陽極與第一增置陽極103A連接時，第一增置陽極103A為陽極A"。
[0030] 鍍膜室100與第二弧電源102B陽極連接時，鍍膜室100為陽極B，當第二弧電源102B 的陽極與第一增置陽極103A連接時，第一增置陽極103A為陽極當第二穩壓電源104B的 陽極與第二增置陽極103B連接時，第二增置陽極103B為B〃。
[0031] 鍍膜時，陽極為A B，B〃、A，A〃B、A B，B〃或A，A〃B，并按照A B，B〃、A，A〃B、A A"B的順序反復循環進行，其中A B'B"表示的狀態是鍍膜室與第一弧電源陽極連接，第二弧 電源的陽極與第一增置陽極連接，第二穩壓電源的陽極與第二增置陽極連接。A'A"B、A B 〃或A'A〃B的含義以此類推。
[0032]鍍膜室100內的第一蒸發皿和第二蒸發皿（圖未示)在不同的勢能交替下對切削刀 具進行鍍膜，這樣能使薄膜的附著力提升。
[0033]為了得到預期的薄膜成分比，利用不同靶材Ti靶和A1靶，通過工藝參數變化，進行 薄膜成分比率的實驗。
[0034]表2是根據本實用新型制作不同成分比的薄膜，并通過EDX測定其薄膜成分。
[0035]表 2
[0036]
[0037] 表2表明，改變弧電流能使薄膜成份比產生相應變化;利用一個以上單一成份靶材 能制作出多元薄膜，并能控制其不同元素的成份比率。
[0038] 利用TiAIN類薄膜中最常使用的TiaAl Ι-a組成中a = 0.5,0.7的成份組合，實施控 制放電電壓的比較實驗。在本實驗中，比較例利用上述A和D，實施現有技術中的物理氣相沉 積法和本實用新型中提出的通過控制放電電壓，制造混合薄膜的實驗。
[0039] 在表2中，我們抽取了TiaAl Ι-a薄膜系列中a = 0.7和a = 0.5的最常見的成分組合 (即上述的A、D)，與我們用傳統方法制作的薄膜進行比較。
[0040] 試樣的工藝條件與對比試樣(A \D')相同，但本工藝中將陰極靶放電電壓從20V提 高到40V，且在鍍膜室內設置了增置陽極，以確保集中放電。
[0041] 表3,是試樣與對比試樣的實驗結果。
[0042] 在本實驗中，我們會對樣品進行大載荷劃痕試樣，施加在金剛頭上的力為100N。
[0043] 表 3
[0044]
[0045] 上述AW是使用傳統方法制作，A、D是利用本實用新型方法制作的。弧電流相同， 各以60~180A對薄膜進行沉積。
[0046] 從以上結果來看，Ti0.3A10.7N的對比組A/A\A試樣的附著力明顯比AH式樣的提 高了 18N。Ti 0.5A10.5N的對比組D/D \ D試樣的附著力明顯比IV試樣的提高了 23N。綜上所 示，本實用新型的樣品比傳統方法制作的樣品，在附著力上，分別提高了 19%，30%。
[0047] 本試樣數據是經過反復測試而得出的唯一結果。
[0048] 這種結果是通過提高放電電壓并增置陽極，使靶材離化率提高，利用勢能使得鍍 膜附著力明顯提升。
[0049] 根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實 施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對 實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。此外，盡管 本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構 成任何限制。
【主權項】
1. 具有增置陽極的鍍膜系統，包括鍍膜室、氣體單元、質量流量控制單元、放電控制單 元、以及真空單元，其特征在于： 所述放電控制單元包括設置于鍍膜室內的兩個陰極靶、增置陽極、以及設置于鍍膜室 外的弧電源、穩壓電源和多個開關，所述兩個陰極靶包括第一陰極靶和第二陰極靶，增置陽 極包括第一增置陽極和第二增置陽極，弧電源包括第一弧電源和第二弧電源，穩壓電源包 括第一穩壓電源和第二穩壓電源； 所述第一陰極靶與所述第一弧電源的負極相連，所述第一弧電源的正極與所述鍍膜室 通過第三開關相連，第一弧電源的正極與所述第二增置陽極通過第七和第四開關相連;所 述第一穩壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第一穩壓電源的正極與所述第一增置陽極 通過第五開關和第一開關連接； 所述第二陰極靶與所述第二弧電源的負極相連，所述第二弧電源的正極與所述鍍膜室 通過第二開關相連，第二弧電源的正極與所述第一增置陽極通過第六開關和第一開關相 連;所述第二穩壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第二穩壓電源的正極與所述第二增 置陽極通過第八開關和第四開關連接。2. 根據權利要求1所述的具有增置陽極的鍍膜系統，其特征在于：所述第一增置陽極 和/或第二增置陽極的內部設有磁鐵。3. 根據權利要求1所述的具有增置陽極的鍍膜系統，其特征在于:所述第一增置陽極和 第二增置陽極設置為分別與所述第二陰極靶和所述第一陰極靶的位置方向相對。4. 根據權利要求1所述的具有增置陽極的鍍膜系統，其特征在于:所述第一陰極靶的材 質為鈦，所述第二陰極靶的材質為鋁。
【專利摘要】本實用新型公開了具有增置陽極的鍍膜系統，包括鍍膜室、氣體單元、質量流量控制單元、放電控制單元、以及真空單元，其中所述放電控制單元包括設置于鍍膜室內的兩個陰極靶、增置陽極、以及設置于鍍膜室外的弧電源、穩壓電源和多個開關。本實用新型提供的具有增置陽極的鍍膜系統利用增置陽極，使靶材離化率提高，利用勢能使得鍍膜附著力明顯提升。
【IPC分類】C23C14/32
【公開號】CN205223339
【申請號】CN201520971347
【發明人】傅銘桓
【申請人】廣州巴達精密刀具有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年11月27日