[发明专利]用于表面处理的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于涂布零件的设备和方法，尤其是生成用于沉积在待涂布的零件表面上的各种涂布材料的等离子的设备。该涂布设备可用于，但不限于，工具、仪器、电子构件、包括钟表和玻璃的货物等的涂布或硬化。

背景技术

用于涂布和硬化零件的各种方法和设备是已知的。常规的物理气相沉积(PVD)方法使用了阴极和阳极。阴极和阳极之间的电场的应用使材料从阴极蒸发，这形成射束，射束可被偏转和过滤以到达其中放置待涂布的零件的真空沉积室。从阳极蒸发的材料沉积在沉积室内的零件上，该零件逐渐涂布该材料。 

US6663755中描述了使用金属过滤电弧离子源的PVD设备的实例。为了提高沉积速率，该设备使用生成朝相同的沉积室引导的两股等离子流的两个等离子源。由于两个源都朝彼此引导，故需要用作挡板的传导护罩，以用于防止由一个等离子源生成的等离子流到达另一个等离子源中。该挡板增加了该设备的成本和体积，且需要周期性地清洁或甚至更换。此外，可改善过滤的质量；不同大小的离子粒到达靶，产生了不均匀的涂层。 

WO2007089216中和WO2007136777中公开了用于以金属过滤电弧离子源涂布零件的类似的设备。

激光烧蚀设备也已经用于涂布零件；该设备大体上使用朝待烧蚀的材料(如，碳材料团)引导的脉冲激光源。激光脉冲产生朝沉积室内的零件投射且可能偏转的材料的烧蚀。 

US5747120中描述了激光烧蚀设备的实例。在该文献中，用激光烧蚀的靶正好放置在该室中。这种设置使得靶的更换很困难，尤其是如果该室保持在真空条件下。此外，待涂布的零件放置在主室外侧的较小的体积中，以便仅可同时涂布有限数目的零件。 

US6372103中公开了另一个激光烧蚀系统。在该文献中，沉积室外侧的激光器生成激光束，激光束穿过窗，且到达在沉积室内旋转的圆柱形靶。再次，靶的更换需要开启整个沉积室，如果该室处于真空条件下，则这可为耗时且昂贵的。此外，激光束使得其与旋转的靶的表面成直角，以便烧蚀的材料的至少一部分相对于窗反弹，窗的内侧被快速覆盖，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它实例。

一些零件需要具有不同材料的不同层的精密涂布；该制造过程通常使用在不同沉积室中执行的不同步骤，以便连续地沉积不同的层。由于其需要具有相关联的真空生成设备等的多个沉积室，故这是一种昂贵的方法。此外，由于需要将零件从一个沉积室转移到下一个中，故减少了制造产量；真空通常需要在各次转移之后再生成。

WO2008015016描述了用于以金刚石类的层来涂布基底的设备，其中不同类型的不同涂布设备朝公共沉积室布置，或在单独的室中分别布置成直线。这允许单次批量处理内涂布较大数目的零件，且在用不同类型的源设备沉积的两个不同层的之间没有开启沉积室的任何需要。

本发明的目的在于提高WO2008015016中所述的设备和方法的灵活性。

另一个目的在于允许在不更换整个设备的情况下以不同的层来涂布和制造不同零件。

发明内容

根据本发明，这些目的将借助于用于涂布零件的设备来实现，该设备包括沉积室和用于同时或连续地向所述沉积室提供涂布材料的多个涂布设备，

其中所述涂布设备中的至少一者为金属过滤(或未过滤)电弧离子源，

其中所述涂布设备中的至少另一者为激光烧蚀源，

其中所述涂布设备中的至少两者通过连接凸缘可除去地连接到所述沉积室上，

其中至少两个所述凸缘是相同的，以便可将一个设备安装在围绕所述沉积室的不同位置处。 

用于将不同类型的不同源设备连接到公共沉积室上的类似或相同凸缘的使用是有利的，因为其允许由任何其它类型的涂布设备来容易地更换一种类型的一个涂布设备。因此，围绕公共室的涂布设备全部都为可互换的。例如，一个零件可需要用于金属沉积的一个金属过滤电弧离子源设备和用于碳沉积的激光烧蚀源，而另一个零件将使用用于更快沉积一个层或用于两个连续层的两种不同金属的沉积的两个金属过滤电弧离子源设备。

可存在具有用于不同设备的类似凸缘的常规设备，但然而，各个凸缘均具体适用于特定的设备，该设备为不可互换的，且不可安装在任何位置处或安装在任何凸缘上。

根据另一个可能独立的方面，用于涂布零件的设备包括沉积室和具有至少一对金属离子源的至少一个金属过滤电弧离子源，各个金属离子源均具有至少一个阴极、至少一个阳极和相关联的线圈，其中在各个所述对内的两个源的发射方向之间的角大于90°但小于175°。