[发明专利]一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺

说明书

本发明公开了一种管件内壁真空镀膜装置及生产工艺，包括翻转组件、磁靴组件、真空腔室、阴极组件、管件台、加热筒、绝缘组件及密封组件，翻转组件套装在真空腔室上可实现上下料时的真空腔室的翻转，真空腔室内可套装管件台用于夹装待镀管件，管件台上套装加热筒用以加热管件，阴极组件通过绝缘组件及密封组件套装在待镀管件内，阴极组件包括磁控溅射阴极及电弧阴极，不同阴极装配相应的磁靴组件，通过利用一次性铜管加工靶料形成的水冷阴极在真空下的磁控溅射、电弧离子镀对管件内壁进行硬质涂层的沉积。本发明采用可翻转的真空腔室及替换性的阴极组件，实现对部分具有高要求的管件内壁进行涂层。

技术领域

本发明涉及薄膜与涂层制备领域，具体的说一种利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质涂层的真空镀膜装置以及生产工艺。

背景技术

高速运动的物体对管道内壁有很大的摩擦磨损、腐蚀、高温氧化等各种复杂工作状态的影响，管件寿命受到很大的影响，对于一些特殊行业（核工业管道、电力厂管道、油气输送管道、军工军事炮管、导弹弹道）管路内壁不断的损害，一方面造成安全隐患，另一方面管路设备的维护保养费用也是一个很大的花费。

对管件内壁进行表面改性及强化能够可满足管件在复杂恶劣环境下的使用。对于管件内壁改性，最开始主要是应用电镀及化学镀，众所周知电镀及化学镀内的化学品，不仅污染环境，而且电镀、化学镀沉积的涂层基本为金属铬、镍，对于管件内壁的表面强化效果增加不大；而通过热处理、等离子渗氮、渗碳、化学气相沉积等工艺，对于管件的加工温度比较高，很容易造成管件的退火；常规的物理气相沉积很难实现线径小的管件内壁镀膜；而现阶段所使用的激光熔覆及热喷涂技术对于线径很小的管件来说，同样其均匀性很差，涂层质量较差。

最近几年，有人提出利用真空环境下的激光辐照线材、棒材，蒸发镀膜实现管件、深孔内壁镀膜，本技术方案虽然从技术角度来说没有问题，但蒸发镀沉积获得的涂层结合力差，并不能很好的在管件内壁形成可满足实际应用的涂层。

工业化应用最为广泛的物理气相沉积方法为磁控溅射及电弧离子镀，其中磁控溅射主要是通过磁场对辉光放电过程中电子产生影响，电子运动过程中与气体发生碰撞并离化气体。离化的气体碰撞阴极靶材，靶材原子能量堆积后溢出表面，并沉积在基材上。电弧离子镀是利用弧光放电过程中的弧斑的高温使靶材蒸发，在磁场的作用下，通过电子、原子及离子间的相互作用，形成的高离化的等离子体受电场作用沉积在基材表面。磁控溅射及电弧离子镀沉积的硬质涂层各有千秋，但都可满足常规的工模具表面涂层的处理；对于深孔或管件来说。等离子体的密度纵向分布一方面均匀性差，另一方面相对于较大的孔深比来说，磁控溅射、电弧离子镀都很难实现长管件内表面及深孔的表面改性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种管件内壁真空镀膜装置，通过利用可重复加工使用的一次性铜加工的阴极靶管深入管件内部，通过磁控溅射及电弧离子镀实现对特殊要求的管件内壁的硬质（热障）涂层的真空镀膜装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：