[发明专利]一种半球形工件高均匀性镀膜装置及方法

说明书

本发明涉及异形工件镀膜领域，具体涉及一种半球形工件高均匀性镀膜装置及方法。本发明创新性的采用在镀膜过程中驱动镀膜机靶枪的方式，使靶枪在镀膜过程中调整倾斜角度，进而提高半球形工件表面镀膜均匀性；另外通过一种半球形镀膜均匀性测试工装，完成多个不同倾斜角度下靶枪镀膜厚度和均匀性的标定，从而确定不同倾斜角度下靶枪对半球形工件各点的镀膜厚度，进而计算靶枪在整个半球形工件镀膜过程中各个角度下的时间占比，从而达到大幅度优化半球形工件镀膜均匀性的目的。该种方法经实测，半球形工件镀膜均匀性优于±2％。

技术领域

本发明涉及异形工件镀膜领域，具体涉及一种半球形工件高均匀性镀膜装置及方法。

背景技术

半球谐振陀螺(HRG)被广泛应用于航空航天等战略性武器装备中，是当前高价值卫星和其他航天器的首选传感器。半球谐振陀螺是一种没有高速转子和活动支承的陀螺仪，它是利用径向驻波振动的半球形工件旋转产生的哥氏效应引起振型的移动来实现角度或转速测量的。这种陀螺工作的前提是半球形工件以一定的频率做持续振动，具有稳定性好、寿命长、可靠性高、抗核辐射、耐高冲击振动、起动时间短等突出优点，被惯性技术界认为是一种在21世纪先进的捷联惯导系统中最理想的元件。

如图1所示，半球谐振陀螺的核心部件包括半球形工件、检测基座和激励罩，将这三个核心部件精密焊接装配到一起后，密封到容器中，并将容器抽真空，即可形成一个独立的角速度传感器或角度传感器。其中半球形工件由具有高品质因数石英玻璃经过超精密加工制成，且其表面要求进行金属化镀膜处理，使振动信号转换为电信号传导到运算电路中。

常规的金属化镀膜工艺均应用于平面基片，可以直接通过大尺寸靶枪或调整靶枪角度使基片保持在镀膜均匀区内，从而实现平面基片的高均匀性镀膜，但是对于半球形工件，由于其特殊的半球形结构，包括大曲率以及镀膜面有支撑杆阻挡等因素，使得常规的镀膜方法无法满足在半球形工件表面镀制均匀性较高的金属薄膜，且常规的镀膜方法其表面均匀性往往在30～90％之间，难以满足半球谐振陀螺中半球形工件的镀膜要求。

发明内容

针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种半球形工件高均匀性镀膜装置，该装置至少包括工件盘，所述工件盘用于固定半球形工件，且能够旋转保证半球形工件横向镀膜均匀性；磁控靶枪，所述磁控靶枪用于向半球形工件镀膜，且所述磁控靶枪的角度可调节；控制系统，所述控制系统驱动工作盘和磁控靶枪按照预设的程序工作。

本发明所提供的半球形工件高均匀性镀膜装置，采用在镀膜过程中驱动镀膜机靶枪的方式，使磁控靶枪在镀膜过程中按照预设的程序调整倾斜角度，进而提高了半球形工件表面镀膜的均匀性。

作为一种优选的实施方式，所述工件盘的下方设置有负偏压系统，所述负偏压系统用于对半球形工件进行镀膜前的偏压清洗。

作为一种优选的实施方式，所述工件盘、磁控靶枪均位于真空系统中。

作为一种优选的实施方式，磁控靶枪环形阵列设置有多个，且多个磁控靶枪的中心位于半球形工件的中心轴上。

本发明还提供了一种半球形工件高均匀性镀膜方法，至少包括以下步骤：

制备待镀膜的半球形工件的测试工装，将所述测试工装置于权利要求1～3任一项所述的镀膜装置中，调整磁控靶枪的倾斜角度，在不同的倾斜角度下进行镀膜至预设厚度；

测量并计算不同倾斜角度下同一高度处多个位点的镀膜厚度的平均值；

根据不同高度各个位点的镀膜厚度相同计算不同倾斜角度下镀膜时间在整个镀膜过程中所占比例；

根据磁控靶枪垂直喷镀至预设厚度所需要的时间计算出各倾斜角度下的喷镀时间，在其他条件不变的情况下，按照计算出的不同倾斜角度下的镀膜时间对半球形工件进行镀膜即可。