一种用于氮气的离子化装置及镀膜设备的制作方法

本发明涉及氮化物镀膜，具体涉及一种用于氮气的离子化装置及镀膜设备。

背景技术：

1、氮化物由于具有优良的化学稳定性和较高的机械强度，被广泛用于金属工具表面镀膜的材料。氮化物薄膜通常使用溅射的方式制备，用于提高待镀产品的耐磨和耐腐蚀性能。然而，利用溅射的方法制备氮化物薄膜存在设备复杂、成本较高的问题。

2、现有技术中，利用真空蒸发设备来制作氮化物膜层，生产设备和工艺可以得到极大的简化，同时提高氮化物镀膜的硬度和致密性，有助于光学镀膜零件耐受更为严苛的户外环境测试。然而，由于氮化物难以在真空条件下耐受电子束的高温加热，氮离子较易从氮气离子化设备中逸出，导致氮气在高温下迅速放气并分解，难以形成稳定的氮化物物质流，氮化物镀膜也就无法沉积在待镀产品的表面。

技术实现思路

1、本发明第一方面的一个目的在于提供一种用于氮气的离子化装置，解决现有技术中用于电离氮气的离子化装置成本较高或氮化物易气化的技术问题。

2、本发明第一方面的另一个目的是进一步提高离子化装置的离子化效率。

3、本发明第二方面的目的是提供一种镀膜设备，包括上述离子化装置。

4、根据本发明第一方面的目的，本发明提供一种用于氮气的离子化装置，包括：

5、混合室，用于形成含氮气和氢气的混合气体，所述混合气体中的所述氢气和所述氮气的体积含量比值为范围在1%-20%中任一值；

6、壳体，位于所述混合室的顶部，所述壳体内形成有反应腔体，所述壳体还包括进气口和出气口，所述进气口用于向所述反应腔体内输入所述混合气体，所述混合气体的流速为范围在15sccm-80sccm（标准立方厘米每分钟）中任一值；

7、射频线圈，套设于所述壳体的周侧，所述射频线圈用于在所述反应腔体内形成电磁场，所述电磁场用于电离所述混合气体以形成氮离子，所述氮离子用于形成氮化物，所述射频线圈的电流为范围在150ma-250ma中任一值；

8、栅极，位于所述出气口，所述栅极用于在所述出气口形成加速电场，所述加速电场的电压为范围在400v-600v中任一值，所述加速电场用于对所述氮离子加速以形成氮离子射流；

9、其中，所述混合气体中的所述氢气的含量根据所述氮化物的性能参数变化。

10、可选地，所述离子化装置还包括：

11、扰流环，设置于所述进气口内，所述扰流环设有用于连通所述反应腔体和混合室的第一通孔。

12、可选地，所述第一通孔的直径小于所述反应腔体的直径。

13、可选地，所述离子化装置还包括：

14、锥体结构，位于所述壳体设有所述进气口的一侧，所述锥体结构设置成自所述进气口朝向所述扰流环的所述第一通孔凸伸，且所述锥体结构设有连通的第二通孔和进气开口，所述第二通孔还与所述进气口连通，所述进气开口还与所述混合室连通。

15、可选地，所述锥体结构的材质为金属hf，mo，w中任意一种，所述锥体结构朝向所述扰流环的一侧表面包括涂层，所述涂层的材质为fe，mn，cu，ni，zn的氧化物中任意一种或多种混合物。

16、可选地，所述锥体结构的涂层的材质为feo。

17、可选地，所述壳体设置成可相对于所述混合室转动。

18、可选地，所述射频线圈为中空水冷电极。

19、根据本发明第二方面的目的，本发明还提供一种用于氮化物的镀膜设备，包括上述中任一项所述的离子化装置，所述镀膜设备还包括：

20、气化装置，与所述离子化装置间隔设置，所述气化装置用于形成物质射流，所述气化装置包括出流端口，所述出流端口用于射出所述物质射流；

21、旋转伞架，与所述气化装置和所述离子化装置相对设置，所述旋转伞架用于固定待镀产品，以使得所述气化装置产生的所述物质射流与所述氮离子共同沉积在所述待镀产品上形成氮化物薄膜。

22、可选地，所述物质射流为钛蒸气。

23、本发明的离子化装置通过在壳体的周侧设置射频线圈，以在射频线圈通电的情况下在反应腔体内形成用于对混合气体进行电离的电磁场，电磁场对混合气体中的氢气进行电离产生氢离子和电子，电子在电磁场中加速运动，与氮气分子发生碰撞，提高氮离子的电离速率，以使得氮气在电磁场和电子的双重作用下发生电离产生氮离子，氮离子在栅极电压的作用下被抽离出离子化装置，从而形成氮离子射流，提高离子化装置的离子化效率，同时，简化了用于氮气的离子化装置的结构，降低了成本。

24、进一步地，本发明的离子化装置还包括锥体结构，锥体结构设置在进气口内，且锥体结构具有朝向扰流环凸伸的第二通孔，以使得混合气体经进气口流入扰流环之前，先流经锥体结构，以使得锥体结构的尖端效应产生的高电场强度引发氢气分子的初步电离，产生氢离子和电子，电子进一步流入反应腔体并与氮气分子发生碰撞，以提高氮气的离子化效率。

25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种用于氮气的离子化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离子化装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的离子化装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的离子化装置，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的离子化装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的离子化装置，其特征在于，

7.根据权利要求1-6中任一项所述的离子化装置，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的离子化装置，其特征在于，

9.一种镀膜设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的离子化装置，所述镀膜设备还包括：

10.根据权利要求9所述的镀膜设备，其特征在于，

技术总结本发明提供一种用于氮气的离子化装置及镀膜设备，涉及氮化物镀膜技术领域。离子化装置包括用于形成含氮气和氢气的混合气体的混合室，混合气体中的氢气和氮气的体积含量比值为范围在1%‑20%中任一值，壳体内形成有反应腔体，壳体的进气口用于向反应腔体内输入混合气体，混合气体的流速为范围在15sccm‑80sccm，射频线圈用于在反应腔体内形成电磁场，电磁场用于电离混合气体以形成氮离子，射频线圈的电流为范围在150mA‑250mA，栅极用于在出气口形成加速电场，加速电场的电压为范围在400V‑600V中任一值，加速电场用于对氮离子加速以形成氮离子射流，混合气体中的氢气的含量根据氮化物的性能参数变化。本发明的离子化装置能够提高氮气的离子化效率，简化离子化装置的结构，降低成本。技术研发人员：徐川,王乃成,王胜利受保护的技术使用者：巨玻固能（苏州）薄膜材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26