專利名稱：沉積膜形成設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以在一個工件、例如一種稀土金屬基永磁鐵的表面上形成一種鋁沉積膜或類似物的沉積膜形成設備。
稀土金屬基永磁鐵例如一種以Nd-Fe-B基的永磁鐵為代表性的R-Fe-B基永磁鐵目前用于多種領域，因為它具有良好的磁特性。
但是，稀土金屬基永磁鐵包含易于在空氣中氧化腐蝕的金屬物質(尤其是R)。因此，當使用稀土金屬基永磁鐵而不經過表面處理時，由于少量酸、堿和/或水的影響而產生銹蝕，會從磁鐵的表面產生腐蝕，從而破壞和耗散磁特性。此外，當其中產生銹蝕的磁鐵用于一個裝置中例如一個磁路中時，銹蝕會分散而污染周圍的元件或部件。
對此，為了對稀土金屬基永磁鐵提供良好的抗腐蝕性，需要在稀土金屬基永磁鐵的一個表面上形成一個鋁沉積膜等類似物。
用于在稀土金屬基永磁鐵的表面上形成一個鋁沉積膜的公知設備的例子包括在美國專利No.4,116,161中描述的一種設備和在從1994年9月Industrial Heating135-140中Graham Legge的“用于改進防腐蝕性的離子蒸氣沉積涂鍍層”中的設備中描述。圖9是在這樣一個例子中連在一個排出系統(tǒng)(未示出)上的一個真空處理腔101內部的示意圖(局部立體圖)。兩個例如由不銹鋼絲網形成的圓筒105并排設置在腔中的一個上區(qū)，用于繞一個水平軸線上的轉軸106轉動。多個作為用于蒸發(fā)用做沉積材料的鋁的蒸發(fā)段的船形物102設置在一個在腔中下區(qū)的支撐平臺103上升起的船形物支撐基底104上。
對于此設備，多個作為工件的稀土金屬基永磁鐵130設置在每個圓筒105中，而且通過一個加熱裝置(未示出)將鋁從加熱到一個預定溫度的船形物102中蒸發(fā)出來，同時如圖9中箭頭所示繞轉軸106轉動圓筒，從而在圓筒105中在每個稀土金屬基永磁鐵130的表面上形成一個鋁沉積膜。
圖9所示的沉積膜形成設備可以處理大量的工件并且生產率很高。但是，在某些情況下可以觀察到在每個稀土金屬基永磁鐵上形成的鋁沉積膜會產生損壞。這種損壞對稀土金屬基永磁鐵的抗腐蝕性帶來不利的影響，使得產量的增加受到阻礙。另外，在有些情況下在形成在稀土金屬基永磁鐵表面上的鋁沉積膜上會產生突起，而且當使用粘接劑將磁鐵與一個部件結合時，這種突起會對粘接帶來不利的影響。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種沉積膜形成設備，它可以以高質量的抗腐蝕性以及較低的成本在每個稀土金屬基永磁鐵的表面上形成一個鋁沉積膜等類似物，其中可以抑制沉積膜的損壞和在鋁沉積膜上產生突起。
本發(fā)明對上述設備進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)每個稀土金屬基永磁鐵表面上形成的鋁沉積膜的損壞和沉積膜上突起的產生主要直接來源于在沉積膜形成步驟中磁鐵彼此之間的碰撞和磁鐵與圓筒的摩擦。更具體而言，在圖9中所示的沉積膜形成設備中，圓筒和蒸發(fā)段之間的距離不會變化。為此，稀土金屬基永磁鐵總是在接近蒸發(fā)段的一個固定區(qū)域攪動并由來自蒸發(fā)段的輻射熱量加熱。這樣，每個磁鐵表面上形成的鋁沉積膜由于以上情況被磁鐵溫度的升高而加熱，從而沉積膜易于損壞或被刮掉產生刮屑，這些刮屑容易沉積到膜的其他表面上。
基于以上原理提供了本發(fā)明，并且為了取得以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面和特征，提供了一種沉積膜形成設備，此沉積膜形成設備包括一個用于一沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，每個工件的一個表面要沉積一沉積材料，蒸發(fā)段和管狀筒體安裝在一個真空處理腔中，其中所述管狀筒體支撐在一個支撐件的水平轉軸周向外側，支撐件可以繞轉軸旋轉，這樣筒體可以繞轉軸旋轉，從而所述繞支撐件的轉軸旋轉的管狀筒體和所述蒸發(fā)段之間的距離可以通過旋轉支撐件而改變。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面和特征，除了第一特征外，多個管狀筒體成環(huán)形支撐在支撐件的轉軸圓周外側。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面和特征，除了第一特征外，管狀筒體可拆卸地支撐在支撐件上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面和特征，提供了一種沉積膜形成設備，包括一個用于一沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個可以繞一個水平軸線轉動并由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，在工件的每個表面上將沉積一種沉積材料，蒸發(fā)段和管狀筒體安裝在一個真空處理腔中，其中管狀筒體的內部被分成兩個或更多個容裝段，容裝段限定成通過轉動管狀筒體可以改變容裝段和蒸發(fā)段之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面和特征，除了第四特征外，所述管狀筒體的內部成放射狀地從一轉動軸線被分成兩個或更多個容裝段。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面和特征，提供了一種使用根據(jù)第一至第四特征的沉積膜形成設備形成一個沉積膜的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面和特征，除了第六特征外，工件是稀土金屬基永磁鐵。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面和特征，除了第七特征外，沉積材料是至少一種從以下組中選出的材料，包括鋁、鋅、錫以及鎂和包含至少一種這些金屬成分的合金。
同現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備不同，根據(jù)本發(fā)明第一特征的沉積膜形成設備(本發(fā)明的第一實施例)，管狀筒體和蒸發(fā)段之間的距離可以改變，因此可以同時取得在每個裝在筒體中的工件表面上有效形成沉積膜以及抑制沉積膜的軟化。所以，可以抑制在每個工件表面上形成的沉積膜的損壞以及在沉積膜上產生突起，并且可以以高質量的抗腐蝕性和較低的成本形成沉積膜。
根據(jù)本發(fā)明第四特征的沉積膜形成設備(本發(fā)明的第二實施例)，限定在管狀筒體中的容裝段和蒸發(fā)段之間的距離可以改變，因此此沉積膜形成設備具有與本發(fā)明第一實施例的沉積膜沉積設備相似的效果。
下面結合附圖從以下的說明中可以明顯看出本發(fā)明的上述和其他目的、特征以及優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明第一實施例的一個沉積膜形成設備例子的真空處理腔內部的示意圖(局部立體圖)；圖2是一個立體圖，示出一個實施例，其中帶有在設備一個例子中支撐在支撐件上的圓筒；圖3是一個立體圖，示出另一個實施例，其中帶有在設備一個例子中支撐在支撐件上的圓筒；圖4是用于圖3所示實施例中的圓筒的立體圖；圖5是一個局部正視圖，示出在圖3所示實施例中圓筒是如何支撐在支撐件上的；圖6是本發(fā)明第二實施例的一個沉積膜形成設備例子的真空處理腔內部的示意圖(局部立體圖)；圖7是在設備的一個例子中其內部被分隔開的圓筒的一個立體圖；圖8是用于例4中的一個弓形磁鐵的示意圖；而圖9是現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備中的一個真空處理腔內部的示意圖(局部立體圖)。
下面參照附圖結合實施例說明本發(fā)明。
在本發(fā)明一個沉積膜形成設備中在其上形成一個沉積膜的典型的工件是稀土金屬基永磁鐵。本發(fā)明的沉積膜形成設備特別適用于這樣一種磁鐵的原因在于，可以在磁鐵的表面形成一種高質量的抗腐蝕膜而不會使磁鐵破碎或斷裂。但是，工件不限于稀土金屬基永磁鐵，而是可以在其上形成沉積膜的任何工件。
本發(fā)明的沉積膜形成設備用于使用一種沉積材料形成一個沉積膜，例如一種金屬和一種合金，以及其他一種軟金屬或一種包含軟金屬成分的合金，這些成分例如鋁、鋅、錫、鎂、或包含至少一種上述成分的合金。具體地，當工件是需要高粘性強度的稀土金屬基永磁鐵時，鋁特別適用做沉積材料，因為由鋁形成的膜的抗腐蝕性極佳，而且具有在部件結合中需要的粘結劑的可靠的粘性(在粘接劑擁有的斷裂強度到達之前很難在膜和粘接劑之間產生脫落)。使用這些沉積材料中的任何一種形成的膜可以改進工件的抗腐蝕性，或者工件本身是膜或者其具有另一個形成在其表面上的膜。
本發(fā)明的沉積膜形成設備可以用做通過任何形成技術形成一個沉積膜的設備，但當利用一種抗熱技術形成一個沉積膜時可以具有高效率，其中利用抗熱技術可以從一個蒸發(fā)段對一個沉積材料傳遞大量的輻射熱量，而且用于一個真空蒸氣沉積處理、一個離子涂敷處理等。尤其是，在其中一沉積材料連續(xù)供給一通過供電加熱的蒸發(fā)段的技術中，必須加熱整個蒸發(fā)段至較高的溫度。結果，從蒸發(fā)段輻射的熱量很大，而且因此設備在這種技術中展現(xiàn)很高的效率。
下面說明本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備。此沉積膜形成設備包括一個用于一沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，每個工件的表面要沉積一沉積材料。蒸發(fā)段和管狀筒體安裝在一個真空處理腔中。管狀筒體周向支撐在一個支撐件的水平轉軸外側，支撐件可以繞轉軸旋轉，這樣筒體可以繞轉軸旋轉，從而繞支撐件的轉軸旋轉的管狀筒體和蒸發(fā)段之間的距離可以通過旋轉支撐件而改變。下面結合


沉積膜形成設備(一個用于在每個稀土金屬基永磁鐵的表面形成一個鋁沉積膜的設備)的一個例子的概要。
圖1是連在一個排出系統(tǒng)(未示出)上的一真空處理腔1的內部的示意圖(局部立體圖)。
繞一個水平旋轉軸線上的轉軸6轉動的兩個支撐件7在腔中的一個上區(qū)并排設置。由不銹鋼絲網形成的六個圓筒5由轉軸8在支撐件7的轉軸6的外側圓周方向中并支撐為一個環(huán)形，用于繞轉軸6旋轉。作為用于蒸發(fā)用做沉積材料的鋁的蒸發(fā)段的多個船形物2設置在一個在腔下區(qū)中的支撐平臺3上升起的船形物支撐基底4上。
一個作為沉積材料的鋁絲9固定和纏繞在支撐平臺3之下的一個供給輥子10上。鋁絲9的一個前端由面向船形物2的一個內表面的熱阻保護管11導向到船形物2之上。一個凹口12設置在保護管11的一部分中，而進給齒輪13對應于凹口12安裝，以直接與鋁絲9接觸，這樣通過進給鋁絲9可以恒定地將鋁供入船形物2中。
圖2是示出由不銹鋼絲網形成并由支撐軸8支撐在支撐件7的水平軸線上的轉軸6的外側成環(huán)形的六個圓筒5的立體圖，支撐軸8可以繞轉軸6旋轉，這樣圓筒可以繞轉軸6轉動(圓筒分成兩排支撐，因此支撐的圓筒的總數(shù)為12)(其中仍未容裝磁鐵)。
當支撐件7繞轉軸6旋轉時(見圖1中的箭頭)，由支撐軸8支撐在支撐件7的轉軸6圓周外側的圓筒5響應于支撐件7的轉軸6轉動。結果，各個筒體和設置在支撐件之下的蒸發(fā)段之間的距離改變，從而產生一種效應，這將在下面說明。
位于支撐件7一個下部上的圓筒接近蒸發(fā)段。因此，鋁沉積膜高效地形成在容裝在此圓筒中的每個稀土金屬基永磁鐵的一個表面上。另一方面，容裝在離開蒸發(fā)段的圓筒中的稀土金屬基永磁鐵從加熱過程中釋放并冷卻一個對應于到蒸發(fā)段的距離的量。因此，在此過程中，抑制了形成在每個磁鐵表面上的鋁沉積膜的軟化。以此方式，如果使用此沉積膜形成設備，可以同時取得有效形成鋁沉積膜和抑制形成的鋁膜的軟化。
圖3是一個立體圖，示出了一個實施例，它不同于圖2所示的圓筒支撐在支撐件上的實施例。六個由不銹鋼絲網形成的圓筒35成環(huán)形由一個支撐軸38支撐在一個支撐件37的水平軸線上的轉軸36的圓周外側，支撐軸38可以繞轉軸36轉動，這樣筒體35可以繞轉軸36轉動(圓筒分成兩排支撐，因此支撐的圓筒的總數(shù)為12)(其中仍未容裝磁鐵)。
圖4示出用于圖3實施例的圓筒35的立體圖。圓筒35可以在縱向打開和關閉并包括一個上箱部35a和一個下箱部35b，它們形成為對稱件，可以通過一個樞紐(未示出)打開和關閉。圓筒35具有一個由支撐件37支撐的支撐軸38。如果使用這種圓筒，可以容易地將稀土金屬基永磁鐵放入和取出圓筒35，并可以在將稀土金屬基永磁鐵放入和取出圓筒35的過程中避免磁鐵的破碎和斷裂。當這樣一種圓筒連續(xù)使用多次時，形成筒體的絲網會由伴隨沉積處理的熱歷程的影響變形，從而在上箱部35a和下箱部35b之間會產生一個間隙，并且磁鐵通過這樣一個間隙掉下。因此，希望在下箱部35b的一個開口中縱向安裝一個工件防落板39?；蛘?，工件防落板可以縱向安裝在上箱部35a的一個開口中。在沉積處理過程中，上、下箱部35a和35b由一個夾子(未示出)彼此固定。另外，可以在圓筒35中在縱向豎直設有網形或板形隔壁，這樣在每個由隔壁限定的分隔腔部中可以容裝一個稀土金屬基永磁鐵，從而稀土金屬基永磁鐵可以在隔開的狀態(tài)中經受沉積處理。
圖5是一個示出在圖3中所示的實施例中圓筒35如何支撐在支撐件37上的局部示意圖。通過在支撐件37中夾緊支撐軸38而支撐圓筒35。希望支撐軸38在支撐件37中的夾緊彈性進行，例如利用彈簧的斥力的機構，這樣圓筒35可以拆卸地支撐在支撐件37上。
圖1所示的本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備的優(yōu)點在于具有上述效果并具有以下的優(yōu)點。
甚至當進行大批處理時，仍具有磁鐵可以以較少的量放入此沉積膜形成設備的每個圓筒中，而不是象現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備那樣大量放入一個單獨的圓筒中。在此情況下，可以減小磁鐵在筒體中彼此碰撞的頻率，而且可以減小碰撞能量，因此可以抑制磁鐵的破碎和斷裂。
當在現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備中將工件如弓形磁鐵或大尺寸的磁鐵放入具有較大曲率半徑R的圓筒中時工件經歷沉積處理，則可能產生以下現(xiàn)象磁鐵沿筒體的內表面向下滑，從而每個磁鐵只有一側總是面向蒸發(fā)段。但是，如果甚至這種磁鐵放入此沉積膜形成設備中的具有比現(xiàn)有技術中的筒體較小的曲率半徑R的圓筒中，在其中磁鐵經受沉積處理，則磁鐵的搖動可以均勻進行，因此可以取得厚度變化很小的均勻的膜。
另外，具有不同形狀的磁鐵或具有不同尺寸的磁鐵可以分別容裝在每個圓筒中，而且圓筒成環(huán)形固定在支撐件轉軸的圓周外側，以進行沉積處理，因此，可以同時進行多種類型磁鐵的沉積處理。
具有不同絲網形狀的多個圓筒彼此組合使用并成環(huán)形固定在支撐件轉軸的圓周外側以進行沉積處理，從而對每個圓筒沉積效率可以變化。因此，可以形成在容裝在每個圓筒中的磁鐵上不同厚度值的沉積膜。
在現(xiàn)有技術中，為了減少磁鐵在筒體中相互之間的碰撞頻率，在有些情況下可以使用在筒體中與磁鐵一起容裝的彈體(例如具有10mm直徑的陶瓷球)。但是，使用本發(fā)明的沉積膜形成設備避免使用彈體，因此可以增進在磁鐵上形成沉積膜的效率。這樣提供了以下效果抑制磁鐵溫度的升高，抑制沉積膜的損壞，以及抑制產生突起。
另外，可以避免將磁鐵放入保持件中用來保護磁鐵的勞動(例如，一個通過纏繞線性材料而留下一個間隙并在相對的端部具有螺線形表面的彈簧狀圓柱形部件，這樣磁鐵可以容裝在此圓柱形部件中)。
通過可拆卸地將圓筒支撐在支撐件上，提供了許多優(yōu)點，這將在下面說明。
將磁鐵放入和取出筒體中可以在任何場所進行，因此可以很方便，而且避免了在磁鐵的放入和取出過程中磁鐵破碎和斷裂。
由于圓筒的連續(xù)工作的頻率增大，沉積材料則會優(yōu)先沉積在面向沉積材料蒸發(fā)段的絲網表面上，而且絲網的開口率隨著沉積逐漸減小，或者由于沉積材料在筒體的打開/關閉部上的沉積使得筒體的打開和關閉很困難。因此，希望用一種堿水溶液例如氫氧化鈉水溶液適當沖洗圓筒，以溶解掉沉積的沉積材料。通過可拆卸地將圓筒支撐在支撐件上并進一步提供裝置確保面向蒸發(fā)段的絲網表面可以改變成其他的絲網表面，可以提供以下效果如果圓筒可拆卸地支撐在支撐件上，而且例如支撐軸形成的截面為多邊形或橢圓形，可以確保當從支撐件上取下的圓筒重新固定到支撐件上時，沒有面向蒸發(fā)段的絲網表面可以固定成面向蒸發(fā)段。因此，沉積材料在絲網表面上的沉積可以分散，并且可以減少使用堿水溶液去除沉積材料的操作步驟。例如，如果支撐件形成為一個板形件，如圖3-5所示，當沉積材料在一個絲網表面上的沉積已進行而這個圓筒可以重新固定到支撐件上時，圓筒可以從支撐件上取下，這樣面向蒸發(fā)段并在其上沉積有很大程度的沉積材料的絲網表面面向支撐件內部(即帶有圖3-5中所示的圓筒，朝向中部并相對于位于支撐件外側的蒸發(fā)段)，并且在其上沉積有少量沉積材料的絲網表面面向蒸發(fā)段(即帶有圖3-5所示的圓筒，圓筒固定，平行轉軸轉過180度)，而且在此狀態(tài)可以進行沉積處理。因此，可以提供上述效果。
此外，圓筒的尺寸作成可以確保圓筒操作方便，并且一個筒體可以在沉積膜形成步驟以及前序步驟和后續(xù)步驟均勻使用(例如前序步驟可以是噴丸處理而后續(xù)步驟可以是一個錘擊步驟和隨后的化學轉化膜形成處理)。因此，避免了需要在各個步驟之間移送磁鐵的操作，以避免進行移送操作，并且可以抑制否則在磁鐵的移送過程中會產生的磁鐵的破碎和斷裂。
在圖1和2中所示的沉積膜形成設備中，用于支撐圓筒5的支撐件7設置在真空處理腔1的上區(qū)中。作為蒸發(fā)段的船形物2設置在腔1的下區(qū)中，但是支撐件和蒸發(fā)段之間的相對位置關系不限于以上關系。支撐件和蒸發(fā)段可以設置在任何位置，只要它們的位置關系可以確保通過轉動支撐件改變圓筒和蒸發(fā)段之間的距離。但是，如果蒸發(fā)段位于支撐件之外，支撐件和蒸發(fā)段之間的距離可以在真空處理腔的內部空間設置在一個較大的范圍中。因此，可以容易地設置一個距離，能夠有效地形成一個沉積膜并防止形成的沉積膜的軟化。另外，甚至當沉積材料蒸發(fā)同時融化以進行沉積膜的形成時，每個部件或元件可以容易地設置并且可操作性極佳。
另外，在圖1和2中所示的沉積膜形成設備中，六個圓筒5支撐在一個支撐件7的一個表面上(圓筒成兩排支撐，因此支撐的圓筒的總數(shù)為12)，但是支撐在一個支撐件上的圓筒的數(shù)量不限于六個，而是可以為一個。
圓筒5可以受到支撐，這樣通過轉動支撐件7圓筒5可以繞支撐件7的轉軸6轉動并同樣可以由一種公知的機構繞其軸線轉動。
筒體的形狀不限于圓柱形，而且如果筒體為管狀，則筒體的截面可以是多邊形例如六邊形和八邊形。
圓筒5可以從支撐件7上拆下，而且支撐件7可以從真空處理腔1上取下。
絲網的例子包括由不銹鋼和鈦制成。為何絲網的材料希望為不銹鋼和鈦的原因在于，這些材料對于用于去除沉積在筒體上的沉積材料操作中的堿水溶液具有良好的強度和延展性。絲網可以由一個通過沖壓或蝕刻一個平板形成的網形板制成，或可以通過編制一種直線材料而制成。
絲網的開口率(一個開口面積與絲網面積的比例)取決于工件的形狀和尺寸，但是希望有一個50％-95％的范圍，最好為60％-85％。如果開口率小于50％，絲網本身會成為蒸發(fā)段和工件之間的障礙，導致沉積效率的減小。如果開口率大于95％，在沉積處理或其他操作過程中絲網會變形或損壞。絲網絲線的直徑考慮到開口率和強度而選擇，而且通常希望為在0.1-10mm的范圍中。此外，如果考慮到操作方便性，絲網的絲線直徑最好在0.3-5mm的范圍中。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備，磁鐵可以在成批處理過程中成少量地放入每個圓筒中，而不是象在現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備中那樣大量地放入單獨的圓筒中。在此情況下，施加到絲網上的載荷很小，因此絲網很難產生變形。所以，絲網的絲線直徑可以減小以增大開口率，并且可以增進沉積效率。
下面說明本發(fā)明的第二實施例的沉積膜形成設備。此沉積膜形成設備包括一個用于沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個可以繞一個水平軸線轉動并由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，在其每個表面上將沉積一種沉積材料。蒸發(fā)段和管狀筒體安裝在一個真空處理腔中。管狀筒體的內部被分成兩個或多個容裝段。容裝段限定成通過轉動管狀筒體可以改變容裝段和蒸發(fā)段之間的距離。下面結合

沉積膜形成設備(一種在每個稀土金屬基永磁鐵的表面上形成一個鋁沉積膜的設備)的一個例子的概要。
圖6示出與一個排出系統(tǒng)(未示出)相連的真空處理腔51內部的示意圖(局部立體圖)。
由不銹鋼絲網形成的兩個圓筒55并排設置在腔上區(qū)中繞一個水平軸線上的轉軸56轉動。圓筒55的內部從一個轉軸成放射狀地被分成6個扇形截面的容裝段。多個做為用于蒸發(fā)用做沉積材料的鋁的蒸發(fā)段的船形物52設置在一個在腔下區(qū)中的支撐平臺53上升起的船形物支撐基底54上。
一個作為沉積材料的鋁絲59固定和纏繞在支撐平臺53之下的一個供給輥子60上。鋁絲59的一個前端由面向船形物52的一個內表面的熱阻保護管61導向到船形物52之上。一個凹口62設置在保護管61的一部分中，而進給齒輪63對應于凹口62安裝，以直接與鋁絲59接觸，這樣通過進給鋁絲59可以恒定地將鋁供入船形物52中。
圖7是一個示意圖，示出可以繞水平轉動軸線上的轉軸56轉動并由不銹鋼絲網制成的圓筒55，其內部從轉軸成放射狀地被分成6個扇形截面的的容裝段(其中仍未容裝磁鐵)。
當圓筒55繞轉軸56旋轉時(見圖6中的箭頭)，各個限定在圓筒中的容裝段和設置在容裝段之下的蒸發(fā)段之間的距離改變，從而產生一種效應，這將在下面說明。
位于筒體55的一個下部上的容裝段接近蒸發(fā)段。因此，鋁沉積膜高效地形成在容裝在此容裝段中的每個稀土金屬基永磁鐵的一個表面上。另一方面，容裝在離開蒸發(fā)段的容裝段中的稀土金屬基永磁鐵從加熱過程中釋放并冷卻一個對應于到蒸發(fā)段的距離的量。因此，在此過程中，抑制了形成在每個磁鐵表面上的鋁沉積膜的軟化。以此方式，如果使用此沉積膜形成設備，可以同時取得有效形成鋁沉積膜和抑制形成的鋁膜的軟化。
圖6所示的本發(fā)明第二實施例的沉積膜形成設備的優(yōu)點在于具有上述效果并具有以下的優(yōu)點。
甚至當進行大批處理時，仍具有磁鐵可以以較少的量放入此沉積膜形成設備的每個容裝段中的優(yōu)點，而不是象現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備那樣大量放入一個圓筒中。在此情況下，可以減小磁鐵在筒體中彼此碰撞的頻率，而且可以減小碰撞能量，因此可以抑制磁鐵的破碎和斷裂。
在現(xiàn)有技術中，為了減少磁鐵在筒體中相互之間的碰撞頻率，在有些情況下可以使用在筒體中與磁鐵一起容裝的彈體(例如具有10mm直徑的陶瓷球)。但是，使用本發(fā)明的沉積膜形成設備避免使用彈體，因此可以增進在磁鐵上形成沉積膜的效率。這樣提供了以下效果抑制磁鐵溫度的升高，抑制沉積膜的損壞，以及抑制產生突起。
另外，可以避免將磁鐵放入保持件中用來保護磁鐵的勞動(例如，一個通過纏繞線性材料而留下一個間隙并在相對的端部具有螺線形表面的彈簧狀圓柱形部件，這樣磁鐵可以容裝在此圓柱形部件中)。
在圖6和7中所示的沉積膜形成設備中，圓筒55設置在真空處理腔51的上區(qū)中，而圓筒51的內部從轉軸成放射狀地被分成6個扇形截面的容裝段。作為蒸發(fā)段的船形物52設置在腔51的下區(qū)中。圓筒和蒸發(fā)段之間的位置關系不限于以上關系。圓筒和蒸發(fā)段可以設置在任何位置，只要它們的位置關系可以確保通過轉動圓筒改變容裝段和蒸發(fā)段之間的距離。
在圖6和圖7中所示的沉積膜形成設備中，圓筒55的內部從轉軸成放射狀地被分成6個扇形截面的容裝段，但如果容裝段和蒸發(fā)段之間的距離通過轉動圓筒可以變化，則容裝段可以以任何分隔方式限定在容裝段中。每個限定容裝段的隔壁可以是一個網形隔壁或一個板形隔壁。網形隔壁或板形限定壁可以在縱向豎直設立在每個容裝段中，這樣在每個由限定壁限定的隔腔部中裝有一個稀土金屬基永磁鐵，從而稀土金屬基永磁鐵可以在分隔的狀態(tài)下經受沉積處理。
筒體的形狀不限于圓柱形，而且如果筒體為管狀，則筒體的截面可以是多邊形例如六邊形和八邊形。
圓筒55可以從真空處理腔51上拆下。
絲網的例子包括由不銹鋼和鈦制成。為何絲網的材料希望為不銹鋼和鈦的原因在于，這些材料對于用于去除沉積在筒體上的沉積材料操作中的堿水溶液具有良好的強度和延展性。絲網可以由一個通過沖壓或蝕刻一個平板形成的網形板制成，或可以通過編制一種直線材料而制成。
絲網的開口率(開口面積與絲網面積的比例)取決于工件的形狀和尺寸，但是希望有一個50％-95％的范圍，最好為60％-85％。如果開口率小于50％，絲網本身會成為蒸發(fā)段和工件之間的障礙，導致沉積效率的減小。如果開口率大于95％，在沉積處理或其他操作過程中絲網會變形或損壞。絲網絲線的直徑考慮到開口率和強度而選擇，而且通常希望為在0.1-10mm的范圍中。此外，如果考慮到操作方便性，絲網的絲線直徑最好在0.3-5mm的范圍中。實例下面通過用以下的實例與對比例相比較詳細說明本發(fā)明的沉積膜形成設備。本發(fā)明的沉積膜形成設備不限于這些實例。下面的實例和對比例是通過使用具有各種形狀的燒結的磁鐵而進行的，磁鐵具有14Nd-79Fe-6B-1Co的成分，并通過粉碎一種公知的鑄錠、然后使生成的粉末經受擠壓、燒結、熱處理以及表面加工而制成，例如在美國專利No.4,770,723和4,792,368中的描述(這種燒結的磁鐵以下稱為磁鐵實驗件)。例1以下實驗使用圖1和2中所示的沉積膜形成設備進行。用于此實驗的圓筒由一種不銹鋼制成，其直徑為110mm，而長度為530mm，并具有79.4％的絲網開口率(一個開口為正方形，一個側邊的長度等于9.0mm，而絲線直徑為1.1mm)。6個圓筒可拆卸地支撐在支撐件上(支撐成兩排的圓筒的總數(shù)為12)。
每個磁鐵實驗件的尺寸為30mm×15mm×6mm，實驗件經受噴丸處理，從而去除在一個前序步驟中由一表面處理形成在每個磁鐵實驗件表面上的氧化層。69個磁鐵實驗件(其中5個磁鐵每個上面纏有粘著在一鋁箔上面的Thermo(商標名稱，并由Nichiyu Giken Kogyo有限公司制造)標簽，標簽轉向內側)放入12個圓筒的每一個中。因此，在12個圓筒中總共裝有828個磁鐵實驗件，然后圓筒固定到支撐件上。真空處理腔處于1×10-3Pa的壓力下，而且磁鐵實驗件在一種1Pa氬氣壓力以及-500V偏置電壓的狀況下經受20分鐘的噴涂，同時以1.5rpm的速度轉動磁鐵實驗件，從而清洗磁鐵實驗件的表面。隨后，用做沉積材料的鋁絲線加熱并在一種1Pa氬氣壓力以及-500V偏置電壓的狀況下蒸發(fā)以電離，從而由一種離子噴涂工藝在每個磁鐵實驗件的一個表面上形成一個鋁沉積膜達12分鐘。測量在其上粘有Thermo標簽的磁鐵實驗件的平均最高溫度，結果為170℃。
然后冷卻磁鐵實驗件并檢查形成在每個磁鐵實驗件表面上的鋁沉積膜的損壞、沉積膜上的突起的產生以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂。使用熒光性X-射線厚度儀(由精工儀器與電器有限公司制造的SFT-7000)測量在每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露部分的磁鐵實驗件)。實驗結果(平均值n=10)在表1中示出。
圓筒安裝在一個噴丸設備上，其中每個在其表面上具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件容裝在這種圓筒中而不移送到其他的圓筒中。然后，磁鐵實驗件承受噴丸處理，其中噴射具有平均粒度120μm以及莫氏硬度為6(維氏硬度范圍為500-550)的球狀玻璃珠，噴射壓力為1.5kg/cm2，帶有包括氮氣的壓縮氣體，噴射5分鐘。然后檢查具有經受噴丸處理的鋁沉積膜的磁鐵實驗件中由于鋁沉積膜損壞、在沉積膜上產生突起以及磁鐵實驗件本身破碎和斷裂(即有缺陷的產品)的數(shù)量。結果在表1中示出。
具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露部分的磁鐵實驗件)經受一種抗腐蝕加速實驗，包括將磁鐵實驗件處于一種高溫和高濕度的情況下，溫度為80℃，相對濕度為90％，結果(n=5)在表1中示出。
從表1中明確可見，通過使用本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備在每個磁鐵實驗件表面上形成鋁沉積膜，鋁沉積膜的損壞、在鋁沉積膜上突起的產生以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂都可以得到抑制，而且可以對每個磁鐵實驗件提供優(yōu)良的抗腐蝕性。例2
以下的實驗是使用圖6和圖7中示出的沉積膜形成設備而進行的。用于此實驗中的圓筒由不銹鋼制成，其直徑為355mm而長度為1,200mm，并且絲孔的開口率為79.4％(開口為正方形，一側邊的長度等于9.0mm而絲線的直徑為1.1mm)。圓筒的內部從轉軸成放射狀地分成6個扇形截面的容裝段。
做為用于實驗1中的磁鐵試驗件的具有相同尺寸的每個磁鐵試驗件經受一噴丸處理，從而去除由之前一個步驟的表面處理形成在每個磁鐵實驗件表面上的氧化層。138個磁鐵實驗件(其中5個磁鐵每個上面纏有粘著在一個鋁箔上的Thermo標簽(商標名稱，由NichiyuGiken Kogyo有限公司制造)，Thermo標簽轉向內側)放入圓筒的每個蒸發(fā)段中。因此，在全部圓筒中裝有總共828個磁鐵實驗件。此后，鋁沉積膜以與例1中相同的方式形成在每個磁鐵實驗件的一個表面上。測量其上粘有Thermo標簽的磁鐵實驗件的平均最高溫度，結果為170℃。
磁鐵實驗件隨后冷卻并檢查形成在每個表面上的鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上突起的形成以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂。每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露的部分的磁鐵實驗件)以與例1中相同的方式測量。測量結果(平均值n=10)在表1中示出。
在其每個表面上具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件移送到一個鋁制托盤中并送入一個拋丸設備中，在此它們以與例1相同的方式經受噴丸處理。對每個都具有鋁沉積膜并經受噴丸處理的磁鐵實驗件檢查有缺陷產品的數(shù)量。結果在表1中示出。
另外，具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露部分的磁鐵實驗件)經歷與例1中相似的一個抗腐蝕加速試驗)，結果(n=5)在表1中示出。
從表1中可見，通過使用本發(fā)明第二實施例的沉積膜形成設備在每個磁鐵實驗件的表面上形成鋁沉積膜，可以抑制鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上產生突起以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂，而且對每個磁鐵實驗件可以提供良好的抗腐蝕性。對比例1下列實驗使用現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備進行，包括由不銹鋼制成的圓筒，直徑為355mm而長度為1,200mm，并且絲網的開口率為79.4％(一個開口為正方形，一側邊的長度等于9.0mm而絲線的直徑為1.1mm)(見圖9，蒸發(fā)段結構與圖1中所示的沉積膜形成設備中的一樣)。
具有與例1中使用的磁鐵實驗件尺寸相同的每個磁鐵實驗件經受一拋丸處理，從而去除由一個前序步驟的表面處理形成在每個磁鐵實驗件表面上的一個氧化層。828個磁鐵實驗件(其中5個每個上面纏有粘著在一個鋁箔上的Thermo標簽(商標名稱，由Nichiyu GikenKogyo有限公司制造)放入圓筒中。此后，鋁沉積膜以與例1相同的方式形成在每個磁鐵實驗件的一個表面上。測量其上粘有Thermo標簽的磁鐵實驗件的平均最高溫度，結果為220℃。
磁鐵實驗件隨后冷卻并檢查形成在每個表面上的鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上突起的形成以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂。每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露的部分的磁鐵實驗件)以與例1中相同的方式測量。測量結果(平均值n=10)在表1中示出。
在其每個表面上具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件移送到一個鋁制托盤中并送入一個拋丸設備中，在此它們以與例1相同的方式經受噴丸處理。對每個都具有鋁沉積膜并經受噴丸處理的磁鐵實驗件檢查有缺陷產品的數(shù)量。結果在表1中示出。
另外，具有鋁沉積膜的磁鐵實驗件(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露部分的磁鐵實驗件)經歷與例1中相似的一個抗腐蝕加速試驗)，結果(n=5)在表1中示出。
從表1中可見，當使用現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備在每個磁鐵實驗件表面上形成鋁沉積膜時，同使用本發(fā)明的沉積膜形成設備形成的鋁沉積膜相比，有缺陷的產品的數(shù)量很大，而磁鐵實驗件的抗腐蝕性很差。
本發(fā)明的發(fā)明人清楚表明，鋁沉積膜的硬度隨著磁鐵溫度的升高而減小，上述結果是由于在形成膜的過程中磁鐵溫度升高的程度差異而產生。
表1
例3下列試驗使用圖1和2中所示的沉積膜形成設備進行。在此實驗中，圓筒分兩排可拆卸地支撐在支撐件上。更具體地，每個都由不銹鋼制成的6個圓筒(筒體A)可拆卸地支撐在一排上，其中圓筒直徑為110mm，長度為530mm，并具有79.4％的絲網開口率(一個開口為正方形，一側邊的長度等于9.0mm，而絲網直徑為1.1mm)，而圓筒分兩排可拆卸地支撐在支撐件上，而且每個都由不銹鋼制成的6個圓筒(筒體B)可拆卸地支撐在另一排上，其中圓筒直徑為110mm，長度為530mm，并具有62.0％的絲網開口率(一個開口為正方形，一側邊的長度等于4.1mm，而絲網直徑為1.1mm)。
69個具有與例1中使用的磁鐵實驗件相同尺寸的磁鐵實驗件(每個都經過噴丸處理以去除在一前序步驟中由一表面處理形成在每個磁鐵實驗件一表面上的氧化層)放入6個圓筒A的每一個中(總共414個磁鐵實驗件裝在6個圓筒A中)，而500個具有10mm×8mm×4mm尺寸的磁鐵實驗件(每個都經受噴丸處理以去除在一前序步驟中由表面處理形成在每個磁鐵實驗件的一表面上的氧化層)放入6個圓筒B的每一個中(總共3,000個磁鐵實驗件裝入6個圓筒B中)。圓筒固定在支撐件上，并且此后一個鋁沉積膜以與例1相同的方式形成在每個磁鐵實驗件的一個表面上。
磁鐵實驗件隨后冷卻并檢查形成在每個表面上的鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上突起的形成以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂。每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露的部分的磁鐵實驗件)以與例1中相同的方式測量。測量結果在表1中示出(平均值n=10)。結果顯示，形成在放入圓筒A中的每個磁鐵試驗件表面上并經受沉積處理的鋁沉積膜的厚度為6.9μm，而形成在放入圓筒B中的每個磁鐵實驗件表面上并經受沉積處理的鋁沉積膜的厚度為6.5μm。因此，可以看出可以同時對兩種具有不同形狀的磁鐵實驗件進行穩(wěn)定的沉積處理。例4下面的實驗使用與例1中使用的沉積膜形成設備相似的設備進行。每個弓形磁鐵實驗件都具有25mm的外徑，在中部厚2mm，弦長30mm，而長度為32mm(見圖8的形狀輪廓)，磁鐵實驗件經受一噴丸處理，以去除在一前序步驟中由一表面處理形成在每個磁鐵實驗件表面上的氧化層。一個鋁沉積膜以與例1中相同的方式形成在每個磁鐵實驗件的一表面上，除了其氧化層被去除的75個磁鐵試驗件被放入12個圓筒的每一個中(總共900個磁鐵實驗件裝在12個圓筒中)，并在將圓筒固定到支撐件上后經受20分鐘的沉積處理。
磁鐵實驗件隨后冷卻并檢查形成在每個表面上的鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上突起的形成以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷裂。每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露的部分的磁鐵實驗件)以與例1中相同的方式測量。測量結果(平均值n=10)在表1中示出。與例1相同方式檢驗出的有缺陷的產品的數(shù)量也在表2中示出。
從表2中可見，通過使用本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備在每個磁鐵實驗件的表面上形成一個鋁沉積膜，磁鐵實驗件可以均勻攪動，從而可以在外、內表面上形成厚度值之間差異較小的均勻的膜，而不會產生鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上產生突起以及磁鐵實驗件產生破碎和斷裂。對比例2以下實驗使用與對比例1中相似的沉積膜形成設備進行。具有與例4中使用的磁鐵實驗件相同尺寸的弓形磁鐵實驗件經受一噴丸處理，以去除在一前序步驟中由一表面處理形成在每個磁鐵實驗件表面上的氧化層。其氧化層被去除的900個磁鐵實驗件被放入圓筒中，然后以與例4中相同的方式在每個磁鐵實驗件表面上形成一個鋁沉積膜。
磁鐵實驗件隨后冷卻并檢查形成在每個表面上的鋁沉積膜的損壞、在沉積膜上突起的形成以及磁鐵實驗件本身的破碎和斷理解。每個磁鐵實驗件上的鋁沉積膜的厚度(除了具有由于損壞、突起或破碎和斷裂而外露的部分的磁鐵實驗件)以與例1中相同的方式測量。測量結果在表1中示出(平均值n=10)。與例1相同方式檢驗出的有缺陷的產品的數(shù)量也在表2中示出。
與使用本發(fā)明第一實施例的沉積膜形成設備形成的鋁沉積膜相比，從表2中可見，當使用現(xiàn)有技術的沉積膜形成設備在每個磁鐵實驗件表面上形成鋁沉積膜時，有缺陷的產品數(shù)量很大，而且在外表面上的膜和內表面上的膜之間厚度有很大的差異。
表2
盡管以上詳細說明了本發(fā)明的實施例，但可以理解本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的實旨和范圍的前提下可以對本發(fā)明進行各種設計上的改動。
權利要求
1．一種沉積膜形成設備，包括一個用于一沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，每個工件的表面上要沉積一沉積材料，所述蒸發(fā)段和所述管狀筒體安裝在一個真空處理腔中，其中所述管狀筒體支撐在一個支撐件的水平轉軸周向外側，支撐件可以繞所述轉軸旋轉，這樣筒體可以繞所述轉軸旋轉，從而所述繞支撐件的轉軸旋轉的管狀筒體和所述蒸發(fā)段之間的距離可以通過旋轉支撐件而改變。
2．根據(jù)權利要求1所述的沉積膜形成設備，其特征在于，多個所述管狀筒體成環(huán)形支撐在所述支撐件的所述轉軸圓周外側。
3．根據(jù)權利要求1所述的沉積膜形成設備，其特征在于，所述管狀筒體可拆卸地支撐在所述支撐件上。
4．一種沉積膜形成設備，包括一個用于沉積材料的蒸發(fā)段，以及一個可以繞一個水平軸線轉動并由絲網形成用于容裝工件的管狀筒體，在工件的每個表面上將沉積一種沉積材料，所述蒸發(fā)段和所述管狀筒體安裝在一個真空處理腔中，其中所述管狀筒體的內部被分成兩個或更多個容裝段，所述容裝段限定成通過轉動所述管狀筒體可以改變所述容裝段和所述蒸發(fā)段之間的距離。
5．根據(jù)權利要求4所述的沉積膜形成設備，其特征在于，所述管狀筒體的內部成放射狀地從一轉動軸線被分成兩個或更多個容裝段。
6．一種使用根據(jù)權利要求1-4所述的設備形成一種沉積膜的方法。
7．根據(jù)權利要求6所述的形成沉積膜的方法，其特征在于，工件是稀土金屬基永磁鐵。
8．根據(jù)權利要求6所述的形成沉積膜的方法，其特征在于，沉積材料是至少一種從以下組中選出的材料，包括鋁、鋅、錫以及鎂和包含至少一種這些金屬成分的合金。
全文摘要
本發(fā)明第一實施例提供了一種沉積膜形成設備,其中筒體和蒸發(fā)段之間的距離可以改變,因此可以同時取得在每個裝在筒體中的工件表面上有效形成沉積膜以及抑制其軟化。則可以抑制在每個工件表面上形成的沉積膜的損壞以及在沉積膜上產生突起,并以高質量的抗腐蝕性和較低的成本形成沉積膜。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的沉積膜形成設備,限定在筒體中的容裝段和蒸發(fā)段之間的距離改變,此沉積膜形成設備具有與本發(fā)明第一實施例的沉積膜沉積設備相似的效果。
文檔編號H01F1/055GK1319681SQ0111175
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月23日 優(yōu)先權日2000年3月23日
發(fā)明者西內武司, 嶋本育夫, 菊井文秋, 栃下佳己, 佐藤一光 申請人:住友特殊金屬株式會社