一种磁过滤弧镀膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁过滤弧镀膜装置，包括：阴极电弧源，它含电弧靶座、靶块、永磁体和永磁体调节机构，靶块安装在靶座前端面上，靠近靶块的靶座后端面中央安放柱状永磁体，永磁体后面连接永磁体调节机构；真空镀膜室，其室内为真空设置；磁过滤弯管，其一端为与所述阴极电弧源的前端连接的入口端，另一端为与真空镀膜室的内腔连通的出口端；还包括：第一励磁线圈，安装在靶块周边，并位于阴极电弧源的外侧；第一励磁线圈用于与所述永磁体相配合对磁场进行改变；多个线圈模组，其分别设置在所述磁过滤弯管的入口端、拐弯处以及出口端。本发明专利技术能够减少阴极电弧靶等离子体中的大颗粒产生，层膜的沉积速率高、均匀性好，质量好。

【技术实现步骤摘要】
一种磁过滤弧镀膜装置
本专利技术涉及一种磁过滤弧镀膜装置。
技术介绍
真空阴极电弧离子镀是在工模具和耐磨零部件上镀制超硬膜层，以及在日用品上镀制耐磨耐蚀的装饰膜层常用的表面改性方法之一。真空阴极电弧主要是通过在阴极弧靶表面上产生弧光放电，将阴极弧靶蒸发电离生成阴极弧靶等离子体，该方法的离化率高、能量高、浓度高，因此，它具有沉积速率高、膜层致密、硬度高和附着力好等优点。由于传统的真空阴极电弧的弧光放电是从靶材面微弧斑区产生的，弧斑温度高导致阴极弧靶溶化成小溶池，同时蒸发出大量阴极弧靶金属蒸气，金属蒸气以从熔池内心向外猛烈喷射，会挟带着大量液滴飞向镀膜空间，在膜层上形成大颗粒，增加了膜层表面的粗糙度，降低了膜层的性能，限制了其在高性能领域的应用；如果提高电弧源的功率密度，可提高沉积速率，但是膜层上也会出现更密集、更大的颗粒；如果减小电弧源电流，可以降低大颗粒的数量和尺寸，但是也会降低阴极弧靶离子的传输效率，影响镀膜的整体效率。针对上述问题，目前采用的解决方法之一就是在阴极电弧靶发射阴极弧靶等离子束的通道上安装由电磁场控制的弯管，使带电粒子在磁场作用下沿弯管轴线飞行进入镀膜区，不带电粒子包括大了颗粒仍按初始方向飞行，直到撞在弯管拐弯处的管壁上，从而有效地減少膜层大颗粒；但仍然存在以下问题：(1)严重降低了层膜的沉积速度；(2)为了去除大颗粒和提高膜层的均匀性，一般需在真空镀膜室的室内增加额外的部件，挤占了镀膜产品的空间，增加了真空镀膜室的制造成本和设计难度，也减少了产品的装载能力；(3)在弯管的出口处增加过滤部件，虽然有效减少大颗粒数量，但也阻碍了部分阴极弧靶等离子体到达产品表面，也削弱了到达产品表面的阴极弧靶等离子体能量；(4)膜层与基底的结合力弱。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种磁过滤弧镀膜装置，该镀膜装置的磁场经过改进，能够更有效地减少阴极弧靶等离子体中大颗粒的产生，从而提高了等离子体通过弯管的效率，并提高了层膜的沉积速率并提高膜层的均匀性。解决上述技术问题，本专利技术所采用的具体技术方案如下。一种磁过滤弧镀膜装置，包括：阴极电弧源，它含电弧靶座、靶块、永磁体及其调节机构，靶块安装在靶座前端面上，靠近靶块的靶座后端面中央安放柱状永磁体，永磁体后面连接有永磁体调节机构；真空镀膜室，其室内为真空设置；磁过滤弯管，其一端为与所述阴极电弧源的前端连接的入口端，另一端为与真空镀膜室的内腔连通的出口端其特征在于，还包括：第一励磁线圈，安装在靶块周边，并位于阴极电弧源的外侧；所述第一励磁线圈用于与所述永磁体相配合对磁场进行改变，以达到对靶面弧斑的运动进行控制；多个线圈模组，其分别设置在所述磁过滤弯管的入口端、拐弯处以及出口端。在上述技术方案的基础上，本专利技术可以做如下改进：本专利技术所述磁过滤弧镀膜装置还包括阳极筒，所述阳极筒的前端安装所述阴极电弧源，所述阳极筒的后端与所述磁过滤弯管连接，阳极筒上设有真空计和连通所述阳极筒内腔的布气管，从所述布气管输入的气体为施加了正电位的气体。本专利技术所述布气管位于所述阳极筒内侧的部分沿所述阳极筒的内壁绕圈设置，并分布有若干出气孔。本专利技术所述磁过滤弧镀膜装置还包括冷却管，所述冷却管绕设在所述磁过滤弯管的外壁上。本专利技术所述磁过滤弧镀膜装置还包括第二励磁线圈，所述第二励磁线圈安装在所述磁过滤弯管的出口端与真空镀膜室的侧板之间。本专利技术所述磁过滤弯管的入口端和出口端均设有一个所述线圈模组，磁过滤弯管的拐弯处设有至少两个所述线圈模组，每个线圈模组单独连接控制电源。本专利技术所述线圈模组为环状的线圈模组，每个线圈模组套于所述磁过滤弯管上且通过螺栓固定。本专利技术所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的接入频率为1～50Hz的波形可调双极性脉冲电源，电流为1～5A。本专利技术位于所述磁过滤弯管入口端和出口端的所述线圈模组连接波形可调的双极性脉冲电源，其电流为5～20A，位于磁过滤弯管拐弯处的所述线圈模组连接波形可调的双极脉冲电源，其电流为5～50A。本专利技术所述阴极电弧源的永磁体的磁场强度为250～500mT。与现有技术相比，本专利技术技术具有以下优点：(1)本专利技术所述的磁过滤弧镀膜装置中，第一励磁线圈与永磁铁模块的磁场复合，共同控制阴极电弧源靶的靶材表面上的弧斑快速运动以及运动范围，有利于減少大颗粒产生，且调节更加灵活，靶表面烧蚀平整；(2)本专利技术所述的磁过滤弧镀膜装置中，阳极筒上通过真空计能够精准测量阴极电弧源的靶前的真空度，并通过布气管供入电弧运行时所需合适气体量(气压)，並对气体提供相应的正电位，从而使电弧稳定运行，减少大颗粒发射以及细化己发射的大颗粒，制备出高均匀性的膜层；(3)本专利技术所述的磁过滤弧镀膜装置中，在磁过滤弯管的入口端、拐弯处以及出口端设有多个独立线圈模组，它们分别接连波形电参数可调双极脉冲电源，可输出不对称波形电压、电流，可更精确地调控磁场分布，有利于弯管內带电的镀料粒子聚集沿弯管中轴线流动，从而提高层膜的沉积速率；(4)本专利技术所述的磁过滤弧镀膜装置中，磁过滤弯管的外壁上绕设有冷却管，能够快速冷却磁过滤弯管，防止磁过滤弯管内壁粘附大颗粒后再蒸发，而且线圈模组也设有各自可调的水冷设施，防止线圈发热，可提高磁场稳定性，从而提高控制弯管内等离子体束流的稳定性，有利于提高镀膜质量；(5)本专利技术所述的磁过滤弧镀膜装置中，在磁过滤弯管的出口端安装第二励磁线圈，有利于发射等离子体定向并均匀化。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明图1为本实施例的磁过滤弧镀膜装置结构示意图；图2为本实施例阴极电弧源结构示意图；图3为本实施例关闭第一励磁线圈时靶面垂直磁场分布的高斯计测量图；图4为本实施例开启第一励磁线圈时靶面垂直磁场分布的高斯计测量图；图5为本实施例的弧斑运动的受力情况图；图6a为本实施例的靶面石墨靶烧蚀1小时后实物图；图6b为本实施例的靶面石墨靶烧蚀9小时后实物图；图7为本实施例的环形架结构示意图；图8为本实施例的线圈模组的横截面结构示意图。附图上的标记：1-阴极电弧源、101-靶块、102-靶座、103-永磁铁、104-永磁铁调节机构、2-第一励磁线圈4-阳极筒、5-真空计、6-布气管、7-真空镀膜室、8-转架、9-磁过滤弯管、10-冷却管、11-第二励磁线圈、12-线圈模组、12a-环形架、12b-导线、12c-进水口、12d-出水口。具体实施方式实施例一参见图1和图2，本实施例的一种磁过滤弧镀膜装置，该装置包括：阴极电弧源1，包括靶座102、靶块101、永磁体103和永磁体调节机构104，靶块101安装在靶座102前端面上，靠近靶块101的靶座102后端面中央安放柱状永磁体103，永磁体后面连接永磁体调节机构104；真空镀膜室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁过滤弧镀膜装置，包括：/n阴极电弧源，它含电弧靶座、靶块、永磁体和永磁体调节机构，靶块安装在靶座前端面上，靠近靶块的靶座后端面中央安放柱状永磁体，永磁体后面连接永磁体调节机构；/n真空镀膜室，其室内为真空设置；/n磁过滤弯管，其一端为与所述阴极电弧源的前端连接的入口端，另一端为与真空镀膜室的内腔连通的出口端/n其特征在于，还包括：/n第一励磁线圈，安装在靶块周边，并位于阴极电弧源的外侧；所述第一励磁线圈用于与所述永磁体相配合对磁场进行改变，以达到对靶面弧斑的运动进行控制；/n多个线圈模组，其分别设置在所述磁过滤弯管的入口端、拐弯处以及出口端。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁过滤弧镀膜装置，包括：
阴极电弧源，它含电弧靶座、靶块、永磁体和永磁体调节机构，靶块安装在靶座前端面上，靠近靶块的靶座后端面中央安放柱状永磁体，永磁体后面连接永磁体调节机构；
真空镀膜室，其室内为真空设置；
磁过滤弯管，其一端为与所述阴极电弧源的前端连接的入口端，另一端为与真空镀膜室的内腔连通的出口端
其特征在于，还包括：
第一励磁线圈，安装在靶块周边，并位于阴极电弧源的外侧；所述第一励磁线圈用于与所述永磁体相配合对磁场进行改变，以达到对靶面弧斑的运动进行控制；
多个线圈模组，其分别设置在所述磁过滤弯管的入口端、拐弯处以及出口端。


2.根据权利要求1所述的磁过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述磁过滤弧镀膜装置还包括阳极筒，所述阳极筒的前端安装在所述阴极电弧源，所述阳极筒的后端与所述磁过滤弯管连接，阳极筒上设有真空计和连通所述阳极筒内腔的布气管，从所述布气管输入的气体为施加了正电位的气体。


3.根据权利要求2所述的磁过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述布气管位于所述阳极筒内侧的部分沿所述阳极筒的内壁绕圈设置，并分布有若干出气孔。


4.根据权利要求1所述的磁过滤弧镀膜装置，其特征在于，所述磁过滤弧镀膜装置还包括冷却管，所述冷却管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志荣，李迎春，王广文，赵丹，王彦磊，
申请(专利权)人：广东汇成真空科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44