电弧离子镀膜装置及镀膜方法制造方法及图纸

本公开涉及一种电弧离子镀膜装置及镀膜方法，电弧离子镀膜装置包括：真空室，其腔体内为真空环境；电弧产生部件，设在真空室内，包括阴极靶、阳极和引弧器，阴极靶呈柱状且用于释放等离子体，引弧器设在阴极靶和阳极之间，用于产生带电粒子以引导阴极靶的侧面与阳极之间产生电弧对工件镀膜；支撑架，设在真空室内，支撑架设在阳极远离阴极靶的一侧，用于放置工件；和供电部件，包括弧电源和第一蓄能器，弧电源具有第一输出端和第二输出端，第一输出端用于输出脉冲电压且与引弧器连接，第二输出端用于输出可调直流电压且用于对第一蓄能器充电，第一蓄能器的负极和正极分别与阴极靶和阳极连接。连接。连接。

【技术实现步骤摘要】
电弧离子镀膜装置及镀膜方法


[0001]本公开涉及真空镀膜
，特别涉及一种电弧离子镀膜装置及镀膜方法。

技术介绍

[0002]脉冲弧电源采用脉冲式、间断式大电流放电(≥2000A)，阴极靶材表面电弧放电产生的热量会在放电间隙被冷却水充分带走，因此能够避免阴极局部微小熔化产生的液滴影响薄膜质量，被广泛应用于镀制金属薄膜、合金薄膜及碳基薄膜。
[0003]现有脉冲弧电源的阴极多为平面圆形靶材，靶材的尺寸比较小现有脉冲弧电源的阴极多为平面圆形靶材，靶材的尺寸比较小更换周期短，且在一个位置固定设置引弧器，只能在平面圆形靶材上产生一个有限区域的真空电弧，镀膜有效范围小且有效范围内所制备的薄膜厚度高度不均匀。上述问题限制了此种镀膜方法在工业领域大批量、大范围的推广和应用。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种电弧离子镀膜装置及镀膜方法，能够有效扩大镀膜范围。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种电弧离子镀膜装置，包括：
[0006]真空室，其腔体内为真空环境；
[0007]电弧产生部件，设在真空室内，包括阴极靶、阳极和引弧器，阴极靶呈柱状且用于释放等离子体，引弧器设在阴极靶和阳极之间，用于产生带电粒子以引导阴极靶的侧面与阳极之间产生电弧对工件镀膜；
[0008]支撑架，设在真空室内，支撑架设在阳极远离阴极靶的一侧，用于放置工件；和
[0009]供电部件，包括弧电源和第一蓄能器，弧电源具有第一输出端和第二输出端，第一输出端用于输出脉冲电压且与引弧器连接，第二输出端用于输出可调直流电压且用于对第一蓄能器充电，第一蓄能器的负极和正极分别与阴极靶和阳极连接。
[0010]在一些实施例中，阴极靶具有第一中心线，且绕第一中心线可转动地设置。
[0011]在一些实施例中，阴极靶具有第一中心线，电弧产生部件还包括安装杆，引弧器设在安装杆上，用于对阴极靶沿第一中心线需要刻蚀的长度段进行引弧。
[0012]在一些实施例中，引弧器可移动地设在安装杆上，以对阴极靶沿第一中心线的不同区域进行引弧。
[0013]在一些实施例中，引弧器的移动速度V通过如下公式确定：
[0014]V＝D
×
f；
[0015]式中，D为单个引弧器对阴极靶表面刻蚀的有效区域的直径，f为第一输出端输出脉冲电压的频率。
[0016]在一些实施例中，引弧器设有多个，多个引弧器间隔设在安装杆上，以对阴极靶沿第一中心线的不同区域进行引弧。
[0017]在一些实施例中，引弧器设置的数量n通过如下公式确定：
[0018]n＝H/(D L
1/2
),其中n＝1,2,3
…
[0019]式中，H为根据实际需求设定的沿第一中心线为工件镀膜的有效长度，D为单个引弧器对阴极靶表面刻蚀的有效区域直径，L为阴极靶到工件表面的距离。
[0020]在一些实施例中，安装杆与第一中心线平行设置。
[0021]在一些实施例中，阴极靶具有第一中心线，在垂直于第一中心线的平面内，引弧器成角度设置，且被构造为朝向阴极靶在垂直于阴极靶与阳极连线的侧面发出带电粒子。
[0022]在一些实施例中，还包括偏压施加部件，用于产生偏压电流，以促使等离子体加速向工件表面运动。
[0023]在一些实施例中，偏压施加部件包括：
[0024]第二蓄能器，第二蓄能器的负极和正极分别与支撑架和接地的真空室连接；和
[0025]偏压电源，具有第三输出端，用于输出可调直流电压且用于对第二蓄能器充电。
[0026]在一些实施例中，偏压电源与弧电源电连接，以使偏压电源同步获取第一输出端输出脉冲电压的频率和第二输出端输出的电压；
[0027]其中，偏压施加部件用于根据第一输出端输出脉冲电压的频率和第二输出端输出的电压控制向第二蓄能器的充电时间。
[0028]在一些实施例中，引弧器包括：阳极件、阴极件和陶瓷环，陶瓷环沿轴向连接在阳极件与阴极件之间，陶瓷环上涂覆导电材料；
[0029]其中，阴极件与第一输出端的负极相连，阳极件与第一输出端的正极相连。
[0030]在一些实施例中，支撑架具有第二中心线，且绕第二中心线可转动地设置，支撑架沿第二中心线间隔设置多个子支架，且每个子支架上沿周向设有多个工件放置位；其中，阴极靶具有第一中心线，第二中心线平行于第一中心线。
[0031]根据本公开的另一方面，提供了一种基于以上实施例所述电弧离子镀膜装置的镀膜方法，包括：
[0032]开启弧电源；
[0033]通过第一输出端输出脉冲电压为引弧器供电，以使引弧器供电后产生带电粒子；
[0034]通过第二输出端输出可调直流电压对第一蓄能器充电，以使第一蓄能器通过放电在阴极靶的侧面和阳极之间产生电弧，从而对工件镀膜。
[0035]在一些实施例中，电弧离子镀膜装置还包括偏压施加部件，包括：第二蓄能器，其负极和正极分别与支撑架和接地的真空室连接；和偏压电源，具有第三输出端，用于输出可调直流电压且用于对第二蓄能器充电；镀膜方法还包括：
[0036]开启偏压电源，以输出可调直流电压对第二蓄能器充电；
[0037]通过第二蓄能器放电产生偏压电流，在阴极靶和阳极之间产生电弧对工件镀膜用于产生偏压电流，以促使等离子体加速向工件表面运动。
[0038]在一些实施例中，镀膜方法还包括：
[0039]使偏压电源与弧电源电连接，以使偏压电源同步获取第一输出端输出脉冲电压的频率和第二输出端输出的电压；
[0040]根据第一输出端输出脉冲电压的频率和第二输出端输出的电压控制偏压电源向第二蓄能器充电的时间。
[0041]本公开实施例的电弧离子镀膜装置，柱状阴极靶在其长度方向上具有较大的尺寸，增大了阴极靶覆盖镀膜区域的尺寸，可有效扩大镀膜范围，并使工作的镀膜厚度更加均
匀；而且，由于阴极靶的尺寸增加，在对阴极靶刻蚀的过程中，靶材耐消耗，延长了靶材的更换周期；另外，通过弧电源的第一输出端为引弧器供脉冲电压，并通过弧电源的第二输出端对第一蓄能器充电，在充电后通过第一蓄能器为阴极靶和阳极供电以产生脉冲电弧，可产生较大的瞬间电流，以满足大尺寸阴极靶刻蚀的需求。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本公开镀膜装置的一些实施例的结构示意图。
[0044]图2和图3为本公开镀膜装置中引弧器的一些实施例的结构示意图和分解图。
[0045]图4为本公开多点式引弧方式的工作原理图。
[0046]图5位移动式引弧方式的工作原理图。
[0047]附图标记说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧离子镀膜装置，其特征在于，包括：真空室(1)，其腔体内为真空环境；电弧产生部件，设在所述真空室(1)内，包括阴极靶(2)、阳极(4)和引弧器(3)，所述阴极靶(2)呈柱状且用于释放等离子体(8)，所述引弧器(3)设在所述阴极靶(2)和所述阳极(4)之间，用于产生带电粒子以引导所述阴极靶(2)的侧面与所述阳极(4)之间产生电弧对工件(9)镀膜；支撑架(5)，设在所述真空室(1)内，所述支撑架(5)设在所述阳极(4)远离阴极靶(2)的一侧，用于放置所述工件(9)；和供电部件(6)，包括弧电源(61)和第一蓄能器(62)，所述弧电源(61)具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出脉冲电压且与所述引弧器(3)连接，所述第二输出端用于输出可调直流电压且用于对所述第一蓄能器(62)充电，所述第一蓄能器(62)的负极和正极分别与所述阴极靶(2)和所述阳极(4)连接。2.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，且绕所述第一中心线(21)可转动地设置。3.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，所述电弧产生部件还包括安装杆(3
’
)，所述引弧器(3)设在所述安装杆(3
’
)上，用于对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)需要刻蚀的长度段进行引弧。4.根据权利要求3所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)可移动地设在所述安装杆(3
’
)上，以对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)的不同区域进行引弧。5.根据权利要求4所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)的移动速度V通过如下公式确定：V＝D
×
f；式中，D为单个引弧器(3)对阴极靶(2)表面刻蚀的有效区域(22)的直径，f为所述第一输出端输出脉冲电压的频率。6.根据权利要求3所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)设有多个，多个所述引弧器(3)间隔设在所述安装杆(3
’
)上，以对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)的不同区域进行引弧。7.根据权利要求6所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)设置的数量n通过如下公式确定：n＝H/(D L
1/2
),其中n＝1,2,3
…
式中，H为根据实际需求设定的沿第一中心线(21)为工件(9)镀膜的有效长度，D为单个引弧器(3)对阴极靶(2)表面刻蚀的有效区域(22)直径，L为阴极靶(2)到工件(9)表面的距离。8.根据权利要求4～6任一项所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述安装杆(3
’
)与所述第一中心线(21)平行设置。9.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，在垂直于所述第一中心线(21)的平面内，所述引弧器(3)成角度设置，且被构造为朝向所述阴极靶(2)在垂直于所述阴极靶(2)与阳极(4)连线的侧面发出带电粒子。10.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯森，蹤雪梅，李莎，郭飞，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：