一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法，通过一弧源扫描设备来完成，该弧源扫描设备包括一扫描室和设于扫描室内部的工作台，所述扫描室内壁设有多个弧源扫描出口，所述扫描室外部设有与各弧源扫描出口对应连接的真空电弧供应通道；所述工作台表面靠近边缘设置多个用于定位镀膜件的扫描盘，各扫描盘底部与工作台下方设置的动力机构连接，该动力机构能够带动工作台旋转一周时，各扫描盘旋转6.5周。与现有技术相比，本发明专利技术通过调整磁场的X方向和Y方向的大小和强度，约束真空弧在零件表面镀膜时沉积的位置和时间，来实现在不动位置处镀膜的均匀性。来实现在不动位置处镀膜的均匀性。来实现在不动位置处镀膜的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法


[0001]本专利技术涉及真空镀膜
，具体涉及一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法。

技术介绍

[0002]类石墨导电碳膜是一种非晶金刚石（Ta
‑
C）纳米薄膜，主要应用于金属、陶瓷、玻璃表面的镀膜处理。一般阴极弧源沉积，对于小零件和表面比较简单的零件，表面沉积基本能够得到满足，但是对于零件表面结构比较复杂和表面积大于80mm，零件表面沉积更加不均匀。
[0003]弧光放电可以获得非常高的离化率（最高达到90%以上），一般情况下，阴极弧电流越大，离化率越高，效率越高。从阴极弧斑发射的等离子体（电子、粒子、大颗粒）进入过滤器
器
进行过滤即可获得纯离子。弧斑在阴极表面的移动和维持依赖于弧电流产生的磁场和外加磁场，因此基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法的研究，对金属膜的研究意义非常重大。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法，通过调整磁场的X方向和Y方向的大小和强度，约束真空弧在零件表面镀膜时沉积的位置和时间，来实现在不动位置处镀膜的均匀性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的采取的技术方案是：一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法，通过一弧源扫描设备来完成，该弧源扫描设备包括一扫描室和设于扫描室内部的工作台，所述扫描室内壁设有多个弧源扫描出口，所述扫描室外部设有与各弧源扫描出口对应连接的真空电弧供应通道；所述工作台表面靠近边缘设置多个扫描盘，每个扫描盘中心设有转轴，转轴周围设有6个定位座，每个定位座穿接有多个用于固定镀膜件的定位杆，工作台下方通过连接有动力机构实现旋转，各扫描盘通过连接动力机构实现自转，当动力机构能够带动工作台旋转一周时，各扫描盘旋转6.5周；使用上述弧源扫描设备对镀膜间进行扫描时，是通过以下步骤来实现的：1）将镀膜件置于扫描盘上，对应在真空电弧的弧源扫描出口位置处，启动弧源、阳极电压、过滤电源及直流偏压，将弧斑的大小设为小于10mm，并通过调整磁场中X方向和Y方向的大小，将弧斑中心调整到与扫描盘正中心重合，作为扫描的基准点；2）调整相应的Y方向的扫描幅度，根据扫描的幅度和工艺要求，以扫描的基准点作为极坐标的原点，沿Y方向定义弧斑的多个坐标点，计算出弧斑在相应位置处的X方向和Y方向的强度；3）定义弧斑在各个坐标点位置处的停留时间，计算出一个扫描周期，该扫描周期应小于工作台旋转周期的1/4，使镀膜件旋转一周后满足两个扫描周期；4）按照扫描移动最近原则，定义弧斑的运行轨迹；
5）扫描定义时间15分钟，运行对比，根据镀膜件表面膜厚实际测量厚度，反复调整步骤2）和步骤3），最终定义出能对镀膜件扫描均匀的弧源扫描方式。
[0006]进一步地，步骤2）中，扫描的基准点作为极坐标的原点，按照坐标方式(X轴代表X方向磁场强度，Y轴代表Y方向磁场强度)，描述弧斑在各个位置处的X方向和Y方向的磁场强度。
[0007]步骤4）中，所述扫描移动运行轨迹，采用冒泡法算法，即定义扫描点为双数组方式，其中一个定义为X方向磁场强度大小，另一个定义为Y方向磁场强度大小，按最小数或最大数方式排序。
[0008]所述动力机构包括一传动电机，所述传动电机输出轴分别连接有大齿轮和工作台中心，所述大齿轮在工作台下方带动与扫描盘数量相同的中齿轮，所述中齿轮与扫描盘上的转轴连接在一起，实现带动扫描盘转动；每个定位座上的各定位杆在扫描盘与工作台之间均连接有小齿轮，每个转轴在扫描盘和工作台之间还连接有过渡齿轮，每个扫描盘下方的过渡齿轮和各小齿轮相互啮合；动力机构带动工作台转动时，大齿轮带动中齿轮和工作台转动，中齿轮带动扫描盘转动，扫描盘转动过程中，过渡齿轮带动每个定位座下方的小齿轮啮合传动，则定位座在扫描盘旋转时实现转动，从而使固定镀膜件的定位杆实现转动，通过弧源扫描出口发射的电弧实现镀膜件的均匀性。
[0009]在实际使用过程中，客户都希望能够实现大批量和多种类型的零件同时镀制，由于弧源自身的性能和能量的局限性，必然要使用多个弧源进行控制。多个弧源的使用，就必然存在磁场的交叉，这样也造成扫描的方式和方法必然是复杂多样的，同时，由于金属膜镀膜方法的特殊性，零件和弧源之间的距离，以及零件旋转和自转和扫描位置存在一定的比例关系，必然要定义一个扫描周期的大小，保证零件旋转一周后的位置和扫描周期保持4倍以上的关系，从而使镀膜件旋转一周后满足两个扫描周期；这样对于反复结构表面零件的影响更为明显。
[0010]多弧源的基本原理是弧光放电，多弧源放电过程中产生大量中性粒子和带电离子，中性粒子不受磁场影响，其运动轨迹主要由粒子之间以及粒子与器壁相互碰撞决定，每次碰撞都会损失能量和改变运动方向，而带电离子的运动如果有垂直于磁场方向的分量就会受到洛伦兹力的约束，在洛伦兹力的作用下，带电离子绕磁场做圆周运动。过滤器的原理就是基于上述事实，将中性粒子采用弯曲管道以及挡板加以阻挡，使其无法到达工件表面，而将带电离子在磁场的束缚和引导下到达工件表面。本专利技术是通过调整磁场的X方向和Y方向的大小和强度，约束弧斑的运行轨迹，从而约束真空弧在零件表面镀膜时沉积的位置和时间，来实现在不动位置处镀膜的均匀性。
附图说明
[0011]下面结合附图及实施例，对本专利技术的结构和特征作进一步描述。
[0012]图1是本专利技术的弧源扫描设备中扫描工作台的结构示意图。
[0013]图2是图1的局部示意图。
[0014]图3是图1的另一局部示意图。
[0015]附图1
‑
3中，1.工作台，2.动力机构，3.输出轴，4.中齿轮，5.扫描盘，6.定位座，7.转轴，8.定位杆。
具体实施方式
[0016]下面是本专利技术的具体实施方式，公开了一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法，通过一弧源扫描设备来完成，该弧源扫描设备包括一扫描室和设于扫描室内部的工作台，所述扫描室内壁设有多个弧源扫描出口，所述扫描室外部设有与各弧源扫描出口对应连接的真空电弧供应通道；参看附图1
‑
3，所述工作台1表面靠近边缘设置多个扫描盘5，每个扫描盘5中心设有转轴7，转轴7周围设有6个定位座6，每个定位座6穿接有多个用于固定镀膜件的定位杆8，工作台1下方通过连接有动力机构2实现旋转，各扫描盘5通过连接动力机构2实现自转，当动力机构2带动工作台1旋转一周时，各扫描盘5旋转6.5周；使用上述弧源扫描设备对镀膜间进行扫描时，是通过以下步骤来实现的：1）将镀膜件置于扫描盘上，对应在真空电弧的弧源扫描出口位置处，启动弧源、阳极电压、过滤电源及直流偏压，将弧斑的大小设为小于10mm，并通过调整磁场中X方向和Y方向的大小，将弧斑中心调整到与扫描盘正中心重合，作为扫描的基准点；2）调整相应的Y方向的扫描幅度，根据扫描的幅度和工艺要求，以扫描的基准点作为极坐标的原点，沿Y方向定义弧斑的多个坐标点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于真空电弧磁过滤阴极沉积金属膜的磁扫描控制方法，通过一弧源扫描设备来完成，该弧源扫描设备包括一扫描室和设于扫描室内部的工作台，所述扫描室内壁设有多个弧源扫描出口，所述扫描室外部设有与各弧源扫描出口对应连接的真空电弧供应通道；其特征在于：所述工作台表面靠近边缘设置多个扫描盘，每个扫描盘中心设有转轴，转轴周围设有6个定位座，每个定位座穿接有多个用于固定镀膜件的定位杆，工作台下方通过连接有动力机构实现旋转，各扫描盘通过连接动力机构实现自转，当动力机构能够带动工作台旋转一周时，各扫描盘旋转6.5周；使用上述弧源扫描设备对镀膜间进行扫描时，是通过以下步骤来实现的：1）将镀膜件置于扫描盘上，对应在真空电弧的弧源扫描出口位置处，启动弧源、阳极电压、过滤电源及直流偏压，将弧斑的大小设为小于10mm，并通过调整磁场中X方向和Y方向的大小，将弧斑中心调整到与扫描盘正中心重合，作为扫描的基准点；2）调整相应的Y方向的扫描幅度，根据扫描的幅度和工艺要求，以扫描的基准点作为极坐标的原点，沿Y方向定义弧斑的多个坐标点，计算出弧斑在相应位置处的X方向和Y方向的强度；3）定义弧斑在各个坐标点位置处的停留时间，计算出一个扫描周期，该扫描周期应小于工作台旋转周期的1/4，使镀膜件旋转一周后满足两个扫描周期；4）按照扫描移动最近原则，定义弧斑的运行轨迹；5）扫描定义时间15分钟，运行对比，根据镀膜件表面膜厚实际测量厚度，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新，
申请(专利权)人：南阳清水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：