本发明专利技术提供一种电弧离子镀装置，其可防止电弧斑点进入蒸发源的表面部以外的现象，进行稳定的放电，并且提高表面平滑性，形成残余应力的控制性较高的薄膜。本发明专利技术中，蒸发源中不包括从端面向内部预定宽度的端部区域的内侧区域表面的磁通量密度为10～15mT，端部区域表面的磁通量密度比内侧区域表面的磁通量密度大3mT以上，从蒸发源的表面到工件的距离为120～300mm，该距离之间的磁通量密度的绝对值的累计值为260mT·mm以下，蒸发面上的磁力线相对于蒸发面的法线的角度θ为0°＜θ＜20°并在端部区域表面向内侧区域倾斜，内侧区域的磁通量密度的标准偏差为3以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过电弧放电使蒸发源离子化并在エ件上成膜的电弧离子镀装置。
技术介绍
电弧离子镀装置为如下装置，即在真空中将金属材料或陶瓷材料的蒸发源作为阴极(负极)产生电弧放电，由此使蒸发源蒸发的同时作为离子放出，另ー方面，对エ件(被涂物)外加负偏压，并对该エ件表面加速供给离子来进行成膜。作为蒸发源广泛使用钛或铬，并利用于为了提高耐磨性例如在由高速钢或硬质合金、金属陶瓷等构成的切削工具的表面形成Ti、TiAl、CrAl等硬质皮膜的技术中。这种电弧离子镀装置中，电弧电流集中在蒸发源表面的微小区域，由此该微小区域成为电弧斑点而使蒸发源熔化蒸发。若该电弧斑点滞留，则其滞留部附近的材料不蒸发而熔化并飞散，所以在蒸发源的背部设置磁铁来促进电弧斑点的移动。在专利文献I中，作为其磁场推荐蒸发源的蒸发面上的磁场强度为5mT(毫特斯拉)以上，电弧电流值为200A以上。并且，推荐磁力线相对于蒸发面上的法线的最大角度0为60。以下。另外，专利文献2中，记载有如下内容，即通过形成从蒸发面的中心沿蒸发面的径向的任意线段上的磁通量密度的最小值为4. 5mT以上、平均值为SmT以上、标准偏差为3以下的磁场，从而能够提高阴极(负极)的利用效率。专利文献3中，记载有如下内容，即在靶背面中心配置第I磁铁，在背面的外周部以均等间隔配置磁场为相反极性且具有第I磁铁的磁力的0. 5 I倍磁力的6个以上第2磁铁，另外邻接配置与第2磁铁同轴且大致相同外径的环状电磁线圈，控制电弧斑点的可动区域，从而扩大腐蚀区域，并提高靶的寿命。专利文献I :日本专利第4034563号公报专利文献2 :日本专利公开2009-144236号公报然而，发现在放电中电弧斑点进入蒸发源表面部以外的现象，由此导致电源停止等，发生无法稳定地放电的问题。另外，中心部的磁力小于靶的周边部，因此电弧斑点集中在中心部而易产生熔滴，成为损坏薄膜表面的平滑性的原因。若为了解决这个问题而加大磁力，则存在如下趋势，即エ件附近的磁力也变大而来自蒸发源的离子粒子的射程变大，在这期间离子粒子的价数上升，被引人工件的力变大，薄膜的残余应カ变大。此时，可以考虑降低施加于エ件的偏压即可，但是由于磁力较大，所以即使降低偏压也难以降低残余应カ。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种电弧离子镀装置，其可防止电弧斑点进入蒸发源表面部以外的现象，进行稳定的放电，并且提高表面平滑性，形成残余应カ的控制性较高的薄膜。本专利技术的电弧离子镀装置，其特征在于，蒸发源中不包括从端面向内部预定宽度的端部区域的内侧区域表面的磁通量密度为10 15mT，所述端部区域表面的磁通量密度大于所述内侧区域表面的磁通量密度，并且从所述蒸发源的表面到エ件的距离为120 300mm,该距离之间的磁通量密度的绝对值的累计值为260mT mm以下。产生于蒸发面的电弧斑点为电子的放出点，所以为了提高蒸发源的利用效率，使电弧斑点在蒸发面的整个区域均衡地来回移动很重要。本专利技术中，电弧斑点能够在将蒸发面的磁通量密度设为10 15mT的内侧区域表面上高速且任意地来回移动。另外，为了得 到将电弧斑点封入其放电区域的效果，作为磁通量密度需在IOmT以上。若磁通量密度超过15mT，则有电弧斑点的存在本身明显受限，导致成膜速度明显下降的问题。另外，还产生电弧放电的电压值比通常时上升的问题。另ー方面，由于在蒸发源的端部区域中磁通量密度大于内侧区域表面，所以即使内侧区域表面的电弧斑点欲朝向端部区域，也被端部区域的较强的磁场反弹，返回至内侧区域。因此，能够防止电弧斑点从端部区域进入表面部以外的现象并使其在封入到大致内侧区域内的状态下移动。作为预定宽度优选为距端面Icm的宽度。由此，能够使蒸发源在面内均匀地蒸发，并提高薄膜表面的平滑性。另外，由于减小从蒸发源到エ件之间的磁通量密度的绝对值的累计值，并使エ件附近的磁通量密度变小，所以能够缩短蒸发源的离子粒子的射程。因此，能够抑制离子的价数上升，并降低因对エ件的偏压而引起的离子牵制效应，其結果，轻松控制薄膜的残余应力。在本专利技术的电弧离子镀装置中，在所述蒸发源的背面以相比于周边部使蒸发源的表面的磁通量密度集中于中央部并变大的方式设置中央磁铁，在蒸发源的半径方向外侧设置极性相反的双层环状磁铁即可。配置中央磁铁和环状磁铁，通过中央磁铁加大蒸发源中央部的磁通量密度，由此能够使蒸发源表面的磁通量密度在面内均匀，并极性相反且双重地配置环状磁铁，由此能够相互抵消至エ件为止的空间的磁场，并减小累计值。在本专利技术的电弧离子镀装置中，所述端部区域表面中的磁通量密度比所述内侧区域表面的磁通量密度大3mT以上即可。为了不使电弧斑点从端部区域向外移动，使端部区域表面的磁通量密度比内侧区域表面的磁通量密度至少大3mT很重要。更优选相对于10 15mT的内侧区域表面的磁通量密度，将端部区域表面的磁通量密度设为18mT以上即可。在本专利技术的电弧离子镀装置中，所述蒸发面上的磁力线相对于所述蒸发面的法线的角度e为0° < 0 <20°，并在所述端部区域表面向所述内侧区域倾斜即可。若磁力线相对于蒸发面的法线设定为上述角度，则有将电弧斑点封入蒸发面的效果。另外，移动电弧斑点的力由磁场中平行于蒸发面的分量与垂直于蒸发面的分量各自的大小决定，其方向成为与平行于蒸发面的分量垂直的方向和与平行的分量相同的方向的合成方向。因此，若使磁场中的与蒸发面平行的分量朝向蒸发面的内侧区域，则即使电弧斑点欲向端部区域表面移动，也会向返回至蒸发面的内侧区域的方向施力，防止从端部区域向外飞出。在本专利技术的电弧离子镀装置中，所述内侧区域的磁通量密度的标准偏差为3以下即可。在蒸发面的内侧区域中，通过消除局部集中而使电弧斑点在整体上均等地移动，从而蒸发源均等地消耗，利用效率变好。根据本专利技术的电弧离子镀装置，能够使电弧斑点在蒸发源的表面高速且任意地移动，并且防止电弧斑点进入表面部以外的现象，从而产生稳定的放电，井能够提高薄膜表面的平滑性。另外，由于减小从蒸发源到エ件之间的磁通量密度的绝对值的累计值，所以能够降低因对エ件的偏压而引起的离子牵制效应，轻松控制薄膜的残余应力。附图说明 图I是示意地表示本专利技术的电弧离子镀装置的ー实施方式的水平截面图。图2是图I的纵截面图。图3是表示蒸发面上的磁力线的矢量的示意图。图4是说明电弧斑点基于蒸发面上的磁力线的移动原理的示意图。图5是表示蒸发面上的磁通量密度、磁力线的角度分布的图表。[符号说明]I-电弧离子镀装置，2-真空腔室，3-エ件，4-工作台，5-蒸发源，6_支承棒，7_气体导入ロ，8-排气ロ，9-加热器，11-蒸发面，12-正极电极，13-电弧电源，14-偏压电源，15-中央磁铁，16AU6B-环状磁铁。具体实施例方式以下，參考附图对本专利技术的电弧离子镀装置的ー实施方式进行说明。如图I及图2所示，该实施方式的电弧离子镀装置I在真空腔室2内设置保持エ件(被涂物)3的工作台4，并且通过该工作台4在两侧分别设置作为负极的蒸发源5。エ作台4具有在其上面沿周向隔着间隔立设多条保持多个エ件3的支承棒6且如图I的箭头所示水平旋转这些支承棒6的机构，成为本身也通过回转机构(省略图示)水平回转的旋转台。而且为使保持于支承棒6的エ件3自转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.28 JP 2011-0414781.一种电弧离子镀装置，其特征在干， 蒸发源中不包括从端面向内部预定宽度的端部区域的内侧区域表面的磁通量密度为10 15mT，所述端部区域表面的磁通量密度大于所述内侧区域表面的磁通量密度，并且从所述蒸发源的表面到エ件的距离为120 300mm，该距离之间的磁通量密度的绝对值的累计值为260mT mm以下。2.如权利要求I所述的电弧离子镀装置，其特征在干， 在所述蒸发源的背面以相比于周边部使蒸发源的表面的磁通量密度集中于中央部并变大的方式设置中央磁铁，在蒸发源的半径方向外侧设置极性相反的双层环状磁铁，并且中央磁铁和双层环的内侧的极性相反。3.如权利要求I或2所述的电弧离子镀装置，其特征在干， 所述端部区域表面的磁通量密度比所述内侧区域表面的磁通量密度大3...
【专利技术属性】
技术研发人员：仙北屋和明，田中裕介，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：
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