[實用新型]帶過濾屏的陰極弧離子鍍裝置

有效

• 申請號: 201120008051.0
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN202022974U
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 超晶科技有限公司
• 主分類號: C23C14/38
• 分類號: C23C14/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本實用新型涉及等離子體材料表面強化技術領域，特別涉及一種帶過濾屏的陰極弧離子鍍裝置。

背景技術

陰極弧離子鍍是目前最常用的工模具表面強化技術之一。陰極弧離子鍍是采用電弧放電的方法，在固體的陰極靶材表面存在的微凸起尖端產生高電流密度的場致發射，由于電流局部集中產生的熱量使溫度上升，又產生熱電子，場致發射轉化微熱-場致發射，進而微凸起蒸發并被電離，同時，因離子轟擊微凸起，使其熔化并形成小熔池。熔池內在熔化金屬和中性粒子因離子轟擊與等離子體一道噴發出來，飛濺噴射到沉積生長的涂層表面，弧光輝斑在陰極靶材表面上激烈地無規則運動，使放電持續進行，并不斷地有等離體和中性粒子以及微小熔液滴沉積到涂層表面，在工件表面鍍覆一層涂層。這種裝置不需要熔池，可以多角度的布置靶源，涂層均勻性好，設備與夾具設計簡單。陰極弧離子鍍技術離化率高，入射粒子能量高（大約為幾十電子伏），膜層致密度高，膜層與基體界面產生原子擴散，膜基附著強高好，沉積速度快，適用于大多數金屬與合金材料涂層的制備。

現有陰極弧離子鍍裝置主要的缺點是在高的功率下，不斷地有微小金屬液滴噴濺和沉積到所制備的鍍層內部和表面，造成涂層表面粗糙，過多的微液滴會嚴重降低涂層的性能，更重要的是這一缺點使陰極弧離子鍍技術不能用來制備高質量的表面涂層。

目前的解決方案主要是采用磁過濾陰極弧沉積技術，可以很好的過濾電弧產生的液滴，在涂層沉積技術上已得到應用。磁過濾陰極弧等離子體源主要由兩部分組成：弧放電系統和磁過濾系統。弧放電系統主要由陰極，陽極，觸發極及其供電系統組成，用來產生金屬等離子體；磁過濾系統由一定口徑和彎曲角度的磁導管（包括直管，45^o彎管，90^o彎管，S型彎管等）和磁場電源系統組成，它主要用來過濾放電系統產生的微金屬液滴和宏觀中性粒子。磁過濾裝置在陰極表面形成的磁場將影響弧斑的運動，并將弧斑分裂細化，使其加速，從而縮短了弧斑在一個位置上的停留時間，降低了每斑的電流密度，減少金屬液滴的發射。通過磁場導向將等離子體沿管道導出，金屬液滴和中性粒子由于不受磁場控制而被壁屏蔽掉。雖然磁過濾系統可以較好的去除陰極弧放電產生的微金屬液滴，但也過濾了絕大多數的中性粒子，許多等離子體在傳輸過程中損失掉，導致其效率低，使沉積速度嚴重降低。由于磁場約束作用，使得過濾出口處的金屬等離子體密度分布集中，呈高期分布，且目前磁過濾口徑一般較小，金屬等離子體密度的高期分布以及過小的金屬等離子體引出面積難以保證較大工件的鍍層均勻性，嚴重阻礙了磁過濾系統在較大工件上的處理，且磁過濾彎管設備結構復雜，設備較昂貴。

公告號為CN2333716Y的實用新型專利，公告了一種等離子體型多弧源-磁控濺射鍍膜機，它包括真空室，在真空室上聯接有真空排氣裝置，真空室中安裝有工件架，在真空室的底部安裝有E型電子槍，同時在真空室中還安裝有等離子體源、磁控濺射源和陰極弧源。但它仍未能解決上述陰極弧離子鍍裝置存在的缺陷。

發明內容

本實用新型的目的在于解決現有技術存在的上述問題，提供一種帶過濾屏的陰極弧離子鍍裝置，能夠能效的抑制金屬液滴的產生，且能過濾陰極弧源產生的較大顆粒的金屬液滴，獲得較高表面質量的金屬氮化物涂層，且設備簡單，沉積速度快，膜基結合力好。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種帶過濾屏的陰極弧離子鍍裝置，包括真空室、電源與控制裝置和供氣設備，真空室上連有抽真空設備和循環水冷卻設備，真空室內設有旋轉工件支架，所述真空室側壁上均布有多個前端與真空室連通的陰極弧源，?陰極弧源分別與電源與控制裝置和供氣設備連接，陰極弧源的前端口上設有網狀過濾屏。真空室是鍍膜的主要場所，本實用新型的真空室具體為一個圓筒狀的不銹鋼爐，不銹鋼爐為陽極，不銹鋼爐的爐壁中空，便于冷卻水的循環，循環水冷卻設備的冷卻水進入中空的爐壁內以控制爐體的溫度，抽真空設備由多臺真空泵組成，用于將不銹鋼爐抽真空，旋轉工件支架在工作時會做公自轉，旋轉工件支架下面的凸臺是公自轉機構，陰極弧源采用圓形內水冷結構的金屬靶，采用機械方式的引弧裝置起弧，陰極弧源通過螺栓固定于不銹鋼爐上，網狀過濾屏能過濾陰極弧源產生的較大顆粒的金屬液滴，獲得較高表面質量的金屬氮化物涂層，且設備簡單，沉積速度快，膜基結合力好。?

作為優選，網狀過濾屏的尺寸與陰極弧源前端口的尺寸相配。這樣可防止大顆粒的金屬液滴繞過網狀過濾屏而射到工件表面，導致工件表面涂層的質量降低。