[實用新型]一種離子鍍弧源頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320090903.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN203065563U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高斌;郎文昌;吳百中
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州職業(yè)技術(shù)學院
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及薄膜與涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種離子鍍弧源頭。

背景技術(shù)

表面防護涂層技術(shù)是提高工模具及機械部件質(zhì)量和使用壽命的重要途徑，作為材料表面防護技術(shù)之一的PVD技術(shù),?以其廣泛的功能性、良好的環(huán)保性以及巨大的增效性等優(yōu)勢，可以提高工模具及機械零件表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及抗疲勞強度等力學性能，極大的提高產(chǎn)品附加值，以保證現(xiàn)代機械部件及工模具在高速、高溫、高壓、重載以及強腐蝕介質(zhì)工況下可靠而持續(xù)地運行。PVD主要分為真空蒸鍍、磁控濺射和離子鍍?nèi)齻€類型。在實際應用中，高質(zhì)量的防護涂層必須具有致密的組織結(jié)構(gòu)、無穿透性針孔、高硬度、與基體結(jié)合牢固等特點。真空蒸鍍和磁控濺射由于粒子能量和離化率低，導致膜層疏松多孔、力學性能差、難以獲得良好的涂層與基體之間的結(jié)合力，嚴重限制了該類技術(shù)在防護涂層制備領(lǐng)域的應用。

而離子鍍涂層技術(shù)由于結(jié)構(gòu)簡單、離化率高、入射粒子能量高，可以輕松得到其他方法難以獲得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂層、復合涂層，應用在工具、模具上面，可以使壽命成倍提高，較好地實現(xiàn)了低成本、高收益的效果；此外，離子鍍涂層技術(shù)具有低溫、高能兩個特點，幾乎可以在任何基材上成膜，應用范圍十分廣闊。電弧離子鍍所用的弧源結(jié)構(gòu)是冷陰極弧源，電弧的行為被陰極表面許多快速游動，高度明亮的陰極斑點所控制，陰極斑點的運動對電弧等離子體的物理特性以及隨后的鍍膜特性有很大的影響。而離子鍍弧源是電弧等離子體放電的源頭，是離子鍍技術(shù)的核心部件。為了更好的提高沉積薄膜的質(zhì)量和有效的利用靶材，提高放電穩(wěn)定性，必須對弧斑的運動進行合理的控制。而弧斑的有效控制必須有合理的機械結(jié)構(gòu)與磁場結(jié)構(gòu)配合，就目前工業(yè)常用的小尺寸弧源結(jié)構(gòu)，常用的靶材結(jié)構(gòu)有圓盤形、圓柱形、圓錐形、圓臺形；常用的磁場結(jié)構(gòu)有軸向發(fā)散磁場、軸向聚焦磁場、旋轉(zhuǎn)磁場等；而不同的靶材與磁場位形配合的弧源結(jié)構(gòu)都不一樣，而且設(shè)計復雜，適應性差，功能單一，如果需要變換靶材與磁場方式，就得全套更換整個弧源，造成了極大地浪費。

對于工業(yè)鍍膜生產(chǎn)，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、大面積均勻性、高效性都是必須考慮的。而由于弧源是點狀源，弧源前段等離子體的分布都是不均勻的，傳統(tǒng)的弧源機械結(jié)構(gòu)復雜，靶材在真空室的位置固定，一般不會超過爐壁，對于一些特殊生產(chǎn)需求難以滿足；部分弧源結(jié)構(gòu)體積過大，窗口直徑太小，等離子體交叉區(qū)域不明顯，很難實現(xiàn)工業(yè)化均勻鍍膜生產(chǎn)，產(chǎn)品合格率和均勻性大大降低，這也是磁過濾不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的原因之一，磁過濾裝置體積龐大，很難在一個爐體實現(xiàn)密集的分布，因此等離子體傳輸窗口窄，窗口之間難以交叉，容易形成等離子體密度低的空缺區(qū)，對鍍膜生產(chǎn)不利。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種離子鍍弧源頭，突破傳統(tǒng)的冷陰極離子鍍弧源裝置的設(shè)計思路，針對直徑60-150mm的圓形靶材，對傳統(tǒng)弧源結(jié)構(gòu)進行改進，用以改善傳統(tǒng)電弧離子鍍弧源結(jié)構(gòu)復雜、適應性差、難以實現(xiàn)特殊鍍膜需求、操作復雜、靶材更換難度大、位置可調(diào)性差的缺點。

本實用新型技術(shù)方案是：

一種離子鍍弧源頭，靶材安裝于靶材底座的一端，靶材底座底盤嵌套在靶材底座外，永久磁體裝置安裝于靶材底座，靶材底座底盤靠近靶材底座位置設(shè)有引弧裝置安裝孔，引弧裝置的一端設(shè)置于引弧裝置安裝孔中，引弧裝置的另一端與靶材相對應。

所述的離子鍍弧源頭，靶材通過連接螺紋安裝于靶材底座的一端，靶材底座外圍設(shè)置靶材底座屏蔽罩，靶材底座底盤與靶材底座之間設(shè)置靶材底座絕緣套，靶材底座底盤周邊開有靶材底座底盤連接孔。

所述的離子鍍弧源頭，靶材底座屏蔽罩為一涂有絕緣漆的不銹鋼圓筒，不銹鋼圓筒上端設(shè)有環(huán)形法蘭盤，靶材底座屏蔽罩通過該法蘭盤安裝在靶材底座底盤上；靶材底座屏蔽罩筒底部與靶材底座進出水孔以及電源接頭對應位置開有三個孔，靶材底座屏蔽罩筒底部中間有圓盤，圓盤中間開有螺紋孔。

所述的離子鍍弧源頭，永久磁體裝置由永磁體、連接桿和螺母組成，永磁體通過連接桿與螺母相連接，永磁體放置于靶材后端靶材底座中間空隙內(nèi)，永久磁體裝置通過連接桿螺紋與靶材底座底部中間的螺紋孔連接。

所述的離子鍍弧源頭，永磁體由單個或兩個以上塊體組成，與永磁體連接的磁軛形狀為圓盤形、圓環(huán)形、錐臺形﹑圓柱形或階梯形狀。

所述的離子鍍弧源頭，永久磁體裝置的一端伸至靶材底座內(nèi)部空心位置，永久磁體裝置的另一端伸至靶材底座外部。

所述的離子鍍弧源頭，靶材底座中設(shè)有靶材底座冷卻水通道，靶材底座冷卻水通道分別與靶材底座進水管、靶材底座出水管相通。

所述的離子鍍弧源頭，離子鍍弧源頭通過靶材底座底盤的靶材底座底盤連接孔與控制磁場組連接。