[發明專利]一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法

在審

• 申請號: 201811234635.2
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109207935A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 林榮川
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30;C23C16/50
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法，涉及等離子體輔助電子束物理氣相沉積領域，包括以下步驟，A：基材處理，B：反應腔處理，C：生成涂層，D：第一次鍍膜處理，E：第二次鍍膜處理，F：后處理。本發明可以在電子束物理氣相沉積過程中獲得較高的等離子體密度，并可適用于電子束蒸發的各類材料，因此涂層的沉積速率、基板電流密度、沉積粒子能量均可分別調整，熔化態的熱電子發射密度和發射面積大大增加，有利于提高離化率，具有極低的蒸發速率，避免了對涂層的污染，損耗極小，可實現長時間穩定工作，實現涂層的高速沉積，可以通過控制蒸發功率實現涂層的成分化。

技術領域

本發明涉及等離子體輔助電子束物理氣相沉積領域，特別涉及一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法。

背景技術

目前，采用防護涂層對電子產品進行防護，是提高電子產品使用壽命的有效方法，獲得防護涂層通常有兩種方法，液相法和氣相法，但液相方法會產生廢水、廢氣和廢液，使用的溶劑會對電子器件基板本身產生一定損傷，電子束物理氣相沉積是利用電子束作為熱源轟擊待蒸發材料，使其蒸發成氣相，并在基材上沉積成膜的工藝，該方法的最主要優點是熱量集中，蒸發材料廣泛，沉積速度快，當使用水冷銅坩堝時，可以避免坩堝材料與待蒸發物之間發生反應，目前，數百千瓦的電子槍已經廣泛的應用于工業鍍膜生產中，采用電子束物理氣相沉積在較低基板溫度下獲得高質量致密涂層的關鍵前提是提高涂層沉積過程的離化率，即在沉積過程中引入等離子體，現有的等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法獲得的等離子體密度較低，導致離化率較低，穩定性較低，污染較嚴重，涂層沉積速度較緩慢。

因此，發明一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法來解決上述問題很有必要。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法，解決了現有的方法獲得的等離子體密度較低，導致離化率較低，穩定性較低，污染較嚴重和涂層沉積速度較緩慢問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備PVD防護涂層的方法，包括以下步驟：

A：基材處理：對基材表面進行拋光處理，然后去除拋光處理后的基材表面油污，再對除去油污后的基材進行脫水處理，最后對脫水處理的基材表面進行噴砂粗化處理；

B：反應腔處理：在腔體中設置至少兩個坩堝，其中至少一個坩堝放置待蒸發物，至少一個坩堝放置金屬鈮，另外設置至少兩個電子槍，將經噴砂粗化處理后的基材放置于真空陰極電弧沉積設備的反應腔內，對反應腔室連續抽真空，將反應腔室的真空度抽到10～200毫托，并通入惰性氣體He、Ar或He和Ar混合氣體；

C：生成涂層：開啟運動機構，使基材在反應腔室內產生運動，通入單體蒸汽到反應腔室內，至真空度為30～300毫托，電子槍轟擊至少兩個坩堝，實現蒸發物和金屬鈮的熔化，開啟等離子體放電，金屬鈮熔化后發射大量熱電子并在陽極吸引下加速運動與蒸發物的蒸氣碰撞實現離化，形成高密度的等離子體并進行化學氣相沉積在基板上形成涂層；

D：第一次鍍膜處理：調節真空室的真空度為0.1～0.5Pa,采用純鎳材質的陰極電弧對表面活化的基材進行鍍膜處理，處理過程中真空室的溫度為150～350℃，對基材施加的電壓為-50～-350V，其中鍍膜處理中的陰極電弧電流為45～75A，鍍膜時間為30～90min；

E：第二次鍍膜處理：調節真空室的真空度為0.1～0.5Pa，采用純銀材質的陰極電弧對表面活化的基材再次進行鍍膜處理，處理過程中真空室的溫度為150～350℃，對基材施加的電壓為-50～-350V，其中鍍膜處理中的陰極電弧電流為45～75A，鍍膜時間為30～90min；