[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)磁場陰極弧源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811360933.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN109468598B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎文昌;王向紅;胡曉忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C14/32
• 分類號(hào): C23C14/32
• 代理公司: 溫州名創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)磁場陰極弧源，包括可進(jìn)行弧光放電的陰極體以及磁體；所述的陰極體上固定有靶材，所述的陰極體背對(duì)靶材的一側(cè)設(shè)置有磁體，所述的磁體包括中心磁組和二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置，中心磁組置于所述二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置中部；所述的二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置為三相繞制的電磁線圈，可在靶面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場可影響放電過程中的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，極大的提升等離子體的濃度，同時(shí)減少靶材表面大顆粒的迸射。通過利用中心磁組可實(shí)現(xiàn)陰極體的弧光放電的穩(wěn)定性，旋轉(zhuǎn)磁場對(duì)弧光放電中靶面弧斑及等離子體中電子的影響，既可以高利用率的靶材刻蝕，又可以減少大顆粒的產(chǎn)生，提升涂層的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空鍍膜技術(shù)關(guān)鍵部件陰極弧源技術(shù)裝備領(lǐng)域，具體是指一種多磁場集成陰極弧源。

背景技術(shù)

離子鍍的基本原理就是把蒸發(fā)源（靶材）作為陰極，通過它與陽極殼體之間的弧光放電，使靶材蒸發(fā)并離化，形成空間等離子體，對(duì)工件進(jìn)行沉積鍍覆。

電弧離子鍍膜技術(shù)是當(dāng)今一種先進(jìn)的離子鍍膜技術(shù)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，離化率高，入射粒子能量高，繞射性好，可實(shí)現(xiàn)低溫沉積等一系列優(yōu)點(diǎn)，使電弧離子鍍技術(shù)得到快速發(fā)展并獲得廣泛應(yīng)用，展示出很大的經(jīng)濟(jì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。但是大顆粒的噴射造成了薄膜表面污染，導(dǎo)致表面的粗糙度增大而降低薄膜的光澤，對(duì)裝飾及抗磨應(yīng)用帶來不利影響，嚴(yán)重影響薄膜的質(zhì)量，導(dǎo)致鍍層附著力降低并出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，鍍層嚴(yán)重不均勻等。電弧離子鍍高離化率，低溫沉積的突出優(yōu)點(diǎn)使其在工模具鍍上展現(xiàn)出其他鍍膜方式所不具備的優(yōu)勢(shì)，但是電弧放電的特點(diǎn)使得大顆粒的存在成為工模具鍍的阻礙，也成為阻礙電弧離子鍍技術(shù)更深入廣泛應(yīng)用的瓶頸問題。此外，現(xiàn)階段的常規(guī)弧源主要通過單個(gè)磁組來控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，靶材刻蝕容易出現(xiàn)大量溝道，靶材有效利用率較低。

目前對(duì)于大顆粒的解決方式主要是磁過濾及機(jī)械過濾兩種，雖然兩種過濾方式都有比較好的效果，但等離子體在傳輸過程中損耗很大，能夠到達(dá)待鍍基體表面的等離子體濃度不高于30%。

現(xiàn)階段對(duì)于弧源靶材有效利用的有效途徑主要是通過手動(dòng)調(diào)節(jié)單個(gè)磁組與靶材表面的距離，通過磁場的變化來控制弧斑的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，這種方式為手動(dòng)經(jīng)驗(yàn)性操作，存在一定的不可控性，操作繁瑣；傳統(tǒng)的陰極弧源靶材多采用靶材背面加工小于靶材直徑的外螺紋，例如靶材100mm的小圓靶通常其螺紋為80mm，螺紋直徑小于靶材一方面造成材料的浪費(fèi)成本的提高，另一方面靶材刻蝕過程中，因螺紋直徑小于靶材直徑，靶材通常使用過程中，為保護(hù)靶材螺紋連接處，刻蝕深度較小，經(jīng)常更換靶材，造成靶材的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明在于提供一種旋轉(zhuǎn)磁場陰極弧源，通過設(shè)置旋轉(zhuǎn)電磁場，實(shí)現(xiàn)電弧運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行引導(dǎo)，達(dá)到靶材表面均勻燃燒的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種旋轉(zhuǎn)磁場陰極弧源，包括可進(jìn)行弧光放電的陰極體以及磁體；所述的陰極體上固定有靶材，所述的陰極體背對(duì)靶材的一側(cè)設(shè)置有磁體，所述的磁體包括中心磁組和二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置，所述的中心磁組置于所述二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置中部；所述的二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置為三相繞制的可通過調(diào)節(jié)輸入電流的大小調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)磁場的大小的電磁線圈，可在陰極體靶面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；陰極體包括陰極座、陰極后蓋、絕緣套、基座、屏蔽環(huán)、屏蔽支撐桿，靶材通過螺紋固定在陰極座上，陰極座與陰極后蓋形成水冷腔，陰極座通過螺栓固定在基座上，并通過絕緣套實(shí)現(xiàn)電位絕緣，屏蔽支撐桿固定在基座上，屏蔽環(huán)固定在屏蔽支撐桿上，基座與真空腔室之間設(shè)置有絕緣環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)基座電位懸浮，陰極后蓋后可裝配中心磁組及二級(jí)橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置；陰極體在放電過程中，中心磁組作為穩(wěn)弧磁場，用以提升放電過程中的穩(wěn)定性。