[發(fā)明專利]一種配置熱絲的電弧離子鍍膜裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910797925.6
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110468379A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙彥輝;劉忠海;王海;于寶海;王英智;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所;沈陽樂貝真空技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02
• 代理公司: 21234 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張志偉<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明屬于材料表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種配置熱絲的電弧離子鍍膜裝置。在設(shè)備真空室的側(cè)壁處相對設(shè)置熱絲接線柱，每個熱絲接線柱的一端通過真空室側(cè)壁伸入真空室內(nèi)，每個熱絲接線柱穿設(shè)固定于真空室側(cè)壁的一個熱絲絕緣塊上，每個熱絲接線柱的另一端露在真空室外側(cè)；相對設(shè)置的兩個熱絲接線柱露出真空室外壁的一端，分別通過導(dǎo)線接熱絲電源的正極與負(fù)極，相對設(shè)置的兩個熱絲接線柱伸至真空室內(nèi)的一端通過熱絲連接，形成一組熱絲發(fā)射熱電子結(jié)構(gòu)。在鍍膜過程中，通過給熱絲通電，使其發(fā)射熱電子，熱電子在遷徙過程中通過與氣體分子或金屬原子發(fā)生碰撞，使其發(fā)生電離，從而提高真空室內(nèi)的等離子體密度，提高薄膜致密化程度及其沉積速率。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于材料表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種配置熱絲的電弧離子鍍膜裝置。

背景技術(shù)：

電弧離子鍍技術(shù)由于其具有離化率高、沉積效率快、繞鍍性好等優(yōu)點，已在工、模具表面強(qiáng)化等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，大大提高了這些工件的性能及使役壽命。但對于普通的生產(chǎn)型工業(yè)電弧離子鍍設(shè)備而言，對于工件表面的鍍膜沉積速率大多在1～3微米/小時范圍內(nèi)，這對于普通的鉆頭、銑刀等工具可滿足要求，但對于磨損嚴(yán)重且承載較大的工件而言，如：汽車用活塞環(huán)等，一般需要沉積20微米厚的CrN涂層，這就使得需要的鍍膜時間延長到6小時以上，使得鍍膜效率明顯降低。

為了提高鍍膜沉積效率，人們往往采用磁場來增加等離子體密度的方法。中國專利公開號CN103540900A(一種磁控電弧離子鍍復(fù)合沉積工藝及沉積裝置)提出在電弧離子鍍裝置中設(shè)置兩套磁場發(fā)生裝置，一套置于靶材后面，稱為弧斑約束磁場發(fā)生裝置，可加速弧斑運動速度；另一套磁場發(fā)生裝置置于真空室外的等離子體傳輸通道外側(cè)，可對等離子體進(jìn)行聚焦，從而最終提高沉積效率，但是該方法需要專用的磁場發(fā)生裝置及電源。

中國專利公開號CN203174194U(一種多功能等離子體增強(qiáng)涂層系統(tǒng))公開在靶材的正對面真空室壁上設(shè)置輔助陽極裝置，使得鍍膜過程中離化率提高，薄膜致密性提高，沉積效率有所改善。但需要指出的是，由于輔助陽極并非對稱設(shè)置，這使得真空室內(nèi)的電子運動路徑往往從弧源一端運動到真空室的另一端，很有可能造成真空腔體內(nèi)的等離子體密度分布不均勻，勢必會對鍍膜質(zhì)量有影響。

也有中國專利公開號CN106801216A(一種電弧離子鍍沉積高質(zhì)量精密涂層的設(shè)備和方法)提出了一種電弧離子鍍沉積高質(zhì)量精密涂層的設(shè)備和方法，其中包含了在真空室壁上設(shè)置熱絲，熱絲與熱絲電源連接，且在其使用時主要用在鍍膜前的濺射清洗中。中國專利公開號CN104561909A(一種離子滲氮及電弧離子鍍膜的復(fù)合改性設(shè)備及方法)提出了一種離子滲氮及電弧離子鍍膜的復(fù)合改性設(shè)備及方法，在真空室壁上也設(shè)置了熱絲裝置，并指出熱絲裝置的負(fù)極與直流電源負(fù)極相連，直流電源正極與真空腔室相連，并且將熱絲裝置用于等離子體滲氮過程中。以上兩個中國專利盡管涉及了熱絲裝置，但明顯并未用于鍍膜過程，對鍍膜過程中的等離子體密度無明顯影響。

因此，如何有效提高真空室內(nèi)的等離子體密度并使其均勻分布，在保證鍍膜質(zhì)量的同時有效提高薄膜沉積速率仍是目前需要解決的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種配置熱絲的電弧離子鍍膜裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的鍍膜速率低等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種配置熱絲的電弧離子鍍膜裝置，在設(shè)備真空室的側(cè)壁處相對設(shè)置熱絲接線柱，每個熱絲接線柱的一端通過真空室側(cè)壁伸入真空室內(nèi)，每個熱絲接線柱穿設(shè)固定于真空室側(cè)壁的一個熱絲絕緣塊上，每個熱絲接線柱的另一端露在真空室外側(cè)；相對設(shè)置的兩個熱絲接線柱露出真空室外壁的一端，分別通過導(dǎo)線接熱絲電源的正極與負(fù)極，相對設(shè)置的兩個熱絲接線柱伸至真空室內(nèi)的一端通過熱絲連接，形成一組熱絲發(fā)射熱電子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對稱分布；

工件轉(zhuǎn)架臺位于真空室內(nèi)的底部，工件轉(zhuǎn)架臺上對稱設(shè)置工件轉(zhuǎn)架，基體偏壓電源的負(fù)極與工件轉(zhuǎn)架臺連接，基體偏壓電源的正極接真空室外壁并接地；在真空室的內(nèi)壁上，設(shè)置與工件轉(zhuǎn)架上的工件相對應(yīng)的弧源靶材。