[發明專利]一種采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備的ta-C涂層及制備方法

有效

• 申請號: 202010736219.3
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112030127B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 郎文昌
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35;C23C14/14
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 朱海曉

1.一種采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備的ta-C涂層，其特征在于：包括依次連接的基礎層、注入層、摻雜ta-C層；

基礎層為采用增強輝光放電陰極源形成的純金屬層或化合物層；

注入層為利用脈沖弧源石墨靶放電，在調制脈沖高偏壓下形成注入的碳層；

摻雜ta-C層為以增強輝光放電陰極源提供摻雜金屬，同時采用調制強流脈沖電弧在石墨靶上弧光放電產生的離化的碳離子形成的摻雜的無氫四面體非晶碳層；

增強輝光放電陰極源中設有內凹曲面陰極和單極磁場；

調制強流脈沖電弧為所述調制強流脈沖電弧為利用可遠程調節的具有較大周期并可實現線性調控的矩形波線圈電流或可任意編程直流線圈電流驅動石墨靶弧斑運動并在石墨靶上施加以一定基值電流為穩弧電流并周期性疊加瞬間調制強電流的脈沖弧電源；

脈沖弧電源參數為：基值電流20-50A，瞬間強流為100-1000A，頻率為1-1kHz，占空比1%-80%；

調制線圈參數為模式①或模式②；

模式①為頻率為0.01-50Hz，電壓為±20V，占空比0-80%，每組電壓的變化周期為1-30min的可實現輸出電壓遠程線性周期性調節線圈電流；

模式②為可周期性運行的任意電壓程序，周期內可任意設置每一段的電壓幅值和運行時間，通過設置不同的電壓幅值和運行時間形成一組程序流，該程序流可周期性運行；電壓設置范圍為-60V—+60V，運行時間精度為0.001s；每組周期內可編程命令段為0—1000段。

2.一種采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）、將待鍍基體放入復合物理氣相沉積裝置中，所述復合物理氣相沉積包括真空室、兩組增強輝光放電陰極源、兩組調制脈沖電弧石墨靶，所述待鍍基體位于真空室內，增強輝光放電陰極源中設有內凹曲面陰極和單極磁場；

（2）、 對真空室抽真空，通入氬氣和氫氣，進行輝光清洗或燈絲清洗；

（3）、 通入氬氣，調節節流閥控制氣壓為0.5-0.8Pa，脈沖偏壓設置為800-1200V，開啟1組增強輝光放電陰極，恒流模式，進行離子轟擊清洗；

（4）、啟動另一組增強輝光放電陰極源，兩組一起工作，其工藝氣體為氬氣，氣壓為0.1-5.0Pa，陰極源恒流模式，電流10-20A，待鍍基體表面施加40-500V的負偏壓，沉積厚度0.2-5μm，形成基礎層，隨后關閉增強輝光放電陰極源；

（5）、對真空室進行冷卻；

（6）、開啟兩組調制脈沖電弧石墨靶，石墨靶上施加以一定基值電流為穩弧電流并周期性疊加瞬間調制強電流的脈沖弧電源，工件上施加調制脈沖高偏壓形成注入層，待鍍基體表面施加800-4000V的負偏壓；

（7）、開啟兩組石墨靶，形成調制強流脈沖電弧放電，形成摻雜ta-C層；所述調制強流脈沖電弧為利用可遠程調節的具有較大周期并可實現線性調控的矩形波線圈電流或可任意編程直流線圈電流驅動石墨弧斑運動并在石墨靶上施加以一定基值電流為穩弧電流并周期性疊加瞬間調制強電流的脈沖弧電源。

3.根據權利要求2所述的采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述增強輝光放電陰極源包括絕緣磁座、永磁體、背板、放電材料、線圈；所述背板的內表面為內凹曲面；所述放電材料的截面為與內凹曲面適配的弧形并固定在內凹曲面上；所述絕緣磁座、永磁體組成單一極性的磁靴，設置在背板外表面；所述線圈設置在背板的兩側。

4.根據權利要求3所述的采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述背板內設有水冷流道。

5.根據權利要求3所述的采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述內凹曲面的弧長大于所述放電材料的弧長，所述放電材料的兩側邊設有屏蔽件，所述屏蔽件包覆放電材料側邊及內凹曲面裸露在外的部分。

6.根據權利要求3所述的采用增強輝光放電復合調制強流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述背板為弧形，所述絕緣磁座、永磁體組成的磁靴相對背板可沿周向移動。