[發(fā)明專利]一種采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧制備的ta-C涂層及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010736219.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112030127B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎文昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C14/48
• 分類號(hào): C23C14/48;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35;C23C14/14
• 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: 朱海曉

1.一種采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)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(chǔ)層、注入層、摻雜ta-C層；

基礎(chǔ)層為采用增強(qiáng)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(diào)制脈沖高偏壓下形成注入的碳層；

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

增強(qiáng)輝光放電陰極源中設(shè)有內(nèi)凹曲面陰極和單極磁場(chǎng)；

調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧為所述調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧為利用可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的具有較大周期并可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)控的矩形波線圈電流或可任意編程直流線圈電流驅(qū)動(dòng)石墨靶弧斑運(yùn)動(dòng)并在石墨靶上施加以一定基值電流為穩(wěn)弧電流并周期性疊加瞬間調(diào)制強(qiáng)電流的脈沖弧電源；

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

調(diào)制線圈參數(shù)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(shí)現(xiàn)輸出電壓遠(yuǎn)程線性周期性調(diào)節(jié)線圈電流；

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

2.一種采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)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(fù)合物理氣相沉積裝置中，所述復(fù)合物理氣相沉積包括真空室、兩組增強(qiáng)輝光放電陰極源、兩組調(diào)制脈沖電弧石墨靶，所述待鍍基體位于真空室內(nèi)，增強(qiáng)輝光放電陰極源中設(shè)有內(nèi)凹曲面陰極和單極磁場(chǎng)；

（2）、 對(duì)真空室抽真空，通入氬氣和氫氣，進(jìn)行輝光清洗或燈絲清洗；

（3）、 通入氬氣，調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制氣壓為0.5-0.8Pa，脈沖偏壓設(shè)置為800-1200V，開(kāi)啟1組增強(qiáng)輝光放電陰極，恒流模式，進(jìn)行離子轟擊清洗；

（4）、啟動(dòng)另一組增強(qiáng)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(fù)偏壓，沉積厚度0.2-5μm，形成基礎(chǔ)層，隨后關(guān)閉增強(qiáng)輝光放電陰極源；

（5）、對(duì)真空室進(jìn)行冷卻；

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

（7）、開(kāi)啟兩組石墨靶，形成調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧放電，形成摻雜ta-C層；所述調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧為利用可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的具有較大周期并可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)控的矩形波線圈電流或可任意編程直流線圈電流驅(qū)動(dòng)石墨弧斑運(yùn)動(dòng)并在石墨靶上施加以一定基值電流為穩(wěn)弧電流并周期性疊加瞬間調(diào)制強(qiáng)電流的脈沖弧電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述增強(qiáng)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(nèi)表面為內(nèi)凹曲面；所述放電材料的截面為與內(nèi)凹曲面適配的弧形并固定在內(nèi)凹曲面上；所述絕緣磁座、永磁體組成單一極性的磁靴，設(shè)置在背板外表面；所述線圈設(shè)置在背板的兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述背板內(nèi)設(shè)有水冷流道。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)流脈沖電弧制備ta-C涂層的方法，其特征在于：所述內(nèi)凹曲面的弧長(zhǎng)大于所述放電材料的弧長(zhǎng)，所述放電材料的兩側(cè)邊設(shè)有屏蔽件，所述屏蔽件包覆放電材料側(cè)邊及內(nèi)凹曲面裸露在外的部分。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用增強(qiáng)輝光放電復(fù)合調(diào)制強(qiáng)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(duì)背板可沿周向移動(dòng)。