[发明专利]一种多功能等离子体增强涂层系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能等离子体增强涂层系统，应用于表面镀膜，属于薄膜材料与现代表面工程的等离子体气相沉积技术领域。 

背景技术

众所周知，电弧离子镀技术是利用冷场致弧光放电过程，使被镀靶材蒸发、离子化，反应沉积，形成金属氮化物或氮碳化物等化合物涂层。电弧离子镀技术，由于具有设备结构较简单，离化率高，沉积速率高，入射离子能量大，膜基结合力较高等优点，作为硬质膜涂层手段，在刀具和各种工模具上已获得愈来愈广泛的应用。然而，现有技术的电弧离子镀涂层中存在大颗粒污染，使涂层表面粗糙，孔隙率增加，涂层性能不稳定，这在一定程度上制约了电弧离子镀硬质涂层在精密工模具和高档零件上的应用。为了减少涂层表面颗粒，使涂层致密，光洁度提高，人们设计了不少对等离子体系统的改进方法。其中一种常用的较有效的方法是，在阴极靶后面设置永磁体，使在靶面产生弯曲磁场，利用此磁场分量，以增加弧斑在靶面的移动速度。但是，这种技术的弯曲磁场也将带电粒子约束在阴极靶表面附近，使之不能充分发射到涂层工件区域参与离化。 

溅射镀膜属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。真空腔中的氩离子将靶材原子溅射下来，沉积到工件上形成所需膜层。在溅射镀发展过程中，人们引入了磁控技术。在阴极靶表面建立跑道磁场，利用其控制二次电子运动，延长其在靶面附近的行程，增加与气体的碰撞几率，从而提高等离子体的密度，这样可以大大提高靶材的溅射速率，提高沉积速率。但是此封闭的环状跑道磁场也同样会将大量的带电粒子约束在阴极靶表面附近，使中性原子无法与工艺气体（例如氮气和含碳气体）产生反应，以获得基于氮化物、碳化物或者碳氮化物的涂层，导致阴极材料的大量中性原子落到正在形成的涂层表面上， 

发明内容

本发明需要解决的技术问题，即本发明的目的，是为了克服现有技术电弧离子镀涂层中存在大颗粒污染、使涂层表面粗糙、孔隙率增加、涂层性能不稳定的缺陷，提供一种多功能等离子体增强涂层系统。 

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到： 

一种多功能等离子体增强涂层系统，包括真空室和真空获得装置，结构特点是：在真空室的中央设有旋转工件台，在真空室的内腔壁设有二个相邻的阴极电 弧靶，阴极电弧靶之一带阻挡屏，在此阴极电弧靶的正对面设有辅助阳极装置，阴极电弧靶之二位于阴极电弧靶之一的相邻处；由旋转工件台、二个阴极电弧靶、一个辅助阳极装置和真空室构成旋转式电弧离子镀等离子体增强涂层系统。 

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到： 

本发明的一种实施方式是：在阴极电弧靶之一的斜对面设有磁控溅射靶，由旋转工件台、二个阴极电弧靶、磁控溅射靶、辅助阳极装置和真空室构成旋转式电弧离子镀、磁控溅射镀多功能等离子体增强涂层系统。 

进一步地，真空室呈筒状，其截面可以呈六边状、八边状、十边状或十二边状，其中有相邻的二边各设有一个凹位，阴极电弧靶之一内置在凹位之一，阴极电弧靶之二内置在凹位之二，辅助阳极装置设置在阴极电弧靶之一的正对面，磁控溅射靶设置在与辅助阳极装置相邻的下边处；阻挡屏位于阴极电弧靶之一凹位的开口处并在该开口处留有间隙。 

进一步地，真空室呈圆筒状，真空室的截面呈圆形状，在X轴上的内壁处设有凹位之一，阴极电弧靶之一内置在该凹位之一中；在凹位之一的下方设有凹位之二，阴极电弧靶之二内置在凹位之二中，辅助阳极装置设置在阴极电弧靶之一的正对面，磁控溅射靶设置在与辅助阳极装置的下边处；阻挡屏位于电弧靶一凹位的开口处并在该开口处留有间隙。 

本发明的一种实施方式是：真空室呈筒状，真空室的截面可以呈六边状、八边状、十边状或十二边状，其中有相邻的二边各设有一个凹位，阴极电弧靶之一内置在凹位之一，阴极电弧源之二内置在凹位之二，辅助阳极装置设置在阴极电弧靶之一的正对面；阻挡屏位于凹位之一的开口处并在该开口处留有间隙。 

进一步地，真空室1呈圆筒状，真空室的截面呈圆形状，在X轴上的内壁处设有凹位之一，阴极电弧靶之一内置在该凹位之一中；在凹位之一的下方设有凹位之二，阴极电弧靶之二内置在凹位之二中，辅助阳极装置设置在阴极电弧靶之一的正对面；阻挡屏位于凹位之一的开口处并在该开口处留有间隙。 

进一步地，在真空室内可以设置电加热板，旋转工作台装备有行星机构和其它一些必要的辅助设施。 

进一步地，真空获得装置由真空泵机组构成，其连接通道设置在真空室的一个侧面。 

本发明具有如下突出的有益效果;