[发明专利]一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法

说明书

本发明公开了一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法，涉及等离子体辅助电子束物理气相沉积领域，包括以下步骤，A：基材处理，B：反应腔处理，C：生成涂层，D：第一次镀膜处理，E：第二次镀膜处理，F：后处理。本发明可以在电子束物理气相沉积过程中获得较高的等离子体密度，并可适用于电子束蒸发的各类材料，因此涂层的沉积速率、基板电流密度、沉积粒子能量均可分别调整，熔化态的热电子发射密度和发射面积大大增加，有利于提高离化率，具有极低的蒸发速率，避免了对涂层的污染，损耗极小，可实现长时间稳定工作，实现涂层的高速沉积，可以通过控制蒸发功率实现涂层的成分化。

技术领域

本发明涉及等离子体辅助电子束物理气相沉积领域，特别涉及一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法。

背景技术

目前，采用防护涂层对电子产品进行防护，是提高电子产品使用寿命的有效方法，获得防护涂层通常有两种方法，液相法和气相法，但液相方法会产生废水、废气和废液，使用的溶剂会对电子器件基板本身产生一定损伤，电子束物理气相沉积是利用电子束作为热源轰击待蒸发材料，使其蒸发成气相，并在基材上沉积成膜的工艺，该方法的最主要优点是热量集中，蒸发材料广泛，沉积速度快，当使用水冷铜坩埚时，可以避免坩埚材料与待蒸发物之间发生反应，目前，数百千瓦的电子枪已经广泛的应用于工业镀膜生产中，采用电子束物理气相沉积在较低基板温度下获得高质量致密涂层的关键前提是提高涂层沉积过程的离化率，即在沉积过程中引入等离子体，现有的等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法获得的等离子体密度较低，导致离化率较低，稳定性较低，污染较严重，涂层沉积速度较缓慢。

因此，发明一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法，解决了现有的方法获得的等离子体密度较低，导致离化率较低，稳定性较低，污染较严重和涂层沉积速度较缓慢问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种等离子体辅助电子束物理气相沉积制备PVD防护涂层的方法，包括以下步骤：

A：基材处理：对基材表面进行抛光处理，然后去除抛光处理后的基材表面油污，再对除去油污后的基材进行脱水处理，最后对脱水处理的基材表面进行喷砂粗化处理；

B：反应腔处理：在腔体中设置至少两个坩埚，其中至少一个坩埚放置待蒸发物，至少一个坩埚放置金属铌，另外设置至少两个电子枪，将经喷砂粗化处理后的基材放置于真空阴极电弧沉积设备的反应腔内，对反应腔室连续抽真空，将反应腔室的真空度抽到10～200毫托，并通入惰性气体He、Ar或He和Ar混合气体；

C：生成涂层：开启运动机构，使基材在反应腔室内产生运动，通入单体蒸汽到反应腔室内，至真空度为30～300毫托，电子枪轰击至少两个坩埚，实现蒸发物和金属铌的熔化，开启等离子体放电，金属铌熔化后发射大量热电子并在阳极吸引下加速运动与蒸发物的蒸气碰撞实现离化，形成高密度的等离子体并进行化学气相沉积在基板上形成涂层；

D：第一次镀膜处理：调节真空室的真空度为0.1～0.5Pa,采用纯镍材质的阴极电弧对表面活化的基材进行镀膜处理，处理过程中真空室的温度为150～350℃，对基材施加的电压为-50～-350V，其中镀膜处理中的阴极电弧电流为45～75A，镀膜时间为30～90min；

E：第二次镀膜处理：调节真空室的真空度为0.1～0.5Pa，采用纯银材质的阴极电弧对表面活化的基材再次进行镀膜处理，处理过程中真空室的温度为150～350℃，对基材施加的电压为-50～-350V，其中镀膜处理中的阴极电弧电流为45～75A，镀膜时间为30～90min；