一种配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110423988A(43)申请公布日2019.11.08(21)申请号201910798622.6(22)申请日2019.08.27(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号申请人沈阳乐贝真空技术有限公司(72)发明人赵彦辉刘忠海王海于宝海王英智刘洋(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置(57)摘要本发明属于材料表面改性领域，涉及一种配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置。在电弧离子镀设备上部中心的法兰位置处接一根或两根以上辅助阳极棒，辅助阳极棒通过绝缘块与法兰绝缘，辅助阳极棒由紫铜制作，采用空心水冷，辅助阳极棒接辅助阳极电源正极，辅助阳极电源负极接真空室外壁。在镀膜过程中，真空室内产生的电子在辅助阳极电场力的作用下发生迁徙，在迁徙过程中将气体分子电离，极大提高真空室内的等离子体密度，可有效提高镀膜沉积效率和薄膜致密度。本发明不仅适用于工业广泛应用的电弧离子镀设备，而且对于离化率较高的各种离子镀及高功率脉冲磁控溅射等技术同样适用，可有效提高其等离子体密度。CN110423988ACN110423988A权利要求书1/2页1.一种配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，在电弧离子镀设备的中心位置设置辅助阳极棒，辅助阳极棒通过绝缘块与法兰绝缘，绝缘块与法兰之间、辅助阳极棒与绝缘块之间分别通过密封胶圈进行密封，辅助阳极棒采用空心水冷结构，辅助阳极棒接辅助阳极电源正极，辅助阳极电源负极接真空室外壁；工件转架的一端设置工件转架台，基体偏压电源的负极与工件转架台连接；在真空室的侧壁上，设置与工件转架上的工件相对应的弧源靶材。2.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，辅助阳极棒设置于立式电弧离子镀设备上部的中心位置，辅助阳极棒通过立式电弧离子镀设备的上部中心法兰处进行固定。3.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，辅助阳极棒设置于卧式电弧离子镀设备的中心位置，辅助阳极棒通过卧式电弧离子镀设备的左端或右端中心法兰处进行固定。4.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，辅助阳极棒的具体位置是固定于立式电弧离子镀设备上部中心的法兰端面，辅助阳极棒上部伸出法兰端面，并在辅助阳极棒的伸出部分设置接线柱与辅助阳极电源正极连接，辅助阳极棒下部伸入到真空室内，辅助阳极棒的底部与工件转架台距离50～150mm，辅助阳极棒的直径在30～200mm范围内。5.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，辅助阳极棒的具体位置是固定于卧式电弧离子镀设备的左端或右端中心法兰端面，辅助阳极棒伸出中心法兰端面，并在辅助阳极棒伸出法兰端面的一侧设置接线柱与辅助阳极电源正极连接，辅助阳极棒的另一侧伸入到真空室内，辅助阳极棒的另一侧尾部与工件转架台距离50～150mm，辅助阳极棒的直径在30～200mm范围内。6.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，工件分组对称设置于工件转架上，每组工件分层均匀排布。7.按照权利要求1所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，辅助阳极棒采用紫铜材料，或者采用导热及导电效果较好的无磁不锈钢材料。8.一种权利要求1至7之一所述的配置中心辅助阳极的电弧离子镀膜装置，其特征在于，该装置的使用方法如下：(1)将工件研磨并经镜面抛光，后在无水酒精中超声清洗10～30分钟，热风吹干后置于工件转架上；(2)抽真空至真空室内真空度达到6×10-4Pa～1×10-2Pa时，通氩气、气压控制在0.2～1Pa之间；(3)开启弧光增强辉光放电离子刻蚀源，通过基体偏压电源对工件加负偏压-10V～-1000V范围，且偏压渐进式增加，对工件进行辉光清洗30～120分钟；(4)调整Ar气流量，使真空室内气压调整为0.2～1.0Pa，同时开启弧源靶材，通过钛弧对工件沉积Ti过渡层1～5分钟；(5)通过基体偏压电源调整基体偏压为-20～-600V范围，通氮气，调整气压为0.1～4.0Pa，同时开启辅助阳极电源，电源电压调整为10～180V，沉积TiN层，沉积时间为20～180分钟；2CN110423988A权利要求书2/2页(6)沉积结束后，关闭基体偏压，关闭钛弧电源开关，关闭辅助阳极电源，停止气体通入，继续抽真空至工件随炉冷却至100℃以下，打开真空室，取出工件，镀膜过程结束。3CN