[发明专利]传输方向可调式的多级磁场电弧离子镀方法

说明书

传输方向可调式的多级磁场电弧离子镀方法，属于材料表面处理技术领域，本发明为解决低熔点的纯金属或多元合金材料和非金属材料（比如石墨）在电弧离子镀中的大颗粒问题和低熔点靶材使用局限，拓展电弧离子镀靶材使用范围和薄膜制备的领域。本发明方法包括：一、将待镀膜的工件置于真空室内的样品台上，接通相关电源；二、薄膜沉积：待真空室内的真空度小于10^‑2Pa时，通入工作气体并调整气压，开启镀膜电源，偏压电源，通过多级磁场直管磁过滤装置消除大颗粒缺陷和保证电弧等离子体的传输效率，再利用传输方向可调式磁场装置保证电弧等离子体可以到达真空室内任意位置的基体表面，设置所需工艺参数，进行薄膜沉积。

技术领域

本发明涉及传输方向可调式的多级磁场电弧离子镀方法，属于材料表面处理技术领域。

背景技术

电弧离子镀技术可以获得包括碳离子在内的几乎所有金属离子，同时以高离化率、绕射性好、膜基结合力好、涂层质量好、沉积效率高和设备操作简便等优点而受到重视，是目前在工业中得到广泛应用的物理气相沉积制备技术之一。其不仅可以用于制备金属防护涂层，还可以通过工艺方法的调节，实现氮化物、碳化物等高温陶瓷涂层的制备，同时在功能薄膜领域也有应用。即使对于形状非规则的零部件，电弧离子镀也可以实现薄膜的快速沉积，甚至也作为纳米多层和超晶格薄膜制备方法（Tay B K, Zhao Z W, Chua D H C.Review of metal oxide films deposited by filtered cathodic vacuum arctechnique [J]. Mater Sci Eng R, 2006, 52(1-3): 1-48.）。但是在电弧离子镀制备薄膜的过程中，由于弧斑电流密度高达2.5~5×10¹⁰A/m²，引起靶材表面的弧斑位置处出现熔融的液态金属，在局部等离子体压力的作用下以液滴的形式喷溅出来，附着在薄膜表面或镶嵌在薄膜中形成“大颗粒”（Macroparticles）缺陷（Boxman R L, Goldsmith S.Macroparticle contamination in cathodic arc coatings: generation, transportand control [J]. Surf Coat Tech, 1992, 52(1): 39-50.）。就像PM2.5对空气质量的污染一样，相对于厚度级别为微米或亚微米的薄膜，尺寸在0.1-10微米的大颗粒缺陷对薄膜的质量和性能有着严重的危害。随着薄膜材料和薄膜技术应用的日益广泛，大颗粒缺陷问题的解决与否成为电弧离子镀方法进一步发展的瓶颈，严重制约了其在新一代薄膜材料制备中的应用。