[发明专利]一种磁路可控式真空阴极电弧离子源

说明书

本发明公开了一种磁路可控式真空阴极电弧离子源，包括电弧离子源壳体，电弧离子源壳体内安装阴极靶座、阴极靶和磁铁，且阴极靶固定于阴极靶座；电弧离子源壳体外壁安装磁轭；所述磁轭由具有顶面的圆筒形磁轭A和圆环形磁轭B组成；磁轭B装在磁轭A内部，且二者接触；磁轭A与电弧离子源壳体之间为自由公差配合，可沿电弧离子源壳体滑动。该弧源的磁轭位置可以调整，通过调整磁轭位置可以调节阴极靶面的磁场强度，并可同步优化阴极靶面的磁场位形分布。

技术领域

本发明属于真空镀膜技术领域，尤其涉及一种磁路可控式真空阴极电弧离子源。

背景技术

真空阴极电弧离子镀已成为当前工业领域物理气相沉积(PVD)镀膜的主导技术之一，广泛应用于刀具、模具、汽车零部件、小五金以及装饰品等表面耐磨、耐热、耐腐蚀防护涂层，它是在真空腔室内把金属材料作为阴极，通过与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发并离化，形成空间等离子体，把镀膜材料涂覆在工件表面，能大幅度地提高工件的性能和使用寿命。

阴极弧斑在工作时，除产生金属原子和离子外还产生金属的大颗粒，大颗粒问题是阻碍电弧离子镀技术进一步广泛深入应用的瓶颈问题。由于电弧等离子体具有良好的导电性，与磁场可作用性，为磁场控制电弧的位置、形状以及运动提供了可能。合理设计并利用磁场可以很好的控制弧斑运动，大幅度地减少液滴、减小液滴尺寸、提高涂层质量和使用寿命。当前常规的方法是在阴极电弧靶座的背面固定磁组件，或者通过机械运动方式变换磁组件的位置来控制弧斑运动。这种方式虽然可以根据靶面的烧蚀消耗，通过调整靶面与磁场组件的距离来保证靶面磁场强度的一致性，但是磁场的位形分布却难以调整变化，单一的磁场位形同样会导致弧斑在局部区域集中刻蚀，会引起靶材利用率降低，放电不均匀，产生弧电流不稳，沉积速率变化，涂层性能不一致等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁路可控式真空阴极电弧离子源，该弧源的磁轭位置可以调整，通过调整磁轭位置可以调节阴极靶面的磁场强度，并可同步优化阴极靶面的磁场位形分布。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种磁路可控式真空阴极电弧离子源，包括电弧离子源壳体，电弧离子源壳体内安装阴极靶座、阴极靶和磁铁，且阴极靶固定于阴极靶座；电弧离子源壳体外壁安装磁轭；所述磁轭由具有顶面的圆筒形磁轭A和圆环形磁轭B组成；磁轭B装在磁轭A内部，且二者接触；磁轭A与电弧离子源壳体之间为自由公差配合，可沿电弧离子源壳体滑动。

可选地，通过调节磁轭A的位置，使得磁轭A顶面外表面与阴极靶的靶面在同一水平面上。

可选地，磁轭B位置与磁铁尽量靠近。

可选地，磁轭B位置固定或可沿电弧离子源壳体滑动。

可选地，阴极靶座采用直冷冷却：阴极靶座的上表面开设有凹槽，在阴极靶座本体且位于凹槽下方开设冷水供应通道和冷水回流通道；所述凹槽内固定安装环状磁铁，环状磁铁的中心孔与冷水供应通道连通；环状磁铁与凹槽内侧壁之间留有间隙，间隙位置处的凹槽底部沿圆周均匀开设与冷水回流通道连通的多个回流孔；阴极靶通过密封圈与所述阴极靶座密封连接，从而在所述阴极靶下表面与所述环状的磁铁之间形成水冷内腔。

可选地，阴极靶座的凹槽的下方为中空结构，中空结构内安装冷却剂输送管道作为所述冷水供应通道；阴极靶座下表面开设两个开口，分别作为冷却水的入口和出口；其中入口通过所述冷却剂输送管道与环状磁铁的中心孔相连通。

可选地，所述阴极靶与所述阴极靶座之间通过固定件进行螺纹连接。

可选地，所述电弧离子源壳体上带有长度的刻度标识，用于度量磁轭A在电弧离子源壳体上的位置。

可选地，所述刻度标识的最小单元为0.5mm。

有益效果：