[实用新型]一种磁场辅助阴极引弧装置

说明书

本发明涉及一种磁场辅助阴极引弧装置，包括引弧电极，包括有环形内侧面；引弧针，设置有若干个，若干引弧针均设置在所述引弧电极环形内侧面上；阴极靶，所述阴极靶包括圆台段，所述阴极靶设置在所述引弧电极内侧，且与所述引弧电极间隔设置，所述圆台段包括第一端面和第二端面，第一端面面积大于第二端面面积；所述引弧针端部与所述阴极靶接触；聚焦线圈，设置在所述引弧电极外围，所述聚焦线圈轴向与所述圆台段轴向平行或同轴；偏转线圈，用于调控电弧离子偏转路径；该装置或方法能够控制弧斑运动轨迹、减少大颗粒形成。

技术领域

本发明涉及一种引弧装置，尤其涉及一种磁场辅助阴极引弧装置。

背景技术

随着科学技术水平的不断提高，对材料表面性能的要求越来越高，材料表面改性技术也随之受到越来越多的关注。

作为物理气相沉积技术之一，阴极电弧离子镀技术是结合真空蒸镀技术和溅射镀技术发展而来的一种真空镀膜技术。该技术在1981年进入工业应用阶段。在随后的几十年中，该技术在研究中不断突飞猛进。

阴极电弧离子镀技术基于电弧放电原理，在靶材表面局部发生电弧放电，使靶材微区熔化，激发出靶材等离子体，最终运动到基体表面，沉积生长成膜。由于该技术结构相对简单，靶材的离化率高，绕射性能好，制备膜层致密度高，电弧源可以在设备上任意放置，镀膜区域大，因而广泛应用于装饰镀领域以及刀具涂层等机械加工行业。

传统的电弧离子镀依然存在着问题，最主要的就是大颗粒污染，当靶材表面连续电弧放电时，形成熔化微区，激发的等离子体中不可避免地含有大颗粒，大颗粒的沉积导致涂层质量下降。在相对粗糙的加工精度下，可以容忍大颗粒的存在，比如简单的冶金学涂层或者工具涂层，但宏观大颗粒的存在使得该技术在高质量薄膜，尤其是纳米级薄膜上的应用严重受限。

针对最严重的宏观大颗粒污染问题，研究者们进行了大量的研究工作，利用不同的宏观颗粒过滤器来消除或减少大颗粒的影响，应用最广泛的过滤器是磁过滤装置，配合改变基体偏压波形等手段来解决问题。磁过滤装置原理是通过励磁线圈在管道内形成轴向磁场，在弯转的轴向磁场中运动的等离子体，沿着轴向弯转的磁力线走了一条弯曲的路线，而大液滴由于带电量小、质量大，在磁场中依旧沿直线路径运动，因此在磁过滤器之中被分离出来，打在过滤器内壁上，磁过滤器起了过滤与传输的双重作用。

现有的电弧离子镀改进技术依然存在不足，增加了磁过滤装置后，虽然大颗粒污染得到控制，但对等离子体的过滤将导致等离子体密度的降低，尤其是封闭弯管型过滤结构，导致薄膜沉积速率大幅降低，并使得大尺寸工件镀膜均匀性差，影响生产效率。同时加装的封闭式磁过滤腔体，进一步增加了设备的复杂程度，扩大了设备体积，提高了设备的制造成本，在使用过程中，磁过滤管道内不可避免地沉积有颗粒物，需要定期进行维护，提高了设备的维护难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够制备高质量、没有大颗粒涂层的阴极电弧镀膜装置，基于上述目的，本发明提供了一种磁场辅助阴极引弧装置，该装置能够控制弧斑运动轨迹、减少大颗粒形成。

本发明所采取的技术方案为：一种磁场辅助阴极引弧装置，包括

引弧电极，包括环形内侧面；

引弧针，设置有若干个，若干引弧针均设置在所述引弧电极环形内侧面上；

阴极靶，所述阴极靶包括圆台段，所述阴极靶设置在所述引弧电极内侧，且与所述引弧电极间隔设置；所述阴极靶竖直放置，所述圆台段的轴垂直水平方向，所述圆台段包括第一端面和第二端面，所述第一端面面积大于第二端面面积，所述圆台段的第二端面向下；

聚焦线圈，聚焦线圈设置在所述引弧电极外围，所述聚焦线圈轴向与所述圆台段轴向平行或同轴；

所述引弧针端部与所述阴极靶接触；

电源，电连接引弧电极，以向阴极靶提供放电电流。