[发明专利]一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置及方法

权利要求书

1.一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置，其特征在于，所述装置为同心环式遮挡装置，包括第一同心环和第二同心环，所述第一同心环包括第一外环和第一内环，所述第二同心环包括第二外环和第二内环；所述第一外环、第一内环、第二外环和第二内环，在垂直PS-PVD射流方向表面上的投影相互连接，相互没有空隙，所述第一外环、第一内环和第二外环、第二内环在沿着方向PS-PVD射流方向上错位交互排列，即第一外环与第二外环、第二外环与第一内环、第一内环与第二内环之间均留有间隙；第二内环的内部为中空，没有遮挡；

第二内环的内部中空区域的直径，为等离子射流截面直径的1/3~1/2；

各同心环的宽度关系为：第二内环＜第一内环＜第二外环＜第一外环；

所述第一同心环和第二同心环与最外侧的连接部件装配在一起，并通过连接部件安装到整体装置上；遮挡装置最外侧连接部件的宽度大于等于等离子射流的直径。

2.根据权利要求1所述的一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置，其特征在于，所述同心环式遮挡装置为圆形同心环、椭圆形同心环、方形同心环或者与其他等离子射流轮廓形状相同的同心环式装置。

3.根据权利要求1所述的一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置，其特征在于，所述同心环式遮挡装置固定于等离子喷枪前部，且随等离子喷枪一起移动。

4.根据权利要求3所述的一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置，其特征在于，所述同心环式遮挡装置距离喷枪出口端面距离大于等于200mm。

5.根据权利要求4所述的一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的装置，其特征在于，所述遮挡装置距离喷枪出口端面距离为200~600m。

6.带有权利要求1-5任一项所述装置的PS-PVD设备，其特征在于，包括机械手、等离子喷枪、同心环式遮挡装置、工件和样品台，所述机械手前端夹持等离子喷枪，所述同心环式遮挡装置固定于等离子喷枪前部，且随等离子喷枪一起移动，所述工件位于样品台上。

7.一种提高PS-PVD沉积过程中气相比例的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）打开PS-PVD设备真空室，在等离子喷枪前端装配权利要求1-6任一项所述的同心环式遮挡装置，同心环式遮挡装置距喷枪出口端面距离为200~600mm；

（2）启动PS-PVD设备，装卡喷涂工件至样品台，关闭真空室；

（3）抽真空，调整喷枪喷涂功率和调控喷涂电流；

（4）运行点枪程序，打开工作气体阀门，引弧，待电弧稳定后，逐步调整气体流量到指定气体流量；

（5）对工件进行预热，调整工件转速，探测工件基体温度，直至基体温度达到要求；

（6）打开装有喷涂粉末的送粉器，调控送粉速率，送粉载气Ar气流量，喷涂距离，开始沉积热障涂层；在射流中心位置，基本由气相粒子组成的射流通过第二内环的内部的中空位置无障碍通过，在靠近射流边缘的位置，同心环式遮挡装置对射流中的液相和固相粒子进行遮挡，气相粒子穿过各同心环之间的间隙，保证沉积过程中始终为气相沉积；

（7）制备结束，停止送粉，灭电弧，待真空室冷却，泄真空，取出工件，得到气相沉积为主的准柱状结构陶瓷涂层。