一种多模式调制弧源装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电弧离子镀技术关键部件阴极弧源装备领域，具体是指一种多模式调制弧源装置，包括弧头组件、引弧组件、安装板，弧头组件与引弧组件均固定在安装板上；弧头组件与安装板之间设有绝缘密封组件，弧头组件与安装板之间形成密封腔室；弧头组件包括阴极座、阴极盖，阴极座、阴极盖可拆卸安装组成阴极组件；阴极座远离阴极盖的一侧表面上设有靶材安装部，靶材安装部内连接有靶材；阴极座与阴极盖之间设有水冷内腔；阴极座及阴极盖上可分别装配不同模式的永磁体组，可有效控制靶面的磁场强度，提升弧光放电过程中弧斑的运动速度，从而可以有效的降低弧光放电过程中的大颗粒。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式调制弧源装置
本专利技术属于电弧离子镀技术关键部件阴极弧源装备领域，具体是指一种多模式调制弧源装置。
技术介绍
电弧离子镀膜技术是当今一种先进的真空镀膜技术，由于其结构简单，离化率高，入射粒子能量高，绕射性好，可实现低温沉积等一系列优点，使电弧离子镀技术得到快速发展并获得广泛应用，展示出很大的经济效益和工业应用前景。但是大颗粒的喷射造成了薄膜表面污染，导致表面的粗糙度增大而降低薄膜的光泽，对装饰及抗磨应用带来不利影响，严重影响薄膜的质量，导致镀层附着力降低并出现剥落现象，镀层严重不均匀等。但是电弧放电的特点使得大颗粒的存在成为工模具镀的阻碍，也成为阻碍电弧离子镀技术更深入广泛应用的瓶颈问题。现阶段的常规弧源并不能很好的运用到部分放电异常的材料上，例如：石墨作为一种常见的导电低摩擦材料，其是制备导电及具有一定摩擦磨损性、超硬类金刚石的基础材料，但是石墨靶材在弧光放电时，电阻温度系数为负，温度越高，电阻越低，阴阳极放电等离子体阻抗也会降低，因此，放电过程中阴极弧斑易于静止，存在着弧斑聚集，运动速度低，刻蚀坑明显的缺点；纯金属锆的氮化物及氧化物都具有较为明亮的金属光泽，是一种较为常见的装饰性、功能性（陶瓷基材料）的表面涂层材料，但是锆在弧光放电过程中异于常见靶材（铬、钛），其对放电过程中的电子通道极为敏感，放电过程中弧斑极易发生跑弧现象，造成部分绝缘件损烧。目前，应用比较多而且效果比较好的去除大颗粒的措施是磁过滤，磁过滤技术的采用，虽然有效地消除了大颗粒的污染，但由于等离子体在传输过程的损失，沉积速率也大幅度降低，目前等离子体的传输效率最高也仅有25％，导致了原材料的浪费和生产效率降低，电弧离子镀的优点就是沉积速率快，这也是该技术在工业领域广泛应用的原因之一，不能为了减少部分大颗粒而来损失这个突出的优点，这也是磁过滤技术不能工业化的重要原因。现阶段对于弧源靶材有效利用的有效途径主要是通过手动调节单个磁组与靶材表面的距离，通过磁场的变化来控制弧斑的运动区域，这种方式为手动经验性操作，存在一定的不可控性，操作繁琐；另一种有效途径为电磁线圈控制弧靶弧斑的运动，但常用的电磁线圈其输出电压及频率为不可调，大部分仅仅为某个频率下的脉冲输出，不能实现输出电压、频率的线性的无极调节。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种多模式调制弧源装置。本专利技术所采取的技术方案如下：一种多模式调制弧源装置，包括弧头组件、引弧组件、安装板，所述弧头组件与引弧组件均固定在安装板上；所述弧头组件与安装板之间设有绝缘密封组件，通过所述绝缘密封组件使弧头组件与安装板之间形成密封腔室；所述弧头组件包括阴极座、阴极盖，所述阴极座、阴极盖可拆卸安装组成阴极组件；所述阴极座远离阴极盖的一侧表面上设有靶材安装部，所述靶材安装部内连接有靶材；所述阴极座与阴极盖之间设有水冷内腔；所述阴极座与阴极盖之间设有沿环状排列的若干永磁体安装孔，所述永磁体安装孔可拆卸安装有永磁体，且所述磁铁安装孔均位于靶材投射位置的外周；所述阴极盖远离阴极座的一侧表面上可拆卸安装有永磁体安装件，所述永磁体安装件与阴极盖之间可拆卸安装有永磁体，所述永磁体安装件与阴极盖之间的永磁体位于靶材投射位置所在区域中。所述水冷内腔内设有隔板，所述隔板将所述水冷内腔分隔形成螺旋状的水道，且水道的两端均接近阴极座的中心处；所述阴极盖包括阴极盖主体以及设置在阴极盖主体远离阴极座的一侧表面的进水管和出水管，所述进水管和出水管对应水道的两端设置且阴极盖主体上设有两个通孔使进水管和出水管分别与水道的两端相连通。所述阴极盖主体远离阴极座的一侧表面设有连接套，所述进水管和出水管位于连接套的内腔，所述安装板上设有安装孔，所述连接套穿过安装孔，所述永磁体安装件套设在连接套外且位于阴极盖主体与安装板之间。所述绝缘密封组件包括绝缘板、密封环、密封套、压紧螺母；所述绝缘板、密封环同心叠加设置于阴极组件与安装板之间；所述连接套远离阴极盖主体的端部外壁设有螺纹，密封环为L形密封件，所述密封环套设在连接套外，并通过压紧螺母与连接套螺纹连接压紧密封环。还包括屏蔽组件，所述屏蔽组件包括阴极垫圈，所述阴极垫圈套设在靶材外且与阴极组件固定连接，所述阴极垫圈内侧套装靶屏蔽环，外环套装阴极屏蔽环，远离阴极组件的一侧侧面固定连接屏蔽压板，所述屏蔽压板对靶屏蔽环和阴极屏蔽环形成限位作用，所述屏蔽压板、靶屏蔽环、阴极屏蔽环均为绝缘材质制成。所述安装板设有密封腔室的一侧设有防尘罩，所述防尘罩套设在弧头组件外。所述安装板上可以可拆卸安装至少三种尺寸的电磁线圈；定义靶材半径为r1，防尘罩外径为r2；至少其中一种电磁线圈，其外径＜r1；至少其中一种电磁线圈，其内径＞r1且外径≤r2；至少其中一种电磁线圈，其内径大于r2。所述电磁线圈加载可控多波形的交变电流或线性调节可编程控制的方波电流。所述引弧组件包括驱动组件、引弧杆、引弧针、支架组件，所述支架组件连接在所述安装板相对于密封腔室的另一侧，所述驱动组件固定在支架组件上，所述引弧杆一端与支架组件连接，另一端穿过安装板连接引弧针，所述驱动组件可驱动引弧杆沿直线运动以及可驱动引弧杆旋转运动。阴极上加载直流电源或脉冲弧电源，其中脉冲弧电源具体参数为：基值电流20-100A可调、峰值电流100-1000A可调，频率1-1kHZ可调，占空比1-80%可调。本专利技术的有益效果如下：阴极座及阴极盖上可分别装配不同模式的永磁体组，可有效控制靶面的磁场强度，提升弧光放电过程中弧斑的运动速度，从而可以有效的降低弧光放电过程中的大颗粒。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为弧头组件、引弧组件安装到安装板上的结构示意图；图2为阴极组件的结构示意图；图3为图2中A-A剖视图；图4为图2中B-B剖视图；图5为阴极座的结构示意图；图6为弧头组件的剖视图；图7为图6中A的放大示意图；图8为引弧组件的结构示意图；图9为图8中A的放大示意图；图10中，（a）为导向槽的一种结构；（b）为导向槽的另一种结构；图11为图8中B的放大示意图；图12是横向放置永磁体的结构示意图（a）和磁场模拟示意图（b）；图13是中心增强磁场的结构示意图（a）和磁场模拟示意图（b）；纵向放置永磁体磁场模拟示意图；图14是弧光增强磁场的结构示意图（a）和磁场模拟示意图（b）；图15是线圈电流模式1输出示意图；图16是多组电磁线圈叠加的结构示意图；图17是纵向放置永磁体的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式调制弧源装置，其特征在于：包括弧头组件（1）、引弧组件（2）、安装板（3），所述弧头组件（1）与引弧组件（2）均固定在安装板（3）上；/n所述弧头组件（1）与安装板（3）之间设有绝缘密封组件，通过所述绝缘密封组件使弧头组件（1）与安装板（3）之间形成密封腔室；/n所述弧头组件（1）包括阴极座（11）、阴极盖（12），所述阴极座（11）、阴极盖（12）可拆卸安装组成阴极组件；所述阴极座（11）远离阴极盖（12）的一侧表面上设有靶材安装部（111），所述靶材安装部（111）内连接有靶材（15）；/n所述阴极座（11）与阴极盖（12）之间设有沿环状排列的若干永磁体安装孔（131），所述永磁体安装孔（131）可拆卸安装有永磁体，且所述磁铁安装孔（131）均位于靶材安装部（111）投射位置的外周；/n所述阴极盖（12）远离阴极座（11）的一侧表面上可拆卸安装有永磁体安装件（132），所述永磁体安装件（132）与阴极盖（12）之间可拆卸安装有永磁体，所述永磁体安装件（132）与阴极盖（12）之间的永磁体位于靶材安装部（111）投射位置所在区域中。/n

【技术特征摘要】
1.一种多模式调制弧源装置，其特征在于：包括弧头组件（1）、引弧组件（2）、安装板（3），所述弧头组件（1）与引弧组件（2）均固定在安装板（3）上；
所述弧头组件（1）与安装板（3）之间设有绝缘密封组件，通过所述绝缘密封组件使弧头组件（1）与安装板（3）之间形成密封腔室；
所述弧头组件（1）包括阴极座（11）、阴极盖（12），所述阴极座（11）、阴极盖（12）可拆卸安装组成阴极组件；所述阴极座（11）远离阴极盖（12）的一侧表面上设有靶材安装部（111），所述靶材安装部（111）内连接有靶材（15）；
所述阴极座（11）与阴极盖（12）之间设有沿环状排列的若干永磁体安装孔（131），所述永磁体安装孔（131）可拆卸安装有永磁体，且所述磁铁安装孔（131）均位于靶材安装部（111）投射位置的外周；
所述阴极盖（12）远离阴极座（11）的一侧表面上可拆卸安装有永磁体安装件（132），所述永磁体安装件（132）与阴极盖（12）之间可拆卸安装有永磁体，所述永磁体安装件（132）与阴极盖（12）之间的永磁体位于靶材安装部（111）投射位置所在区域中。


2.根据权利要求1所述的多模式调制弧源装置，其特征在于：所述阴极座（11）与阴极盖（12）之间设有水冷内腔（18）；所述水冷内腔（18）内设有隔板（181），所述隔板（181）将所述水冷内腔（18）分隔形成螺旋状的水道，且水道的两端均接近阴极座（11）的中心处；所述阴极盖（12）包括阴极盖主体（124）以及设置在阴极盖主体（124）远离阴极座（11）的一侧表面的进水管（121）和出水管（122），所述进水管（121）和出水管（122）对应水道的两端设置且阴极盖主体（124）上设有两个通孔使进水管（121）和出水管（122）分别与水道的两端相连通。


3.根据权利要求2所述的多模式调制弧源装置，其特征在于：所述阴极盖主体（124）远离阴极座（11）的一侧表面设有连接套（123），所述进水管（121）和出水管（122）位于连接套（123）的内腔，所述安装板（3）上设有安装孔，所述连接套（123）穿过安装孔，所述永磁体安装件（132）套设在连接套（123）外且位于阴极盖主体（124）与安装板（3）之间。


4.根据权利要求3所述的多模式调制弧源装置，其特征在于：所述安装板（3）上设有安装孔，所述连接套（123）穿过安装孔，所述绝缘密封组件包括绝缘板（141）、密封环（142）、密封套（143）、压紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎文昌，朱豪威，胡晓忠，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33