專利名稱：材料表面離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于等離子體材料表面改性過程中的離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置。
背景技術(shù)：
離子注入與沉積工藝是等離子體材料表面改性中的兩個(gè)重要手段。在等離子體材料表面改性過程中，一般把離子注入與沉積作為相互獨(dú)立的工藝過程來實(shí)施，即只在工件上施加高壓脈沖進(jìn)行離子注入，或只在工件上施加低壓直流進(jìn)行沉積。當(dāng)只采用其中的一種工藝對(duì)材料進(jìn)行表面改性時(shí)，得到的涂層質(zhì)量并不理想，會(huì)有諸如涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度不高、涂層質(zhì)量差以及工藝效率低等缺點(diǎn)。目前，為了解決此類問題，一般采用高壓脈沖電源和低壓直流電源分離工作，使離子注入與沉積交替進(jìn)行，即先利用高壓脈沖電源進(jìn)行離子注入，再用低壓直流電源進(jìn)行沉積，或在沒有沉積偏壓的情況下用高壓脈沖電源進(jìn)行離子注入與沉積(動(dòng)態(tài)反沖注入)。先注入再沉積方法，雖然提高了結(jié)合強(qiáng)度，但效果有限。而對(duì)于反沖注入，由于注入離子的濺射效應(yīng)，大部分結(jié)合不牢的原子會(huì)被濺射掉，只有一小部分結(jié)合很好的原子殘留在基體表面或被反沖注入到工件表面以下，因此該方法的成膜速率(效率)很低。若采用動(dòng)態(tài)混合注入與沉積(邊注入邊沉積)是較為理想的加工方法，但是，由于現(xiàn)有設(shè)備的電源不能把高壓脈沖與低壓直流進(jìn)行可靠地疊加耦合，進(jìn)而為工件提供復(fù)合偏壓，因而很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用低壓直流與高壓脈沖疊加復(fù)合方式進(jìn)行離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，復(fù)合偏壓裝置由脈沖高壓模塊1、直流偏壓模塊2、脈沖變壓器3、隔離元件4及等離子體5組成，脈沖高壓模塊1與脈沖變壓器3相接，脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6一端與隔離元件4的正極相接，另一端與等離子體5內(nèi)的工件7相接；直流偏壓模塊2的一端接于脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6與隔離元件4的聯(lián)接處，另一端與隔離元件4的負(fù)極相連接；隔離元件4為高頻二極管或電容或壓敏電阻。本實(shí)用新型在高壓脈沖上疊加低壓直流，使工件在一個(gè)脈沖周期內(nèi)能同時(shí)進(jìn)行離子注入和沉積工藝，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)混合離子注入與沉積，以彌補(bǔ)在高壓脈沖空當(dāng)期間自由附著(無低壓直流時(shí))的原子大部分會(huì)被濺射掉的不足，提高工作效率，解決離子注入改性層薄的問題。同時(shí)改善工件的表面粗糙度，增強(qiáng)涂層與基體間的結(jié)合力；采用脈沖變壓器和隔離元件作為高壓脈沖模塊與直流電源模塊的有效隔離，以防止相互間的干擾和沖擊。本實(shí)用新型其電氣結(jié)構(gòu)簡單，既能使低壓直流和高壓脈沖一起工作，也能各自獨(dú)立工作，可以單獨(dú)輸出高壓脈沖或直流偏壓。對(duì)無低壓直流模塊的現(xiàn)有高壓脈沖設(shè)備只需稍加改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)。


；圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型另外隔離元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型另一種隔離元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
；高壓脈沖模塊1與脈沖變壓器3連接，脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6一端與高頻二極管4的正極相接，另一端與等離子體5的工件6相接；直流偏壓模塊2的一端接于脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6與高頻二極管4的連接處，另一端與高頻二極管4的負(fù)極相連接。
復(fù)合工作過程如下通過線性調(diào)制得到的脈沖，由脈沖變壓器3升壓后獲得高壓脈沖，，通過高頻二極管4連到等離子體5負(fù)載的工件7上；直流電源產(chǎn)生的直流電壓加在高頻二極管4兩端，并在二極管4上只有很小的壓降，避免了與高頻二極管4并聯(lián)的直流電源模塊2受到干擾或燒毀；由于高頻二極管4具有隔離直流的作用，直流電源模塊2產(chǎn)生的直流偏壓只能經(jīng)脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6加在等離子體5負(fù)載上，而脈沖變壓器3的隔離作用，使高壓脈沖電源模塊1不會(huì)受到直流偏壓的干擾，線圈的直流阻抗很低，因此直流電壓只能通過脈沖變壓器3的次級(jí)線圈6加到工件7上，從而實(shí)現(xiàn)直流電壓與高壓脈沖的疊加并施加到工件上，進(jìn)而滿足了邊注入邊沉積的動(dòng)態(tài)混合離子注入與沉積的工藝要求。高頻二極管4也可以用電容或壓敏電阻來代替。
權(quán)利要求1.一種材料表面離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置，其特征是，復(fù)合偏壓裝置由脈沖高壓模塊(1)、直流偏壓模塊(2)、脈沖變壓器(3)、隔離元件(4)及等離子體(5)組成，脈沖高壓模塊(1)與脈沖變壓器(3)相接，脈沖變壓器(3)的次級(jí)線圈(6)一端與隔離元件(4)的正極相接，另一端與等離子體(5)的工件(7)相接；直流偏壓模塊(2)的一端接于脈沖變壓器(3)的次級(jí)線圈(6)與隔離元件(4)的聯(lián)接處，另一端與隔離元件(4)的負(fù)極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料表面離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置，其特征是，隔離元件(4)為高頻二極管或電容或壓敏電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于等離子體材料表面改性過程中的離子注入及沉積的復(fù)合偏壓裝置。它是由脈沖高壓模塊、直流偏壓模塊、脈沖變壓器、隔離元件及等離子體組成，脈沖高壓模塊與脈沖變壓器相接，脈沖變壓器的次級(jí)線圈一端與隔離元件的正極相接，另一端與等離子體的工件相接；直流偏壓模塊的一端接于脈沖變壓器的次級(jí)線圈與隔離元件的聯(lián)接處，另一端與隔離元件的負(fù)極相連接。本實(shí)用新型在高壓脈沖上疊加低壓直流，使工件在一個(gè)脈沖周期內(nèi)能同時(shí)進(jìn)行離子注入和沉積工藝，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)混合離子注入與沉積，改善工件的表面粗糙度，增強(qiáng)涂層與基體間的結(jié)合力，提高工作效率。本實(shí)用新型其電氣結(jié)構(gòu)簡單，既能使低壓直流和高壓脈沖一起工作，也能各自獨(dú)立工作。
文檔編號(hào)C23C14/48GK2775070SQ20052001560
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者武洪臣, 張華芳, 馬國佳, 彭麗平, 蔣艷莉 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所