一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，涉及離子鍍膜設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括真空腔體，在真空腔體的中心設(shè)置工件架，在工件架四周、于真空腔體每側(cè)的壁面上分別依次間隔設(shè)置第一電弧靶和第二電弧靶；第一電弧靶包括若干個由上至下均布的單一金屬靶材；第二電弧靶包括若干個由上至下均布的多元元素靶材；每相鄰的第一電弧靶與第二電弧靶上的單一金屬靶材和多元元素靶材之間分別呈螺旋布置；全數(shù)的單一金屬靶材和全數(shù)的多元元素靶材在高度方向上由上至下分別間隔布置且之間距離相等。本發(fā)明同一爐次制備出多層結(jié)構(gòu)的PVD硬質(zhì)鍍層，且制備出的PVD鍍層的元素含量基本一致，厚度均勻性和鍍層成分均勻性得到了保障。
【專利說明】一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子鍍膜設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]最新一代的活塞環(huán)鍍層是按物理氣相沉積法(PVD)電弧離子鍍制造的。電弧離子鍍技術(shù)，由于具有設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，陰極電弧靶既是陰極材料的蒸發(fā)源，又是離子源；離化率高，沉積速率高；入射離子能量大，膜/基結(jié)合力高，涂層質(zhì)量好等優(yōu)點，在活塞環(huán)行業(yè)上已獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。為了提高活塞系統(tǒng)的效率和壽命，高硬度耐磨減摩涂層逐漸被廣泛采用，要求在單一高硬度耐磨鍍層的基礎(chǔ)上，通過添加合適的多元元素，降低鍍層的摩擦系數(shù)，同時提高耐磨性能，降低鍍層應(yīng)力，提高鍍層的結(jié)合力，增加鍍層的沉積厚度。
[0003]為了實現(xiàn)制備這一復(fù)合成分的PVD硬質(zhì)鍍層，現(xiàn)行鍍膜設(shè)備普遍采用的陰極弧源系統(tǒng)是各個圓形陰極弧源在高度方向上均勻分布，且相鄰壁面電弧靶呈現(xiàn)對稱分布。雖然按此結(jié)構(gòu)鍍膜設(shè)備，在不同的弧源位置安置不同材料成分的靶材，也能制備出多元復(fù)合鍍層，但因為在電弧靶位置布局設(shè)計上的限制，其在涂層成分均勻性方面均不能達到理想狀態(tài)，比如:其制備的涂層要么是只能保持一種成分，無法制備多層不同元素成分的涂層，要么就是其涂層成分含量不均勻，不同位置的涂層其各元素成分含量具有較大的散差，無法保證涂層具有一致的性能特征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于針對以上問題，提供一種既可以制備多層多元復(fù)合硬質(zhì)PVD鍍層，又能保證鍍層成分含量均勻的多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明包括真空腔體，在真空腔體的中心設(shè)置工件架，在工件架四周、于真空腔體每側(cè)的壁面上分別依次間隔設(shè)置第一電弧靶和第二電弧靶；所述第一電弧靶包括若干個由上至下均布的單一金屬靶材；所述第二電弧靶包括若干個由上至下均布的多元元素靶材；每相鄰的第一電弧靶與第二電弧靶上的單一金屬靶材和多元元素靶材之間分別呈螺旋布置；全數(shù)的單一金屬靶材和全數(shù)的多元元素靶材在高度方向上由上至下分別間隔布置且之間距離相等。
[0006]本發(fā)明所述的多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶位置布局，可實現(xiàn)達到以下有益的技術(shù)效果:
(1)采用本發(fā)明所述的電弧靶位置布局的多弧離子鍍設(shè)備，鍍膜過程中一定真空度條件下通入N2，單獨點燃其中的單一元素Cr靶材，可制備出CrN鍍層；CrN鍍層結(jié)束后，再同時點燃單一元素Cr靶材和多元元素靶材CrMe，則可制備在CrN鍍層基礎(chǔ)上制備多元復(fù)合Cr (Me) N鍍層，實現(xiàn)同一爐次制備出多層結(jié)構(gòu)的PVD硬質(zhì)鍍層；
(2)采用本發(fā)明所述的電弧靶位置布局的多弧離子鍍設(shè)備，其單一金屬靶材與多元元素靶材在高度方向間隔分布，所有電弧靶在高度方向上又保持均勻分布。這樣的電弧靶位置布局，保證了單一元素靶材和多元元素靶材在高度方向上均呈現(xiàn)均勻分布，由此制備出的PVD鍍層的元素含量基本一致，厚度均勻性和鍍層成分均勻性得到了保障。
[0007]本發(fā)明所述第一電弧靶和第二電弧靶的總數(shù)為3飛組。
[0008]本發(fā)明所述單一金屬靶材的個數(shù)為2?4個。
[0009]本發(fā)明所述多元元素靶材的個數(shù)為2?4個。
[0010]本發(fā)明所述單一金屬祀材為Cr。
[0011]本發(fā)明所述多元元素靶材為CrAl、CrMo、CrW、CrB、CrSi或CrTi。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為第一電弧靶和第二電弧靶的正面布局圖。

【具體實施方式】
[0014]如圖1、2所示，包括真空腔體I，在真空腔體I的中心設(shè)置工件架2，在工件架2四周、于真空腔體I每側(cè)的壁面上分別依次間隔設(shè)置第一電弧靶3、第二電弧靶4、第三電弧靶
5、第四電弧靶6 ;所述第一電弧靶3包括三個Cr靶材7 ;所述第二電弧靶4包括三個CrAl靶材8 ;所述第三電弧靶5包括兩個Cr靶材7 ;所述第四電弧靶6包括兩個CrAl靶材8 ;第一電弧靶3、第二電弧靶4、第三電弧靶5、第四電弧靶6上的各靶材間距相等。
[0015]第一電弧靶3和第二電弧靶4、第二電弧靶4和第三電弧靶5、第三電弧靶5和第四電弧靶6、第四電弧靶6和第一電弧靶3上的Cr靶材7和CrAl靶材8之間分別呈螺旋布置；全數(shù)的Cr靶材7和CrAl靶材8在高度方向上由上至下分別間隔布置且之間距離相等。
[0016]當(dāng)在N2氣氛制備PVD鍍層，僅開啟點燃第一電弧靶3和第三電弧靶5，則所鍍鍍層為CrN ;同時，第一電弧靶3和第三電弧靶5的五個Cr靶材7在高度方向上呈現(xiàn)均勻分布，保證了欲鍍工件所鍍CrN鍍層的厚度均勻性。
[0017]當(dāng)CrN鍍層厚度達到工藝預(yù)期后，再開啟點燃第二電弧靶4和第四電弧靶6，四組電弧靶同時工作，則所鍍鍍層為CrAlN鍍層；同時，第二電弧靶4和第四電弧靶6的五只多元元素CrAl靶材8，以及所有靶材在高度方向上呈現(xiàn)均勻分布，保證了欲鍍工件所鍍鍍層CrAlN的厚度均勻性，考慮到配置Cr靶材7的電弧靶和配置CrAl靶材8的電弧靶之間間隔分布，同時也保證了 CrAlN鍍層中Al元素含量的均勻分布。由此，實現(xiàn)了制備多層多元鍍層的工藝方案，且保證厚度均勻性、成分均勻性良好。
[0018]當(dāng)然，以上圖示僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非以此限定本發(fā)明的實施范圍，故，凡是依照本發(fā)明之原理做等效變化或修飾，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括真空腔體，在真空腔體的中心設(shè)置工件架，在工件架四周、于真空腔體每側(cè)的壁面上分別依次間隔設(shè)置第一電弧靶和第二電弧靶；所述第一電弧靶包括若干個由上至下均布的單一金屬靶材；所述第二電弧靶包括若干個由上至下均布的多元元素靶材；每相鄰的第一電弧靶與第二電弧靶上的單一金屬靶材和多元元素靶材之間分別呈螺旋布置；全數(shù)的單一金屬靶材和全數(shù)的多元元素靶材在高度方向上由上至下分別間隔布置且之間距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一電弧靶和第二電弧靶的總數(shù)為3飛組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述單一金屬靶材的個數(shù)為2?4個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述多元元素靶材的個數(shù)為2?4個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述單一金屬祀材為Cr。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多弧離子鍍設(shè)備的電弧靶的位置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述多元元素靶材為CrAl、CrMo、CrW、CrB、CrSi或CrTi。
【文檔編號】C23C14/46GK104372303SQ201410624933
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】李功偉, 張波, 呂瑩 申請人:儀征雙環(huán)設(shè)備制造有限公司