一種陰極電弧源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種真空離子鍍膜的陰極電弧源，特別是一種磁場分布合理的陰極電弧源。
【背景技術(shù)】
[0002]真空陰極電弧鍍膜技術(shù)是硬質(zhì)涂層制造的主要技術(shù)，具有沉積速率高，涂層附著性好、涂層種類多樣等特性，但是一直以來，這種技術(shù)存在靶材利用率低，涂層表面粗糙等難以克服的缺陷。大量的研宄和應(yīng)用實踐證明，表面粗糙是由于電弧電流密度非常大，導致靶材過熱產(chǎn)生熔池，熔融的金屬以液滴的狀態(tài)飛濺出來并運動到涂層表面，形成了膜層粗糙的表面；而利用率過低是由于弧斑運動區(qū)域太過集中所致。
[0003]如圖1所示，普通的電弧陰極采用永磁鐵I，磁場強度固定不變，磁場在革El材6表面的分布固定不變，永磁鐵I固定在革G座4部，革El材6與革El座4之間注有冷卻水5。如圖2所示，弧斑在靶材表面磁場最強的區(qū)域處燒蝕的幾率最大，因此最先被刻蝕掉。當磁場最強的區(qū)域處的靶材被刻蝕掉后，這部分靶材表面的磁場變得比其它區(qū)域更強，弧斑在此區(qū)域處的燒蝕幾率更大，此區(qū)域處的靶材消耗的速度更快，久而久之，靶材的刻蝕出現(xiàn)了如圖3所示的情況，靶材中央磁場強度最小的區(qū)域幾乎沒有消耗，而磁場強度最大的區(qū)域已經(jīng)消耗完畢，從而形成了深深的刻蝕溝。這樣帶來的結(jié)果是靶材的利用率低，弧斑總是集中在一個區(qū)域，冷卻效果差，容易產(chǎn)生大液滴，造成涂層表面粗糙，涂層截面出現(xiàn)孔洞，膜層疏松，性能下降。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種靶材利用率高、涂層顆粒細化的陰極電弧源。
[0005]本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種陰極電弧源，包括靶材、靶座、磁鐵，所述的靶材和靶座之間設(shè)有冷卻水路，其特征在于，所述的靶座底部設(shè)有容置腔，所述的磁鐵設(shè)置于容置腔內(nèi)，所述的磁鐵呈環(huán)形，所述的靶座外側(cè)套設(shè)有呈圓桶形的導磁靴。
[0006]在上述的陰極電弧源中，所述的靶座上設(shè)有穿過環(huán)形磁鐵中心和導磁靴的調(diào)節(jié)桿，所述的調(diào)節(jié)桿與磁鐵中心緊配合，所述的調(diào)節(jié)桿可帶動磁鐵沿靶座縱向移動。
[0007]導磁靴的作用是束縛并改變磁場的分布，使水平磁場在靶材表面分布范圍盡可能的寬；同時，磁鐵的磁場全部通過靶材，靶材表面不僅有寬范圍的水平磁場，而且有方向相反的磁場分布；這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是弧斑在整個靶材表面都受到一定強度的磁場約束，并且磁場的絕對強度各處基本相當，使得弧斑不僅尺寸更小、而且運動速度更快、隨機性更強。使用本陰極源設(shè)計的磁場用于生產(chǎn)實際效果是，靶材表面均勻消耗利用率提高，涂層細膩平整致密，質(zhì)量提高。
[0008]在上述的陰極電弧源中，所述的調(diào)節(jié)桿與靶座之間采用螺紋連接。通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿可調(diào)節(jié)磁鐵縱向移動，也可對調(diào)節(jié)桿和磁鐵進行拆卸和更換。
[0009]在上述的陰極電弧源中，所述的靶座與導磁靴采用螺紋連接。
[0010]作為另一種方案，在上述的陰極電弧源中，所述的調(diào)節(jié)桿與導磁靴采用螺紋連接。
[0011]在上述的陰極電弧源中，所述的磁鐵為永磁體或電磁鐵。
[0012]在上述的陰極電弧源中，所述的導磁靴采用導磁材料制成。
[0013]在上述的陰極電弧源中，所述的調(diào)節(jié)桿采用非導磁材料制成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在靶材的表面形成雙磁場，并通過導磁靴對磁路進行設(shè)計，使磁場盡量扁平，對離子的運動可以在很寬的范圍內(nèi)束縛，達到束縛并分散弧斑的運動的目的，從而達到細化膜層、提高靶材利用率的目的。
【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的陰極電弧源的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的陰極電弧源的磁場分布圖；
[0017]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的陰極電弧源的靶材刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是本陰極電弧源的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是陰極電弧源的磁場分布圖；
[0020]圖6是本陰極電弧源的靶材刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7是使用本陰極電弧源形成的涂層和使用現(xiàn)有技術(shù)中陰極電弧源形成的涂層對比。
[0022]圖中，1、磁鐵；2、調(diào)節(jié)桿；3、導磁靴；4、靶座；5、冷卻水路；6、靶材；7、容置腔；8、磁場。
【具體實施方式】
[0023]以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0024]如圖4所示，本陰極電弧源，包括靶材6、靶座4、磁鐵I，靶材和靶座之間設(shè)有冷卻水路5，靶座底部設(shè)有容置腔7，磁鐵設(shè)置于容置腔內(nèi)，磁鐵呈環(huán)形，所靶座外側(cè)套設(shè)有呈圓桶形的導磁靴3。靶座上設(shè)有穿過環(huán)形磁鐵中心和導磁靴的調(diào)節(jié)桿2，所述的調(diào)節(jié)桿與磁鐵中心緊配合，所述的調(diào)節(jié)桿可帶動磁鐵沿靶座縱向移動。調(diào)節(jié)桿與靶座之間采用螺紋連接。通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿可調(diào)節(jié)磁鐵縱向移動，也可對調(diào)節(jié)桿和磁鐵進行拆卸和更換。所述的磁鐵為永磁體，導磁靴采用導磁材料制成，調(diào)節(jié)桿采用非導磁材料制成。
[0025]如圖5所示為本陰極電弧源的磁場8分布，采用導磁靴的作用是束縛并改變磁場的分布，使水平磁場在革E材表面分布范圍盡可能的寬；同時，磁鐵的磁場全部通過革E材，革巴材表面不僅有寬范圍的水平磁場，而且有方向相反的磁場分布；這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是弧斑在整個靶材表面都受到一定強度的磁場約束，并且磁場的絕對強度各處基本相當，使得弧斑不僅尺寸更小、而且運動速度更快、隨機性更強，能夠在整個靶材表面運動。
[0026]如圖6所示為使用本陰極電弧源用于刻蝕后的靶材結(jié)構(gòu)示意圖，其靶材刻蝕后的實際效果是，靶材表面均勻消耗利用率提高，涂層細膩平整致密，質(zhì)量提高。
[0027]如圖7所示是使用本陰極電弧源形成的涂層表面質(zhì)量和使用現(xiàn)有技術(shù)中陰極電弧源形成的涂層表面質(zhì)量對比，可以看出現(xiàn)有技術(shù)涂層表面顆粒明顯減少和細化。
[0028]本實用新型在靶材的表面形成雙磁場，并通過磁路的設(shè)計，使磁場盡量扁平，對離子的運動可以在很寬的范圍內(nèi)束縛，達到分散弧斑的運動的目的，從而達到細化膜層、提高靶材利用率的目的。
[0029]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種陰極電弧源，包括靶材、靶座、磁鐵，所述的靶材和靶座之間設(shè)有冷卻水路，其特征在于，所述的靶座底部設(shè)有容置腔，所述的磁鐵設(shè)置于容置腔內(nèi)，所述的磁鐵呈環(huán)形，所述的靶座外側(cè)套設(shè)有呈圓桶形的導磁靴。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的靶座上設(shè)有穿過環(huán)形磁鐵中心和導磁靴的調(diào)節(jié)桿，所述的調(diào)節(jié)桿與磁鐵中心緊配合，所述的調(diào)節(jié)桿可帶動磁鐵沿靶座縱向移動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)桿與靶座之間采用螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的靶座與導磁靴采用螺紋連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的磁鐵為永磁體或電磁鐵。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的導磁靴采用導磁材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的陰極電弧源，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)桿采用非導磁材料制成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種陰極電弧源，屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中陰極電弧源的靶材利用率較低、涂層顆粒粗大的問題。本陰極電弧源包括靶材、靶座、磁鐵，靶材和靶座之間設(shè)有冷卻水路，靶座底部設(shè)有容置腔，磁鐵設(shè)置于容置腔內(nèi)，磁鐵呈環(huán)形，靶座外側(cè)套設(shè)有呈圓桶形的導磁靴。本實用新型在靶材的表面形成雙磁場，并通過導磁靴對磁路進行設(shè)計，使磁場盡量扁平，對離子的運動可以在很寬的范圍內(nèi)束縛，達到分散弧斑的運動的目的，從而達到細化膜層、提高靶材利用率的目的。
【IPC分類】C23C14/30
【公開號】CN204661819
【申請?zhí)枴緾N201520170028
【發(fā)明人】陳君, 范玉山, 樂務(wù)時
【申請人】蘇州涂冠鍍膜科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年3月25日