专利名称：真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用金属蒸汽真空弧离子源实现离子注入与视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源进行工模具以及高精度零部件镀膜的复合设备。
背景技术：
金属蒸气真空弧技术已被广泛使用，例如中国专利ZL91224858.6描述的金属蒸气真空弧离子源技术、美国专利US 5,013,578描述的金属蒸气真空弧镀膜技术和现在广泛应用的离子镀膜技术等的核心都是金属蒸气真空弧技术。中国专利03200996.8采用磁过滤方法传输真空弧产生的等离子体到视线外的真空室中，从而消除液滴或颗粒到达处理工件导致镀层缺陷，得到高光洁度、高薄膜密度、很好的薄膜与基体结合力等高质量镀膜。但是，镀膜技术中很关键的一步是所镀的工件的表面清洗。如果清流效果不佳，膜层与基体结合不好，同样不能得到高质量的实用的工模具以及高精度零部件镀膜。常用的真空室内清洗采用的辉光放电或离子溅射方法都要在工件上加上数百伏或更高的电压。因此对于不规则的带锐边或尖端的工件，由于尖端放电的影响，工件的尖锐部分将可能被损坏。同时，基体材料的性能对膜层与基体的良好结合有巨大的影响。通常用加过渡层的方法解决这个问题，因此要求过渡层与基体和薄膜都能良好的结合。这样过渡层的选择非常重要也比较困难。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种金属蒸汽真空弧离子源与视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源的复合设备。
所采用的技术方案是在一个真空靶室上安装至少一个用于离子束清洗、注入的金属蒸汽真空弧离子源与至少一个用于镀膜的视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源。
本实用新型的有益效果是利用金属蒸汽真空弧离子源提供的载能离子束实现工件的清洗和通过离子注入工件表面改性提高基体与膜层或过渡层结合力；并采用视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积技术，得到高光洁度、高薄膜密度、良好的薄膜与基体结合力等高质量镀膜。
由于采用金属蒸汽真空弧离子源提供的载能离子束实现工件的清洗，工件上不用加电压，避免了尖端放电的影响。同时，由于金属蒸汽真空弧离子源的离子束流强度和离子能量容易控制，工件的清洗过程也易控制。例如工件的温度可以控制得很低，从而避免温度过高导致工件的形变或回火等，满足许多特殊工件的要求。
采用金属蒸汽真空弧离子源对工件表面进行改性注入，由于离子束的能量较高，离子可以进入基体内与基体材料发生反应，从而改变基体表层的性能，使得基体与要求的镀层或过渡层易于结合，就象是盖大楼先打好地基。最后用视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积得到高质量的镀层。
根据镀膜工艺和工件批量的不同，真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机可以安装多个金属蒸汽真空弧离子源和多个视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源。因此可以实现1.离子束清洗功能；2.单独的离子注入功能单个离子源或多个离子源用同种材料同时工作；3.混合离子注入功能多个离子源用不同的材料同时工作；4.单层镀膜功能一个等离子体沉积源或多个等离子体沉积源用同种材料同时工作；5.混合镀膜功能多个等离子体沉积源用不同的材料同时工作；6.多层镀膜功能多个等离子体沉积源按一定顺序工作；7.注入与镀膜结合的功能包括先注入后镀膜，同时注入与镀膜，先镀膜后注入。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是一部真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机的顶视图。该部复合机在球形靶室(6)上安装有一个金属蒸汽真空弧离子源(2)，两个视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源(1)。球形靶室安装在机架(3)上。靶室通过高真空气动档板阀(8)与分子泵抽气系统连接。真空靶室及管道上备有5个真空测量规管接口(4)。金属蒸汽真空弧离子源(2)与靶室间由档板阀(5)隔开，使用离子源时才打开该档板阀。需要处理的工件通过靶室门(7)进出靶室。
具体实施方式
如
图1所示是本实用新型的一个实施例。该机的球形靶室(6)直径600毫米；有一个金属蒸汽真空弧离子源(2)，其平均束流0-10毫安，引出电压1-15千伏；两个视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源(1)都是180度偏转。该机实现了低能离子注入，离子束清洗和多种镀膜功能。能够得到高质量的、与基体结合非常牢固的工模具和高精度零部件镀膜。
权利要求1.一种真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机，其特征在于该设备在一个真空靶室上安装至少一个用于离子束清洗、注入的金属蒸汽真空弧离子源和至少一个用于镀膜的视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源。
2.根据权利要求1所述结构的真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机，其特征在于该设备的金属蒸汽真空弧离子源和视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源可以单独工作、分先后工作、同时工作。
专利摘要一种真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机。该设备利用金属蒸汽真空弧离子源提供的载能离子束实现工件的清洗和通过离子注入工件表面改性提高基体与膜层或过渡层结合力；并采用视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积技术，得到高光洁度、高薄膜密度、良好的薄膜与基体结合力等高质量镀膜。根据需要，真空弧离子注入与磁过滤等离子体沉积复合机可以安装多个金属蒸汽真空弧离子源和多个视线外磁过滤金属蒸气真空弧等离子体沉积源；可以实现离子束清洗，单独离子注入，混合离子注入，单质镀膜，多层镀膜，混合镀膜以及离子注入与镀膜同时进行等功能。
文档编号C23C14/32GK2811323SQ20042008448
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者吴先映, 李强, 彭建华, 刘安东, 张荟星, 张孝吉, 张胜基 申请人:北京师范大学