专利名称：多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置和方法
技术领域：
本发明涉及的是一种材料表面处理技术领域的装置和方法，特别涉及一种多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置和方法。
背景技术：
利用阴极电弧靶进行的离子镀(工业上常常称之为多弧离子镀，或者真空电弧离子镀)是目前应用最为广泛的镀膜工艺之一，相对于蒸镀、溅射等镀膜工艺来说，它具有离化率高(70％～90％)、膜基结合力好、沉积速率高的优点。但是它也有一个非常大的缺点液态大颗粒的产生。这些液态大颗粒通常直径在0.1μm到10μm左右，以数个m/s到数百个m/s的速度混杂在离子流之中向工件运动。当这些液态大颗粒沉积在膜层之中后，会形成宏观颗粒(其尺寸为微米级别所以称其为“宏观”)，这些大尺寸颗粒影响了膜层的表面光洁度，并且很可能成为膜层失效的发源地，所以必须将其过滤去除。目前去除液态大颗粒最有效的方法之一是使用管道式磁过滤器，但是这些磁过滤器存在一些不足之处，主要是1)设备复杂成本高，制造、维护较困难；2)高速运动的液态颗粒在封闭的管道内壁仍然存在反弹，最终会到达工件表面污染工件。随着工业生产中对膜层性能的要求越来越高，单一成分或结构的膜层已经不能满足要求，所以很有必要同时使用二个或多个镀膜源进行复合镀膜。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号96241767.X，名称为“旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机”的专利提出，在镀膜设备中心放置一个旋转式柱状弧源，在侧壁放置一个或者多个平面弧源，对弧源选择不同的靶材，调整镀膜工艺可以得到复合膜层，但是由于没有使用过滤装置，所以得到膜层的表面光洁度受到影响，制约了其在光学镀膜以及在其它一些要求高质量镀膜领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置和方法，使其实现具有良好光洁度的复合成分或者复合结构的离子镀膜层的生产。
本发明是通过如下技术方案实现的，本发明装置包括多通道自由开放式线圈过滤器、过滤器定形以及绝缘装置、过滤器定位装置和工件罩；所述多通道自由开放式线圈过滤器具有两个或多个引导通道以及一个混合通道，两个或多个引导通道呈对称分布，它们的入口正对真空室内两个或多个阴极电弧靶，将上述阴极电弧靶产生的等离子体依靠电磁场分别引导到引导通道的出口，两个或多个引导通道的出口都正对混合通道的入口，混合通道为一大直径线圈，混合通道的出口正对工件方向，等离子体通过该混合通道到达工件表面，并且在该混合通道中受到磁场约束作用产生混合效果，工件罩放置在工件外，阻止液滴到达工件表面污染膜层，过滤器定形以及绝缘装置卡在多通道自由开放式线圈过滤器中线圈的相邻匝之间保证线圈的刚度，过滤器定位装置将多通道自由开放式线圈过滤器固定在真空炉内。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器的两个或多个引导通道，以及它们共享的混合通道均为空心紫铜软管绕制而成的线圈，并且它们使用同一卷空心紫铜软管绕制，是一个一体化的结构。这样的目的是为了减小额外的电路连接，降低设备的复杂性。本发明中为了保证线圈各匝的直径接近，线圈绕制时可以使用临时轴心(比如直径为110mm的PVC管)，成形后即可拿掉临时轴心。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器的引导通道起到改变离子轨迹以及聚焦离子束和提高离化率的作用，混合通道则起到充分混合离子的作用，它们的绕向必须进行合理规划，以保证它们通电后产生的磁场磁力线由阴极电弧靶指向工件。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器中线圈的相邻匝之间具有间隙(一般在3mm～20mm，不同部位由于曲率半径不同，具体的间隙也不同，比如线圈的内径部位间隙就小于外径部位)，也就是对于液态大颗粒来说，多通道自由开放式线圈过滤器是开放的，这样从根本上消除了通过反弹到达工件的液态大颗粒；上述线圈的相邻匝使用过滤器定形以及绝缘装置，即聚四氟乙烯夹固定，同时，由于这些线圈直径较大(一般在50mm～200mm)，所以聚四氟乙烯夹的使用还可以保证它们的刚度。
所述的工件罩为空心桶形，也就是内部为空，上部也为空，高度为100mm到300mm，可以根据沉积速率和沉积效果的平衡进行调整。一般的原则是大的高度可以保证沉积效果很好，但是沉积速率可能会下降；小的高度则可以获得更好的沉积速率，但是沉积效果可能下降。工件罩的内径要大于工件最大直径，以能够方便的放入工件为准。由于工件罩的存在，阴极靶与工件之间没有直接的“视线”连接(也就是说如果从工件的位置观察阴极靶，是不能直接看到的)，这样就保证了几乎只做直线运动的液态大颗粒(包括从线圈间隙跑出来的大颗粒)不会到达工件表面，也就保证了过滤效果较好。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器的供电由大功率直流电源或者脉冲电源提供，对于直流电源，其电流值在200A～600A；对于脉冲电源，其电流值在800A～1500A。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器相对于阳极具有+20V到+70V的偏压，这样的目的是为了获得比较高的传输效率。当使用直流电源时，将多通道自由开放式线圈过滤器与高功率电阻箱串连，以保证该过滤器相对于阳极的正偏压，当使用脉冲电源时，如果电流值较大，多通道自由开放式线圈过滤器相对于阳极的正偏压已经可以达到+20V到+70V左右，可以不使用串联电阻箱。使用脉冲电源的优点是可以在保证上述过滤器中线圈的磁场的前提下降低该过滤器的能耗，不过此时最好对阴极电弧靶也使用脉冲电源，并且保证两个脉冲电弧源的同步。
由于多通道自由开放式线圈过滤器中线圈通电后将产生大量的热，所以必须使用直接水冷的方式进行冷却，否则这些线圈的热辐射会导致工件温度异常升高而影响镀膜质量。
本发明中用于绕制多通道自由开放式线圈过滤器中线圈的材料采用表面光洁度好，质地致密的空心紫铜软管，之所以选择空心管是为了实现直接水冷。紫铜管内外直径的选择要综合考虑冷却水的流量、多通道自由开放式线圈过滤器的发热以及整个多通道自由开放式线圈过滤器中线圈的尺寸，既保证这些线圈正常工作时的发热不会导致冷却水温度超过80℃～90℃，也要保证能够在单位长度绕制更多的匝数，这样就可以在达到相同磁场的前提下，尽量降低多通道自由开放式线圈过滤器的电流节约能源。
所述的多通道自由开放式线圈过滤器中线圈通过标准法兰盘连接到真空炉外，并保持严格的密封，多通道自由开放式线圈过滤器中绕成线圈的空心紫铜软管的两端通过钎焊与紫铜(或者黄铜)转接头相连，转接处接电极，并且利用硅橡胶密封垫圈保证其与标准法兰盘之间的密封，同时使用聚四氟乙烯绝缘材料保证空心紫铜软管与标准法兰盘其它部分的绝缘。
本发明还提供了利用上述多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行复合离子镀膜的方法，具体步骤包括1)靶面清洗对真空室抽真空，然后向真空室通入惰性气体，接着将两个或多个阴极电弧靶分别点燃，以去除靶面的氧化物，如果阴极电弧靶的靶面有较多氧化物或其它杂质污染，可以使用较长的清洗时间，在这个过程中自由开放式线圈过滤器不通电，所以此时的离子以及杂质颗粒受到工件罩的遮挡不会到达工件表面污染膜层；2)镀膜将多通道自由开放式线圈过滤器通上直流或者脉冲电流(直流方式在200A～600A，脉冲方式在800A～1500A)，使两个或多个引导通道以及混合通道线圈均产生磁场，同时通入反应气体，比如氮气，以及同时或者间歇调整两个或多个阴极电弧靶的弧电流，实现复合成分和复合结构膜层的制备，当同时使用二个或多个阴极电弧靶时，通过调节弧电流可以获得具有复合成分的膜，当间歇使用二个或多个阴极电弧靶时，可以获得具有复合结构的膜，在镀制达到膜厚要求后，停止两个或多个阴极电弧靶的工作。
本发明克服了传统管道式过滤器存在的液滴反弹问题，利用工件罩防止宏观大颗粒污染膜层，最大限度的降低了阴极电弧离子镀中存在的宏观大颗粒污染问题，每1mm2的平均颗粒数从未使用本发明过滤装置的大于142822.3个降低到使用了本发明过滤装置的小于1.8个。同时，本发明方法中利用阴极电弧靶的同时或间歇使用，可方便、灵活的得到复合成分或复合结构的薄膜。
图1具有两个引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置的结构示意2是多通道线圈自由开放式线圈过滤器的电极的结构示意图。
图3是多层结构膜TiN/CrN/TiN的截面示意图。
图4是应用三引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行TiAlN/CrN复合成分和复合结构膜镀制的装置结构示意图。
图5是复合成分和复合结构膜TiAlN/CrN的截面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀制如图1所示，两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置的结构以及电路连接，其中的虚线框代表真空炉，框内为炉内装置示意，框外为外接电路。如图可见，所述装置主要包括多通道自由开放式线圈过滤器(包括两个引导通道4、一个混合通道6)、过滤器定形以及绝缘装置5、过滤器定位装置3、工件罩8；所述的多通道自由开放式线圈过滤器的两个引导通道4的入口分别正对阴极电弧靶1、2，出口均正对混合通道6的入口；混合通道6的出口正对工件7；工件7位于工件罩8底部中心，左右两边的阴极电弧靶1、2分别是Ti靶和Al靶；在引导通道4和混合通道6的相邻匝之间有聚四氟乙烯线圈夹5，保证上述过滤器中线圈相邻匝之间的绝缘和线圈稳定的刚度；过滤器定位装置3卡住上述线圈的一匝，并固定在真空炉顶，保证上述过滤器的定位；在工件外的工件罩8，保证液态大颗粒不会到达工件表面。
多通道自由开放式线圈过滤器的引导通道4和混合通道6是由一卷外径6mm、内径4mm总长约25m的空心紫铜软管绕制而成，电阻约0.05Ω，两个引导通道的截面直径约160mm，匝数均为27匝左右(图1中为了画面简洁，没有将全部匝数画出)；阴极电弧靶1、2的半径85mm，圆盘工件直径约为200mm。由于自由开放式线圈过滤器中线圈尺寸较大，所以必须使用过滤器定形以及绝缘装置5(或者简称为线圈夹)来保证上述过滤器中线圈的刚度。线圈夹5使用直径约10mm的聚四氟乙烯棒制成，垂直于轴线钻两到三个6mm左右的圆孔，用来卡住线圈相邻匝。线圈夹5的使用数量必须足够多，以保证上述线圈具有合适的刚度，并且也保证上述线圈任意相邻匝之间绝缘良好和线圈之间的空隙(图1中为了画面简洁，只画出了一个线圈夹)。
多通道自由开放式线圈过滤器的相邻匝之间具有间隙，一般在3mm～20mm。但是不同部位由于曲率半径不同，具体的间隙也不同，比如线圈的内径部位间隙就小于外径部位。
等离子体和液态颗粒在阴极电弧靶1、2的表面产生，其中离子和电子由于受到引导通道4和混合通道6电磁场的影响，沿着线圈轴心轨迹到达工件7处沉积成膜，而液态大颗粒几乎不受到电磁场的影响，它的轨迹呈直线，最终大部分会被工件罩8所阻挡，工件罩8的高度为100mm，可以得到比较好的沉积效率。
图1中的10为多通道自由开放式线圈过滤器的电源，使用普通逆变式直流焊接电源，工作电流200A左右。图1中的9为串连的高功率电阻箱，其阻值约0.05Ω。
如图2所示，多通道自由开放式线圈过滤器的外接电极的结构，其中的11代表多通道自由开放式线圈过滤器中线圈，也就是外径6mm、内径4mm的空心紫铜软管，通过钎焊和外径10mm的空心紫铜管或者黄铜管21连接(12为钎焊接头示意)，空心紫铜管或者黄铜管21的头尾都有螺纹，与螺母13的连接可以固定线圈，防止其上下移动。线圈11通过电极接线片20与电源相连，电极接线片20为厚度在6mm左右的紫铜板。空心紫铜管(或者黄铜管)21的上部通过具有内螺纹的黄铜转接头接冷却水。线圈11与不锈钢法兰盘15之间的绝缘通过两个聚四氟乙烯的绝缘套14和18实现，17是硅橡胶密封圈，可以保证在电极处于较高温度时保持良好的密封。16为焊接在不锈钢法兰盘15上的外螺纹凸起，通过它和压紧螺母19之间的紧密连接给硅橡胶17施加压力保证其密封，整个线圈11通过空心紫铜管(或者黄铜管)21和外部冷却水相连，实现直接水冷。
在整个多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置布置好之后，按照下面的步骤进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀制1)靶面清洗首先将真空炉抽到本底真空1×10-3Pa，然后通入氩气，气压约0.2Pa，使用触发针将两个阴极电弧靶引燃，两个靶均使用直流电源供电，其中Ti靶的弧电流70A左右，Al靶的弧电流80A左右，使用触发装置引弧后，在不给多通道自由开放式线圈过滤器通电的情况下工作约3分钟，目的是去除靶面的氧化物或杂质，由于此时还没有给线圈通电，所以这些杂质粒子在工件罩8的遮挡下不会到达工件7的表面；2)镀膜然后将自由开放式线圈过滤器通上200A直流电，同时通入反应气体氮气，氮气分压保持在0.3Pa左右，保持Ti靶和Al靶同时工作，并且Ti靶和Al靶的弧电流分别为70A和80A，由于Ti靶和Al靶同时工作，所以将会得到具有复合成分的(Ti，Al)N膜，其中Ti∶Al大约等于7∶8，在镀制达到膜厚要求后，停止两个弧源的工作。
本实施例中，电路中串联了0.05Ω的电阻箱，所以整个线圈相对于阳极(一般是地电位)的最大电位约+20V左右的电位。
使用本实施例的装置得到的具有复合成分的(Ti，Al)N膜表面形貌扫描电镜照片显示，(Ti，Al)N膜表面的宏观大颗粒很少，多次统计结果显示每1mm2的平均颗粒数小于1.8个，最大颗粒直径约7μm。而传统阴极电弧离子镀得到的薄膜表面的宏观大颗粒非常多，多次统计结果显示每1mm2的平均颗粒数大于142822.3个，最大颗粒直径8.9μm。从这个结果的对比可以看到本实施例装置的过滤效果非常显著。
本实施例中膜层的复合成分的调节可以通过阴极电弧靶的弧电流的调节来进行Ti靶弧电流为0A时将会获得AlN膜；Al靶弧电流为0A时将会获得TiN膜；Ti靶弧电流和Al靶弧电流具有比例x时，将会获得(Ti∶Al＝x)N膜。
实施例2两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行TiN/CrN/TiN多层结构膜的镀制本实施例的装置和实施例1几乎完全一样，不同之处在于1)阴极电弧靶使用Ti靶和Cr靶，这样可以得到多层结构膜；2)多通道自由开放式线圈过滤器的电源使用直流600A，这样相对于实施例1可以得到更好的传输效率；3)电路中不串联高功率电阻箱，这样已经可以保证自由开放式线圈过滤器中线圈相对于阳极电位在+20V到+70V之间；4)工件罩高度150mm，这样可以得到相对于实施例1更好的过滤效果。
在整个装置布置好之后，按照下面的步骤进行TiN/CrN/TiN多层结构膜的镀制1)靶面清洗按照实施例1中类似的过程，对阴极电弧靶进行清洗，其中Ti靶的弧电流70A左右、Cr靶的弧电流60A左右；2)镀膜然后将多通道自由开放式线圈过滤器通上600A直流电，同时通入反应气体氮气，氮气分压保持在0.3Pa左右，此时关闭Cr靶，保持Ti靶单独工作10分钟，弧电流约70A，此时将会得到TiN成分的膜层，接着关闭Ti靶，保持Cr靶单独工作10分钟，弧电流约60A，此时将会得到CrN成分的膜层，依次的关闭、打开Cr靶和Ti靶，将会得到具有复合结构TiN/CrN/TiN的多层结构膜，在镀制达到膜厚要求后，停止弧源的工作。
本实施例中由于自由开放式线圈过滤器的电源使用直流600A，所以自由开放式线圈过滤器中线圈相对于阳极的电位最大已经达到了+30V，电路中可以不串联高功率电阻箱，这样可以降低整体能耗。
本实施例的液态大颗粒过滤效果比实施例1获得的效果好；本实施例得到的TiN/CrN多层结构膜的截面如图3所示，基体之上的膜层依次是TiN、CrN、TiN、CrN……，具体层数以及每层的厚度根据薄膜的使用工况进行具体的设计，通过调整沉积时间来进行控制。
实施例3两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀制本实施例和实施例1的装置几乎完全一样，不同之处在于1)多通道线圈过滤器的电源使用直流400A；2)电路中不串联高功率电阻箱。
在整个多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置布置好之后，按照类似实施例1的步骤进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀制。
本实施例中对多通道线圈过滤器使用的电流要大于实施例1，得到的传输效率也会高于实施例1，但是自由开放式线圈过滤器中整个线圈的发热量也会大于实施例1。另外，在线圈电流为400A的情况下，该线圈的最大电阻已经达到了+20V，所以可以不串联高功率电阻箱。
本实施例得到的液态大颗粒过滤效果和实施例1获得的效果一致。
实施例4两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀制本实施例的装置和实施例1几乎完全一样，不同之处在于1)多通道自由开放式线圈过滤器使用脉冲电源，其电流值800A，占空比10％；2)电路中不串联使用高功率电阻箱9；3)阴极电弧靶使用脉冲电源，Ti靶的电流值350A，占空比10％，Al靶的电流值400A，占空比10％。
利用本实施例的装置进行(Ti，Al)N复合成分膜镀制的方法和实施例1一样。
本实施例中使用脉冲电源的优点是可以在相同发热量的情况下(比如本实施例的发热量和实施例1基本接近)使用相对较高的瞬时电流值，从而得到较高的轴向磁场。本实施例可以获得比实施例1、2和3更高的传输效率。
本实施例中多通道自由开放式线圈过滤器中线圈电流最大值为800A、电位的最大值已经达到+40V左右，所以不再需要串联高功率电阻箱。
本实施例的液态大颗粒过滤效果和实施例1获得的效果一致。
实施例5两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀膜本实施例的装置和实施例4几乎完全一样，不同之处在于多通道自由开放式线圈过滤器使用脉冲电源，其电流值1000A，占空比10％。
利用本本实施例中多通道自由开放式线圈过滤器进行(Ti，Al)N复合成分膜镀制的方法和实施例4一样。
本实施例中多通道自由开放式线圈过滤器中线圈电流最大值为1000A、电位的最大值达到了+50V左右，所以不再需要串联高功率电阻箱。
本实施例中由于使用了更大的线圈电流，可以获得比实施例4更大的传输效率，但是线圈的发热也比实施例4更多。
本实施例的液态大颗粒过滤效果和实施例1获得的效果一致。
实施例6两个阴极电弧靶利用两引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行(Ti，Al)N复合成分膜的镀膜本实施例的装置和实施例5几乎完全一样，不同之处在于1)多通道自由开放式线圈过滤器使用脉冲电源，其电流值1500A，占空比10％；2)工件罩高度为300mm，这样可以在较高传输效率的前提下保证更好的过滤效果。
利用本实施例的装置进行(Ti，Al)N复合成分膜镀制的方法和实施例5一样。
本实施例中多通道自由开放式线圈过滤器中线圈电流最大值为1500A、电位的最大值达到了+70V左右，所以不再需要串联高功率电阻箱。
本实施例中自由开放式线圈过滤器的电流更大，可以获得比实施例5更大的传输效率，但是线圈的发热也比实施例5更多。
本实施例的液态大颗粒过滤效果要好于实施例1获得的效果。
实施例7三个阴极电弧靶利用三引导通道的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行TiAlN/CrN复合成分和复合结构膜的镀制如图4所示，三个阴极电弧靶利用三引导通道的多通道自由开放式线圈过滤器进行TiAlN/CrN复合成分和复合结构膜镀制的装置结构以及电路连接，其中1、2、22分别是Ti靶、Al靶和Cr靶。它们使用直流电源，弧电流分别为70A、80A、60A。
三个引导通道的自由开放式线圈总长大约34米，电阻约0.07Ω，使用直流电流200A。串联的电阻箱9的阻值为0.05Ω左右，所以线圈对地电位为+24V左右。
本实施例装置的连接方式以及图4中各编号的含义与实施例1均相同。
在上述装置布置好后，按照下面的步骤进行TiAlN/CrN多层结构膜的镀制1)靶面清洗按照实施例1类似的过程进行阴极电弧靶靶面清洗；2)镀膜然后将自由开放式线圈过滤器通上200A直流电，同时通入反应气体氮气，氮气分压保持在0.3Pa左右，此时关闭Cr靶，保持Ti靶和Al靶同时工作10分钟，弧电流分别为70A和80A，此时将会得到TiAlN成分的膜层，接着关闭Ti靶和Al靶，保持Cr靶单独工作10分钟，弧电流约60A，此时将会得到CrN成分的膜层，依次关闭、打开Cr靶和Ti、Al靶，将会得到具有复合成分和复合结构的TiAlN/CrN多层膜，在镀制膜厚达到要求后，停止弧源的工作。
本实施例的液态大颗粒过滤效果和实施例1获得的效果一致；本实施例得到的TiAlN/CrN复合成分和复合结构膜的截面如图5所示，基体之上的膜层依次是TiAlN、CrN、TiAlN、CrN……，具体层数以及每层的厚度根据薄膜的使用工况进行具体的设计，通过调整沉积时间来进行控制。本实施例中膜层的复合成分的调节可以通过阴极电弧Ti靶和Al靶的弧电流的调节来进行。
权利要求
1.一种多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征在于，包括多通道自由开放式线圈过滤器，过滤器定形以及绝缘装置、过滤器定位装置、工件罩，所述的多通道自由开放式线圈过滤器具有两个或多个引导通道以及一个混合通道，两个或多个引导通道呈对称分布，它们的入口正对两个或多个阴极电弧靶、出口都正对混合通道的入口，混合通道的出口正对工件方向，工件罩放置在工件外，过滤器定形以及绝缘装置卡在多通道自由开放式线圈过滤器中线圈的相邻匝之间，过滤器定位装置将多通道自由开放式线圈过滤器固定在真空炉内。
2.根据权利要求1所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征是，所述的多通道自由开放式线圈过滤器由电流值在200A～600A的直流电源或电流值在800A～1500A的脉冲电源供电，其相对于阳极具有+20V到+70V的电位。
3.根据权利要求1所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征是，所述的两个或多个引导通道以及一个混合通道为同一卷空心紫铜软管绕制而成的线圈，是一个一体化的结构。
4.根据权利要求3所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征是，所述的线圈，其相邻匝之间具有间隙，间隙大小为3mm-20mm。
5.根据权利要求3或4所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征是，所述的线圈通过标准法兰盘连接到真空炉外，并保持密封；绕成线圈的空心紫铜软管的两端通过钎焊与紫铜或黄铜转接头相连，转接处接电极，其与标准法兰盘之间通过硅橡胶密封垫圈保持密封，紫铜软管与标准法兰盘的其余部分通过聚四氟乙烯绝缘材料保持绝缘。
6.根据权利要求1所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，其特征是，所述的工件罩，其内部和上部都是空的，高度100mm-300mm。
7.一种根据权利要求1所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置进行离子复合镀膜的方法，其特征在于，具体步骤包括(1)靶面清洗对真空室抽真空，然后向真空室通入惰性气体，接着将两个或多个阴极电弧靶分别点燃，使它们工作，去除靶面的氧化物，在这个过程中多通道自由开放式线圈过滤器不通电；(2)镀膜将多通道自由开放式线圈过滤器通上电流，同时通入反应气体，并同时或者间歇调整两个或多个阴极电弧靶的弧电流，实现复合成分和复合结构膜层的制备。
8.根据权利要求7所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜方法，其特征是，步骤(2)中所述的将多通道自由开放式线圈过滤器通上电流，当使用直流电源供电时，电流值在200A～600A，当使用脉冲电源供电时，电流值在800A～1500A。
9.根据权利要求7所述的多通道线圈过滤器离子复合镀膜方法，其特征是，步骤(2)中，当同时使用两个或多个阴极电弧靶时，通过调节弧电流获得具有复合成分的膜层；当间歇使用两个或多个阴极电弧靶时，通过调节弧电流获得具有复合结构的膜层。
全文摘要
一种多通道线圈过滤器离子复合镀膜装置，属于镀膜和材料表面改性领域。本发明装置包括多通道自由开放式线圈过滤器，过滤器定形以及绝缘装置、过滤器定位装置和工件罩，所述的多通道自由开放式线圈过滤器具有两个或多个引导通道以及一个混合通道，两个或多个引导通道呈对称分布，它们的入口正对两个或多个阴极电弧靶、出口正对混合通道的入口，混合通道的出口正对工件，工件位于工件罩内，过滤器定形以及绝缘装置卡在上述过滤器中线圈的相邻匝之间，过滤器定位装置将该过滤器固定在真空炉内。本发明还提供了应用上述装置进行离子复合镀膜的方法。本发明实施简单、所得膜层表面光洁、成分和结构可控，可应用于光学及高精度镀膜领域。
文档编号C23C14/54GK101016617SQ20071003788
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者沈耀, 戴华, 蔡珣, 胡亚威, 陈秋龙 申请人:上海交通大学