专利名称：旋转磁控柱状弧源─平面弧源多弧离子镀膜机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机。属于等离子体表面气相沉积技术。应用于机械、宇航及其他高新技术领域，尤其适于镀复合超硬涂层和合金膜。
现有技术中，在多弧离子镀膜机中安装的弧源为单一类型的弧源。如美国专利US3793179，ZL89200748.6等的弧源靶材采用端面直径60mm-100mm的小弧源；美国的Vac Tac公司和ZL90100946.6等采用矩形大弧源，弧源靶材长600mm，宽100mm-300mm。这类多弧离子镀膜机中，弧源一般安装在镀膜室的侧壁上，采用同种靶材，适于镀单层膜，沉积速率低。
本实用新型的目的是提供一种旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机。它使多弧离子镀膜机适用于镀多层复合超硬膜和合金膜。
本实用新型是这样实现的在镀膜室的中央安装旋转磁控柱状弧源，在镀膜室的侧壁上安装平面弧源，是一种复合源多弧离子镀膜机。由镀膜室(1)、平面弧源电源(2)、平面弧源(3)、工件转架(4)、旋转磁控柱状弧源(5)、柱状弧源电源(6)、进气系统(7)、烘烤加热系统(8)、两种弧源的引弧针系统(9)、真空系统(10)、工件偏压电源(11)组成。
本实用新型所采用的旋转磁控柱状弧源(15)的直径50-100mm，长度200-2000mm。用管状金属材料做靶材，靶管中安装与柱弧轴平行的数根永磁体，永磁体在靶管内做旋转运动。电弧引燃后，同时有数根电弧燃烧，电弧斑呈线状，沿柱弧靶的全长分布，并沿柱弧靶面扫描。一台镀膜机只需一个旋转磁控柱状弧源便可实现沿柱弧长度方向镀膜厚度的均匀性。
本实用新型所采用的平面弧源(3)，弧源靶材的直径可以是50mm-100mm的小弧源，也可为是靶材长度200mm-1500mm，宽度120mm-300mm的矩形大弧源。平面弧源的数量可以是1个，也可以是数十个。
本实用新型的旋转磁控柱状弧源(5)和平面弧源(3)所采用的靶材，可以是同一种材料，也可以是两种或多种不同的材料。若采用同一种靶材，所获得单层的沉积速率大。如果采用两种或多种靶材，别可以得到多层超硬涂层复合膜或合金膜。
本实用新型的旋转磁控柱状弧源—平面弧源离子镀膜机，其镀膜室(1)的结构可以是钟罩型、立式前开门型、立式开盖型、筒形卧式一端开门型或两端开门型。
附图
为旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机设备结构实施例简图。镀膜机为立式结构，旋转磁控柱状弧源(5)安装在镀膜室(1)的中央，平面弧源(3)安装在镀膜室(1)的侧壁上。其结构可以是大弧源，也可以是小弧源。图中左边所示为大弧源，右边所示为小弧源。工件在柱弧源和平面弧源中间做公自转运动。进气系统(7)安装在镀膜室(1)的顶部、或底部、或侧壁上。靠近镀膜室(1)的内壁安装烘烤加热源(8)，一般采用管状加热器。真空系统(10)的接口位于镀膜室(1)的底部、或侧壁、或顶部。
在镀单层膜时，以镀氮化钛为例，两种弧源均采用钛靶。首先将镀膜室的真空度抽至7×10-3Pa，对工件进行烘烤加热，开动工件旋转机构，工件施加50V-1000V负偏压，通入氩气，用引弧针引燃旋转磁控柱状弧源和各平面弧源，对工件进行轰击净化和轰击加热，然后改通氮气，便可获得氮化钛膜层。由于是两种弧源同时提供钛粒子，因此沉积速率大。
在镀复合膜时，以镀氮化钛—氮化锆为例，旋转磁控柱状弧源采用钛靶材，平面弧源采用锆靶材。在镀膜过程中，先将镀膜室的真空度抽至7×10-3Pa，对工件进行烘烤加热，开动工件旋转机构，工件施加50-1000V负偏压，通入氩气，用引弧针引燃柱弧源进行离子轰击净化和加热。改通氮气后，根据需要可以同时引燃柱弧源，也可以先引燃一种弧源，当第一层膜达到一定厚度时再引燃另一种弧源。当第二层膜达到一定厚度时再换另一种弧源。两个弧源如此交替工作可以得到预定厚度的多层膜。如果两个弧源同时工作时，可以获得合金膜或nm级多层膜。由于两种弧源均采用冷场致弧光放电，金属的离化率高，容易反应形成氮化钛、氮化锆等化合物涂层。是一种获得金属化合物多层超硬膜和合金膜的简单易行的多弧离子镀膜机。
权利要求1.一种旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机，由镀膜室(1)、平面弧源电源(2)、平面弧源(3)、工件转架(4)、旋转磁控柱状弧源(5)、柱状弧源电源(6)、进气系统(7)、烘烤加热系统(8)、两种弧源的引弧针系统(9)、真空系统(10)、工件偏压电源(11)组成，其特征在于，在镀膜室(1)的中央安装旋转磁控柱状弧源(5)，在镀膜室(1)的侧壁上安装平面弧源(3)。
2.根据权利要求1，所述的旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，所采用的旋转磁控柱状弧源(5)，直径50mm-100mm，长度200mm-2000mm，用管状金属材料做靶材，靶管中安装与柱弧轴平行的数根永磁体，永磁体在靶管内做旋转运动，电弧引燃后，同时有数根电弧燃烧，电弧斑呈线状，沿柱弧靶的全长分部，并沿柱弧靶面扫描。
3.根据权利要求1，所述的旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，平面弧源(3)的靶材可以是直径为50mm-100mm的小弧源，也可以是长度200mm-1500mm，宽度120mm-300mm的矩形大弧源，平面弧源的数量可以是1个，也可以是数十个。
4.根据权利要求1，所述的旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，两种弧源所采用的靶材可以是同一种材料，也可以是不同的两种材料或多种材料。
5.根据权利要求1，所述的旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机，其特征在于，镀膜室(1)的结构可以是钟罩形、立式前开门型、立式开盖型、筒型卧式一端开门型或两端开门型。
专利摘要本实用新型是旋转磁控柱状弧源—平面弧源多弧离子镀膜机,在镀膜室中央安装旋转磁控柱状弧源,在镀膜室的侧壁上安装平面弧源。主要由镀膜室、平面弧源、平面弧源电源、旋转磁控柱状弧源、柱状弧源电源、工件转架、进气系、烘烤加热系统、两种弧源的引弧针系统、真空系统、工件偏压电源组成。两种弧源安装同一种靶材时,可提高沉积速率。安装两种或多种靶材时,可以得到两种或多种超硬涂层的复合膜或合金膜。
文档编号C23C14/22GK2279366SQ9624176
公开日1998年4月22日 申请日期1996年11月12日 优先权日1996年11月12日
发明者王福贞 申请人:王福贞