磁场线圈缠绕密度为14胆/_，二级磁场线圈铜线直径为1_ ;
[0031](2)热丝为直径1_的钽丝。
[0032]实施例3
[0033]该实施例与实施例1中一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备基本结构相同，不同的结构参数为:
[0034](I) 一级线圈支撑圆筒内径为Φ250ηιηι，长度为100mm，一级磁场线圈的缠绕密度为8胆/_，一级磁场线圈的铜线直径为2_ ;二级磁场线圈内部设置二级线圈支撑圆筒，且二级线圈支撑圆筒内径为Φ 300mm，长度为400mm，二级磁场线圈缠绕密度为5胆/mm, 二级磁场线圈铜线直径为1.5mm ；
[0035](2)热丝为直径1.5mm的鹤丝。
[0036]实施例4
[0037]采用实施例1的设备进行等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀方法，包括以下顺序步骤:
[0038](I)制备渗氮层
[0039]将纯钛作为阴极靶材安装于上述等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备之中，关闭真空腔室9，抽真空至真空度4.8X 10_3Pa ;启动加热器12，将工件加热升温至300 V，启动工件偏压电源5，启动热丝装置2及热丝偏压电源I，设置工件偏压电源为脉冲偏压，其参数为:工作频率5KHz，占空比5%，偏压幅值为-400V ；
[0040]设置通入热丝中的电流为20A，热丝两端的电压为30V，设置热丝偏压电源的偏压为-1OV ；
[0041 ] 通入队及H 2至气压达到0.1Pa,引发N 2及H 2电离形成增强放电的气体等离子体对工件渗氮，通入队的流量为50SCCM，通入H 2的流量为50SCCM，获得I μ m的渗氮层，停止通入队及!12;
[0042](2)离子轰击清洗
[0043]抽真空至真空度高于4.6 X l(T3Pa，通入Ar至气压达到0.1Pa，引发Ar电离形成增强放电的Ar的等离子体，调节工件偏压电源5的偏压，调节工件偏压电源5的偏压至600V，Ar离子在电场作用下轰击清洗5分钟；
[0044](3)制备硬质薄膜层
[0045]关闭热丝装置及热丝偏压电源，保持真空度为0.1Pa，启动增强过滤阴极弧源3，通入反应气体CH4，通过电弧离子镀制备0.5碳化钛硬质薄膜层；
[0046](4)重复离子轰击后制备硬质薄膜
[0047]重复步骤(2)、(3)，直到工件表面碳化钛硬质薄膜层厚度达到20 μ m，得到致密的碳化钛硬质薄膜层。
[0048]实施例5
[0049]采用实施例2的设备进行等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀方法，包括以下顺序步骤:
[0050](I)制备渗氮层
[0051]将纯钛作为阴极靶材安装于上述等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备之中，关闭真空腔室9，抽真空至真空度4.5X10_3Pa;启动加热器12，将工件加热升温至400 V，启动工件偏压电源5，启动热丝装置2及热丝偏压电源I，设置工件偏压电源为脉冲偏压，其参数为:工作频率15KHz，占空比25%，偏压幅值为600V ；
[0052]设置通入热丝中的电流为40A，热丝两端的电压为50V，设置热丝偏压电源的偏压为-20V ；
[0053]通入队及H 2至气压达到5Pa，引发N 2及H 2电离形成增强放电的气体等离子体对工件渗氮，通入队的流量为150SCCM，通入H 2的流量为300SCCM，获得2 μ m的渗氮层，停止通入队及!12;
[0054](2)离子轰击清洗
[0055]抽真空至真空度高于4.3X l(T3Pa，通入Ar至气压达到10Pa，引发Ar电离形成增强放电的Ar的等离子体，调节工件偏压电源5的偏压，调节工件偏压电源5的偏压至-800V，Ar离子在电场作用下轰击清洗15分钟；
[0056](3)制备硬质薄膜层
[0057]关闭热丝装置及热丝偏压电源，保持真空度为4Pa，启动增强过滤阴极弧源3，通入反应气体队和CH 4，通过电弧离子镀制备I y m碳氮化钛硬质薄膜层；
[0058](4)重复离子轰击后制备硬质薄膜
[0059]重复步骤⑵、(3)，直到工件表面碳氮化钛硬质薄膜层厚度达到30 μ m，得到致密的碳氮化钛硬质薄膜层。
[0060]实施例6
[0061]采用实施例2的设备进行等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀方法，包括以下顺序步骤:氮化铬
[0062](I)制备渗氮层
[0063]将纯铬作为阴极靶材安装于上述等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备之中，关闭真空腔室9，抽真空至真空度4.2X10_3Pa;启动加热器12，将工件加热升温至500°C，启动工件偏压电源5，启动热丝装置2及热丝偏压电源1，设置工件偏压电源为脉冲偏压，其参数为:工作频率25KHz，占空比50%，偏压幅值为-800V ；
[0064]设置通入热丝中的电流为70A，热丝两端的电压为80V，设置热丝偏压电源的偏压为-40V ；
[0065]通入队及!12至气压达到20Pa，引发\及!12电离形成增强放电的气体等离子体对工件渗氮，通入N2的流量为300SCCM，通入H 2的流量为700SCCM，获得3 μ m的渗氮层，停止通入队及!12;
[0066](2)离子轰击清洗
[0067]抽真空至真空度高于4.0X l(T3Pa，通入Ar至气压达到30Pa，引发Ar电离形成增强放电的Ar的等离子体，调节工件偏压电源5的偏压，调节工件偏压电源5的偏压至1200V，Ar离子在电场作用下轰击清洗20分钟；
[0068](3)制备硬质薄膜层
[0069]关闭热丝装置及热丝偏压电源，保持真空度为8Pa，启动增强过滤阴极弧源3，通入反应气体N2，通过电弧离子镀制备3 μπι氮化铬硬质薄膜层；
[0070](4)重复离子轰击后制备硬质薄膜
[0071]重复步骤(2)、(3)，直到工件表面氮化铬硬质薄膜层厚度达到39 μπι，得到致密的氮化铬硬质薄膜层。
【主权项】
1.一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备，包括真空腔室(9)，其特征在于，所述真空腔室底部活动安装有旋转平台(8)，旋转平台上放置工件(11)，旋转平台与工件偏压电源(5)负极相连，旋转平台与真空腔室绝缘，工件偏压电源(5)正极与真空腔室相连；所述真空腔室壁上固定安装有热丝装置(2)，热丝装置的负极与热丝偏压电源(I)负极相连，热丝偏压电源(I)正极与真空腔室相连，热丝装置与真空腔室绝缘；所述真空腔室上固定安装有增强过滤阴极弧源(3);所述真空腔室上安装有真空系统(4)，所述真空腔室壁上还设置有腔室进气孔(10)。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备，其特征在于，所述热丝装置(2)采用热丝连接于直流电源两端电极之上，热丝位于真空腔室内部，所述热丝为直径0.5-1.5mm的钨、钼或钽丝，热丝装置的电路中设置有热丝装置开关(21)。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备，其特征在于，所述旋转平台与真空腔室之间安装有旋转平台绝缘套(7)，所述热丝装置与真空腔室之间安装有热丝装置绝缘套(22)，所述真空腔室内壁上安装有加热器(12)。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备，其特征在于，所述增强过滤阴极弧源(3)采用弧源法兰(34)固定于真空腔室壁之上，二级磁场线圈(33)固定于弧源法兰之上，一级磁场线圈(31)固定于二级磁场线圈(33)末端，阴极靶(32)固定于一级磁场线圈中心；所述一级磁场线圈内部设置一级线圈支撑圆筒，且一级线圈支撑圆筒内径为Φ 120-250mm，长度为40_100mm，一级磁场线圈的缠绕密度为8_30匝/_，一级磁场线圈的铜线直径为0.5-2mm ;所述二级磁场线圈内部设置二级线圈支撑圆筒，且二级线圈支撑圆筒内径为?150-300mm，长度为200-400mm，二级磁场线圈缠绕密度为5-20胆/mm, 二级磁场线圈铜线直径为0.5-1.5mm。
【专利摘要】一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备，属于材料表面改性技术领域，该设备中，包括真空腔室，真空腔室底部活动安装有旋转平台，旋转平台上放置工件，旋转平台与工件偏压电源负极相连，旋转平台与真空腔室绝缘，工件偏压电源正极与真空腔室相连；真空腔室壁上固定安装有热丝装置，热丝装置的负极与热丝偏压电源负极相连，热丝偏压电源正极与真空腔室相连，热丝装置与真空腔室绝缘；所述真空腔室上固定安装有增强过滤阴极弧源；在同一设备同一数量级气压条件下连续进行离子渗氮及电弧离子镀膜的工艺，采用双级磁场线圈结构的增强过滤阴极弧源，使用高密度的Ar离子轰击硬质薄膜层，进一步磨平薄膜中的粗糙颗粒，提高层间结合力和致密度。
【IPC分类】C23C14-32, C23C8-36, C23C28-04
【公开号】CN204434722
【申请号】CN201520057195
【发明人】林国强, 韩治昀, 魏科科
【申请人】大连理工常州研究院有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月27日