电弧离子镀膜装置及镀膜方法与流程

技术特征：
1.一种电弧离子镀膜装置，其特征在于，包括：真空室(1)，其腔体内为真空环境；电弧产生部件，设在所述真空室(1)内，包括阴极靶(2)、阳极(4)和引弧器(3)，所述阴极靶(2)呈柱状且用于释放等离子体(8)，所述引弧器(3)设在所述阴极靶(2)和所述阳极(4)之间，用于产生带电粒子以引导所述阴极靶(2)的侧面与所述阳极(4)之间产生电弧对工件(9)镀膜；支撑架(5)，设在所述真空室(1)内，所述支撑架(5)设在所述阳极(4)远离阴极靶(2)的一侧，用于放置所述工件(9)；和供电部件(6)，包括弧电源(61)和第一蓄能器(62)，所述弧电源(61)具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出脉冲电压且与所述引弧器(3)连接，所述第二输出端用于输出可调直流电压且用于对所述第一蓄能器(62)充电，所述第一蓄能器(62)的负极和正极分别与所述阴极靶(2)和所述阳极(4)连接。2.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，且绕所述第一中心线(21)可转动地设置。3.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，所述电弧产生部件还包括安装杆(3’)，所述引弧器(3)设在所述安装杆(3’)上，用于对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)需要刻蚀的长度段进行引弧。4.根据权利要求3所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)可移动地设在所述安装杆(3’)上，以对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)的不同区域进行引弧。5.根据权利要求4所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)的移动速度v通过如下公式确定：v＝d
×
f；式中，d为单个引弧器(3)对阴极靶(2)表面刻蚀的有效区域(22)的直径，f为所述第一输出端输出脉冲电压的频率。6.根据权利要求3所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)设有多个，多个所述引弧器(3)间隔设在所述安装杆(3’)上，以对所述阴极靶(2)沿第一中心线(21)的不同区域进行引弧。7.根据权利要求6所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)设置的数量n通过如下公式确定：n＝h/(d l
1/2
),其中n＝1,2,3
…
式中，h为根据实际需求设定的沿第一中心线(21)为工件(9)镀膜的有效长度，d为单个引弧器(3)对阴极靶(2)表面刻蚀的有效区域(22)直径，l为阴极靶(2)到工件(9)表面的距离。8.根据权利要求4～6任一项所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述安装杆(3’)与所述第一中心线(21)平行设置。9.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，在垂直于所述第一中心线(21)的平面内，所述引弧器(3)成角度设置，且被构造为朝向所述阴极靶(2)在垂直于所述阴极靶(2)与阳极(4)连线的侧面发出带电粒子。10.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，还包括偏压施加部件(7)，用
于产生偏压电流，以促使等离子体(8)加速向所述工件(9)表面运动。11.根据权利要求10所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述偏压施加部件(7)包括：第二蓄能器(72)，所述第二蓄能器(72)的负极和正极分别与所述支撑架(5)和接地的所述真空室(1)连接；和偏压电源(71)，具有第三输出端，用于输出可调直流电压且用于对所述第二蓄能器(72)充电。12.根据权利要求11所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述偏压电源(71)与所述弧电源(61)电连接，以使所述偏压电源(71)同步获取所述第一输出端输出脉冲电压的频率和所述第二输出端输出的电压；其中，所述偏压施加部件(7)用于根据所述第一输出端输出脉冲电压的频率和所述第二输出端输出的电压控制向所述第二蓄能器(72)的充电时间。13.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述引弧器(3)包括：阳极件(31)、阴极件(32)和陶瓷环(33)，所述陶瓷环(33)沿轴向连接在所述阳极件(31)与所述阴极件(32)之间，所述陶瓷环(33)上涂覆导电材料(331)；其中，所述阴极件(32)与所述第一输出端的负极相连，所述阳极件(31)与所述第一输出端的正极相连。14.根据权利要求1所述电弧离子镀膜装置，其特征在于，所述支撑架(5)具有第二中心线(52)，且绕所述第二中心线(52)可转动地设置，所述支撑架(5)沿所述第二中心线(52)间隔设置多个子支架(51)，且每个所述子支架(51)上沿周向设有多个工件放置位(53)；其中，所述阴极靶(2)具有第一中心线(21)，所述第二中心线(52)平行于所述第一中心线(21)。15.一种基于权利要求1～14任一所述电弧离子镀膜装置的镀膜方法，其特征在于，包括：开启所述弧电源(61)；通过所述第一输出端输出脉冲电压为所述引弧器(3)供电，以使所述引弧器(3)供电后产生带电粒子；通过所述第二输出端输出可调直流电压对所述第一蓄能器(62)充电，以使所述第一蓄能器(62)通过放电在所述阴极靶(2)的侧面和所述阳极(4)之间产生电弧，从而对所述工件(9)镀膜。16.根据权利要求15所述的镀膜方法，其特征在于，所述电弧离子镀膜装置还包括偏压施加部件(7)，包括：第二蓄能器(72)，其负极和正极分别与所述支撑架(5)和接地的所述真空室(1)连接；和偏压电源(71)，具有第三输出端，用于输出可调直流电压且用于对所述第二蓄能器(72)充电；所述镀膜方法还包括：开启所述偏压电源(71)，以输出可调直流电压对所述第二蓄能器(72)充电；通过所述第二蓄能器(72)放电产生偏压电流，在所述阴极靶(2)和所述阳极(4)之间产生电弧对所述工件(9)镀膜用于产生偏压电流，以促使等离子体(8)加速向所述工件(9)表面运动。17.根据权利要求16所述的镀膜方法，其特征在于，还包括：使所述偏压电源(71)与所述弧电源(61)电连接，以使所述偏压电源(71)同步获取所述第一输出端输出脉冲电压的频率和所述第二输出端输出的电压；
根据所述第一输出端输出脉冲电压的频率和所述第二输出端输出的电压控制所述偏压电源(71)向所述第二蓄能器(72)充电的时间。

技术总结
本公开涉及一种电弧离子镀膜装置及镀膜方法，电弧离子镀膜装置包括：真空室，其腔体内为真空环境；电弧产生部件，设在真空室内，包括阴极靶、阳极和引弧器，阴极靶呈柱状且用于释放等离子体，引弧器设在阴极靶和阳极之间，用于产生带电粒子以引导阴极靶的侧面与阳极之间产生电弧对工件镀膜；支撑架，设在真空室内，支撑架设在阳极远离阴极靶的一侧，用于放置工件；和供电部件，包括弧电源和第一蓄能器，弧电源具有第一输出端和第二输出端，第一输出端用于输出脉冲电压且与引弧器连接，第二输出端用于输出可调直流电压且用于对第一蓄能器充电，第一蓄能器的负极和正极分别与阴极靶和阳极连接。连接。连接。


技术研发人员：冯森 蹤雪梅 李莎 郭飞
受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/10/29