專利名稱：柱形靶電弧汽相淀積裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種柱形靶電弧汽相淀積裝置及方法，屬于真空鍍膜、多弧離子鍍膜技術(shù)。
電弧離子鍍技術(shù)是當(dāng)今最先進的離子鍍技術(shù)之一、它利用冷場致發(fā)射電弧源提供高密度的金屬離子流，是各種離子鍍技術(shù)中金屬離化率最高的技術(shù)，有利于形成氮化鈦等化合物涂層，在仿金裝飾鍍，工具鍍等方面有著廣闊的應(yīng)用。
目前市場上普遍使用的離子鍍設(shè)備均為平面靶，在專利號為91105729.3的磁場束電弧汽相淀積的方法和設(shè)備中敘述了一種柱形靶電弧離子鍍系統(tǒng)，并采用沿柱形靶中心軸往復(fù)移動的永久磁鐵對弧班進行控制。該專利中的磁場是靠機械移動方法來控制弧斑在靶表面均勻地刻蝕，但在移動的磁場換向時，即磁場沿柱靶中心軸由上向下運動到由下向上運動的瞬間總要存在短暫的仃頓，久而久之就會造成在靶的兩端刻蝕出槽，更至造成整個靶報廢，此外機械移動的故障率較高，也使其在工業(yè)化生產(chǎn)中受到限制。
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，而提供了一種陰極柱形靶中放置有電磁線圈的可控制弧斑運動的柱形靶電弧汽相淀積裝置。
本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的而提出如下技術(shù)方案該柱形靶電弧汽相淀積裝置裝置包括陽極殼體、陰極柱形靶及引弧絲，陽極殼體中部所裝的陰極柱形靶內(nèi)固裝有電磁線圈，電磁線圈貫空整個靶長，并通以直流或交變電流，電磁線圈內(nèi)設(shè)有冷卻入水管，陰極柱形靶頂部裝冷卻出水管，電磁線圈外圍與陰極柱形靶壁之間為出水腔，電磁線圈外面涂有防水層。陰極柱形靶內(nèi)的整個線圈分成至少一組，每組線圈由三相以上構(gòu)成，各相之間所通交變電流之間的位相差為特定值，陰極柱形靶內(nèi)的每組線圈若分為三相，每相之間交變電流位相差為 π；若每組線圈分為四相，每相之間交變電流位相差為 ，每組線圈分為六相，每相之間交變電流位相差為 ，若每組線圈分為八相，每相之間交變電流位相差為 ；陰極柱形靶內(nèi)每組線圈中的相位在磁場中按其靶長進行周期性交換，致使產(chǎn)生往復(fù)運動的磁場。
本發(fā)明的特點是陰極柱形靶表面刻蝕均勻，靶材利用率高，鍍膜厚度均勻，成膜速率高，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)良，用途廣泛。
本發(fā)明的具體內(nèi)容由附

圖1～2給出。
圖1為柱形靶電弧汽相沉積裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為陰極柱形靶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中的主要結(jié)構(gòu)為真空室法蘭1、引弧裝置絕緣密封套2、水套絕緣密封套3、連接法蘭4、引弧絲5、電磁線圈6、冷卻水7、前擋板8、后擋板9、陰極柱形靶10、電磁線圈引線11、入水管12、出水管13、陽極殼體14、出水腔15、引弧裝置1 6、弧電源17。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。
這種柱形靶電弧汽相淀積裝置及方法，包括陽極殼體14、陰極柱形靶10及引弧絲5，陽極殼體中部所裝的陰極柱形靶內(nèi)固裝有電磁線圈6，電磁線圈貫穿整個靶長，并通以直流或交變電流，線圈前后分別裝有前擋板8與后擋板9，前擋板和后擋板與陰極柱形靶壁之間隔開一間隙，線圈不作任何移動，采用電磁線圈且產(chǎn)生控制弧班運動所需的磁場，電磁線圈內(nèi)裝冷卻入水管12，陰極柱形靶頂部裝冷卻出水管13，電磁線圈外圍與陰極柱形靶壁之間為出水腔15，電磁線圈外面涂有防水層。陰極柱形靶內(nèi)的整個線圈分成至少一組，為了使線圈整體能夠產(chǎn)生往復(fù)運動的磁場，每組線圈至少分為三相，若每組線圈分為3相，每相之間電流位相差為 π各相以A、B、C表示，如果交換三相中的任意兩相。 磁場運動方向---→BC相交換A C B A C B A C B …… A C B磁場運動方向←--即可使磁場以運動方向相反。
每組線圈也可以分為四相，每相之間電流位相差為 ，各相以A、B、C、D表示 磁場動方向-----→BD相交換 磁場運動方向←--兩相交換即可使運動方向相反(如BD交換或AC交換)同理每組線圈還可分為六相，八相或更多相，每相所加交變電流位相差分別為 或 每組線圈所分相數(shù)越多，其在靶表面所形成的運動磁場越平滑，但過多的相數(shù)會使電源更加復(fù)雜所以一般不超過八相。50周三相交流電本身的位相差為 ，直接利用三相交流電可使電源部分最為簡單，當(dāng)電流頻率固定為50Hz而不需要改變時，采用三相或六相最為簡單實用。
作為本發(fā)明的實施例，在直徑750mm高820mm的真空室陽極殼體的中心放置陽極柱形靶，靶材采用鈦管制成，鈦管外徑74mm，壁厚10mm，電磁線圈固裝在鈦管內(nèi)、電磁線圈前后分別裝前擋板與后擋板，前、后擋板及線圈與鈦管壁之間留有4mm的間隙，以便冷卻水(7)能順利流過出水腔及前、后擋板與鈦管壁之間的間隙且從出水管流出，保證靶面有較好的冷卻效果，電磁線圈外徑為42mm繞在尼龍骨架上，線圈外面有2mm厚的防水層，用來保證線圈的絕緣性，整個靶的實際有效長度為540mm，電磁線圈分為5組，每組由三相組成并通以三相交變電流，每經(jīng)過5個周期換向一次。
本系統(tǒng)的典型工作電流為120A，電壓20V用于裝飾鍍，每次鍍15分鐘左右。
工作時，將陰極柱形靶與弧電源負(fù)極相接，陽極殼體接電源正極，引弧絲通過引弧裝置16形成引弧電弧，并迅速變成陰極柱形靶與陽極殼體之間的主電弧，以實現(xiàn)理想的引弧過程，進行工件渡膜。
權(quán)利要求
1.一種柱形靶電弧汽相淀積裝置，包括陽極殼體、陰極柱形靶及引弧絲，其特征在于陽極殼體中部所裝的陰極柱形靶內(nèi)固裝有電磁線圈，電磁線圈貫穿整個靶長，并通以直流或交變電流，線圈前后分別裝有前擋板與后擋板，前擋板和后擋板與陰極柱形靶壁之間設(shè)有間隙，電磁線圈內(nèi)設(shè)有冷卻入水管，陰極柱形靶頂部裝冷卻出水管，電磁線圈外圍與陰極柱形靶壁之間為出水腔，電磁線圈外面涂有防水層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱形靶電弧汽相淀積裝置，其特征是陰極柱形靶內(nèi)的整個線圈分成至少一組，每組線圈由三相以上構(gòu)成，各相之間所通交變電流之間的位相差為特定值，使線圈整體在靶面上產(chǎn)生運動的電磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的柱形靶電弧汽相淀積裝置，其特征是陰極柱形靶內(nèi)的每組線圈分為三相，每相之間交變電流位相差為 π。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的柱形靶電弧汽相淀積裝置，其特征是陰極柱形靶內(nèi)的每組線圈分為四相，每相之間交變電流位相差為
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的柱形靶電弧汽相淀積裝置，其特征是陰極柱形靶內(nèi)的每組線圈分為六相，每相之間交變電流位相差為 π。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的柱形靶電弧汽相淀積裝置，其特征是陰極柱形靶內(nèi)的每組線圈分為八相每相之間交變電流位相差為 π。
7.一種柱形靶電弧汽相淀積方法，其特征在于陰極柱形靶內(nèi)每組線圈中的相位在磁場中按其靶長進行周期性交換，致使產(chǎn)生往復(fù)運動的磁場。
全文摘要
本發(fā)明是電磁控制柱形靶的電弧汽相淀積裝置及方法，是屬于真空鍍膜，多弧離子鍍膜領(lǐng)域，其技術(shù)特征在于是用電磁線圈控制弧班運動的柱形靶的電弧汽相淀積裝置，電磁線圈貫穿整個靶長，并通以直流或交變電流，使線圈整體在靶面上產(chǎn)生運動的電磁場，通過對線圈磁場的控制來達到對弧班的控制，使柱靶表面刻蝕均勻，靶材利用率高，鍍膜厚度均勻，成膜速率高，可用于仿金裝飾鍍、工具鍍等多種鍍膜工藝。
文檔編號C23C14/24GK1137572SQ9510597
公開日1996年12月11日 申請日期1995年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月6日
發(fā)明者王殿儒, 劉維一, 遇衍澄, 魏耀存, 王琰, 李燕, 馮宇奇 申請人:北京長城鈦金技術(shù)聯(lián)合開發(fā)公司