[发明专利]无弧斑的真空电弧离子镀膜技术

说明书

技术领域

本发明是应用无弧斑的真空电弧等离子体蒸发离化源作为镀料的供给源的真空电弧离子镀膜方法，鉴于此类蒸发离化源的特点，能镀出无液滴、致密的优质膜层，又由于在工件上施加负偏置电压，使膜层与工件结合力极佳，因此严格讲，本发明属于真空电弧等离子体技术领域，但主要应用于物理气相沉积(PVD)镀膜领域。 

背景技术

本发明是本公司积多年实践不断创新的成果，已在公司实验室多次试验成功，准备扩大规模并应用于工业规模的镀膜系统。经过有关此类技术及相邻技术的国内、外专利检索，举例表明下列专利虽属同类技术领域，但实际内容和基本原理和本发明并不相同。 

国内专利ΔCN  03178688 

真空电弧沉积设备 

申请人：日新电机株式会社  发明人：入泽一彦等此发明设置了多个阴极，并可遮挡部分阴极，开放某一阴极，达到镀覆多种不同阴极材料的膜层，但都属于冷阴极有弧斑、有颗粒液滴的真空电弧沉积设备。与本发明的无弧斑根本上不同。 

ΔCN  02160651 

真空电弧蒸镀方法及装置 

由电弧放电蒸发阴极材料，由多个磁铁形成磁过滤器，磁过滤器中有偏转磁场，以甩掉熔滴，同时将等离子体束中的离子送到喷射孔，进入离子淀积腔以成膜在基底上。此发明均有液滴，与本发明明显不同。 

国外专利ΔUS 6692624 

真空镀膜装置 

申请人：Internat ional Technology Exchange，Inc. 

发明人：A.Y.Ko lpakov等 

此专利阴极为消耗的，阳极同时作为真空室，在电弧放电柱周围的管状室内壁，有肋条状锯齿片，以阻挡大颗粒金属液滴进入镀膜工件区，由设置的磁场使电弧柱偏转，更多液滴被甩掉。可见与本发明无液滴显著不同。 

ΔUS 6391164 

采用带有非消耗热阳极的真空电弧沉积薄膜 

此发明虽然也是真空电弧镀膜，但采用的是非消耗热阳极，在阴极上发射阴极大颗粒材料。与本发明显著不同。 

ΔUS 4620913 

电弧气相沉积方法和装置 

申请人：Multi-Arc Vacuum Systems，Inc. 

发明人：Clark Bergman 

在电弧气相沉积镀膜过程中，维持阴极弧斑，室内辅助阳极和真空室壁有电位差。此发明专利恰恰是冷阴极有弧斑的电弧，与本发明成明显对照，显然与本发明的无弧斑和室内辅助阳极或辅助阳极与真空室壁连接无电位差明显不同。 

ΔUS 4551221 

真空电弧等离子体装置 

申请号：640554 

发明人：Ivan I.Axenov等 

该发明专利的装置包括可消耗阴极，以其端面作为工作面，采用管状阳极，外围有螺旋线圈，产生的轴向磁场，以控制电弧，整个过程也是属于有弧斑的冷阴极电弧等离子体放电，所以与本发明的无弧斑真空电弧显著不同。 

发明内容

本发明涉及无弧斑的真空电弧离子镀膜技术，为了克服目前常用的有弧斑的真空阴极电弧离子镀膜技术中有液滴发射的缺点，本发明采用无弧斑的真空电弧等离子体蒸发离化源作为镀烊的供给源，配置在真空镀膜室内，应用油扩散泵+罗茨泵+旋片泵机械真空泵组成无油排气系统，对真空镀膜室排气，以使真空度达到10-10^-3Pa范围。 

采用大直流电流弧电源，一般可达2000A，作为真空电弧等离子体放电电源，阴极接圆形断面的圆柱阴极，阳极连接真空室内壁，也可在真空室内专设一环状辅助阳极。 

通电后，逐渐加大电流，使电流密度达到电弧放电的量级时，在阴、阳极之间形成真空电弧等离子体放电，直接在阴极断面上形成无弧斑的蒸发区，阴极区即无弧斑放电区。所产生的无液滴、高电离度、高密度的金属蒸气等离子体射向阴极对面的工件，并在工件上施加负偏电压，这就使金属等离子体中的正离子，相当于镀料正离子，受负偏电压吸引，迅速轰向工件表面，实现了符合离子镀定义的离子镀膜过程，适合本技术的金属，以沸点高于1500度为佳，如Zr、Ni、Cr、Ti等。