[发明专利]无推进长寿命阴极电弧源装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种材料表面处理技术领域的装置，特别涉及一种用于直流阴极电弧离子镀膜工艺中的无推进长寿命阴极电弧源装置。

背景技术

利用阴极电弧源进行的离子镀(工业上常常称之为多弧离子镀，或者真空电弧离子镀)是目前应用最为广泛的镀膜工艺之一。其基本原理是在阴极电弧靶的工作端面产生阴极斑点，这些高速随机运动的阴极斑点产生电子和离子，成为镀膜的源头。

阴极斑点在电弧靶侧面运动时会显著降低电弧燃烧的稳定性。所以一般会在电弧靶的侧面施加屏蔽罩(或者绝缘套)，防止阴极斑点到达侧面。比如美国专利4448659在电弧靶周围环绕一圈屏蔽罩，有效保证了阴极斑点只在靶的工作端面燃烧，可以适用于直流或者射频电源。但是这样的设计存在一个问题就是当阴极电弧靶烧蚀一段时间，其高度小于屏蔽罩的高度，使得触发困难，最终影响到电弧的稳定性，所以阴极电弧靶的设计高度一般较小，从而导致电弧靶的使用寿命不长。

为了延长电弧靶的使用寿命，一般对于脉冲的阴极电弧靶使用电机自动推进的技术。比如中国专利200610010244.3使用手柄带动齿轮旋转，然后带动相应的推进杆推进阴极前进，保证阴极电弧靶的工作端面始终和绝缘套的屏蔽端面保持平行，提高了阴极电弧靶的使用寿命。但是这种推进装置需要在真空条件下的动密封，增加了阴极电弧源的复杂性，同时氮化硼绝缘套的使用也提高了成本。而且这种方式更适合于尺寸较小的脉冲阴极电弧靶，而不适合于尺寸以及质量都大大超过脉冲靶的直流靶。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无推进长寿命阴极电弧源装置。本发明实施简单，增大阴极电弧靶的高度即可以实现长寿命的阴极电弧靶，提高了阴极电弧源的使用效率，为直流阴极电弧离子镀工艺提供了一种高效率的镀膜源。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：阴极电弧靶、阴极底座、可动屏蔽罩、支撑屏蔽罩、屏蔽罩底座、水冷阳极、触发装置。阴极电弧靶和阴极底座之间采用螺纹连接，保证可以方便的更换阴极电弧靶。可以手动控制可动屏蔽罩在支撑屏蔽罩内的上下移动，保证可动屏蔽罩的端面和阴极电弧靶的工作端面始终保持平行，从而保证对阴极斑点的屏蔽效果。支撑屏蔽罩的一端通过内螺纹和屏蔽罩底座相连，同时另外一端通过内螺纹和可动屏蔽罩连接。水冷阳极和阴极电弧靶之间保持一定距离，并保证电的绝缘。触发装置和阴极电弧靶的工作端面靠近，这样可以通过触发装置和工作端面的接触和分离，来引发电弧。电弧源装置各部件的尺寸根据阴极电弧靶的设计高度和外直径来设计。

所述的阴极电弧靶为圆柱形部件，其材料为需要镀膜沉积的材料，可以使用但是不限于使用钛、铬、铝、石墨等等。其中一端加工出外螺纹，用于和阴极底座连接。

所述的阴极底座为圆柱形部件，其材料使用导电材料，可以使用但不限于使用不锈钢。端部加工出一个具有螺纹的凹坑，用于连接阴极电弧靶。阴极底座的外直径、高度为：

0.8*阴极电弧靶的外直径＜阴极底座的外直径＜阴极电弧靶的外直径；

0.6*阴极电弧靶的高度＜阴极底座的高度＜阴极电弧靶的高度。

所述的可动屏蔽罩为圆筒形部件，并在其中的一端具有凹缘，对电弧起到实际的屏蔽作用，其材料可以使用但不限于使用不锈钢，其外壁加工出螺纹，用于和支撑屏蔽罩之间的配合。可动屏蔽罩的最内直径(含凹缘)、最外直径、高度分别为：

阴极电弧靶的外直径＜可动屏蔽罩的最内直径＜阴极电弧靶的外直径+10mm；

可动屏蔽罩的最外直径＝可动屏蔽罩的最内直径+(10到20mm)；

阴极底座的高度＜可动屏蔽罩的高度＜1.2*阴极底座的高度。

所述的支撑屏蔽罩为圆筒形部件，其材料可以使用但不限于使用不锈钢，其内壁加工出内螺纹，用于和可动屏蔽罩、屏蔽罩底座之间的配合。支撑屏蔽罩的内直径、外直径、高度分别为：

支撑屏蔽罩的内直径＝可动屏蔽罩的最外直径＝屏蔽罩底座的外直径；

支撑屏蔽罩的外直径＝支撑屏蔽罩的内直径+(6到10mm)；

屏蔽罩底座的高度+阴极底座的高度＜支撑屏蔽罩的高度＜1.4*(屏蔽罩底座的高度+阴极底座的高度)。

所述的屏蔽罩底座为圆柱形部件，其材料可以使用但是不限于使用不锈钢。屏蔽罩底座的外径等于支撑屏蔽罩的内径，屏蔽罩底座的高度为5到10mm。

所述屏蔽罩底座与阴极底座以及阳极之间的通过绝缘材料绝缘，比如聚四氟乙烯或者氮化硼。