[发明专利]一种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置，属于预热锅炉环保技术领域。

背景技术

随着磁控溅射在现代工业中的广泛应用及人们生活品质的不断提高，通过传统磁控溅射方式制备的镀层性能并不能满足人们日益增长的物质要求，如镀层硬度、耐磨损、耐腐蚀性、致密性及膜基结合力等。而现有的技术已经不能满足对硬度、耐磨损、耐腐蚀性、致密性及膜基结合力等的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置，同时实现在镀膜过程中镀层的生长及溅射离子对基片的离子轰击两种目的，提高镀层的硬度、致密性，耐腐性、耐磨损及膜/基结合力，同时对基片表面产生清洗作用，以清除基片表面上的污染物和氧化物、产生缺陷作用、破坏表面结晶结构、改变表面形貌、离子掺入、温度升高、表面成分变化。

本发明的技术方案：一种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置，包括溅射靶位和自转装卡台，溅射靶位下方设有自转装卡台，自转装卡台连接有离子脉冲偏压电源。由于设有离子脉冲偏压电源，可以同时实现在镀膜过程中镀层的生长及溅射离子对基片的离子轰击两种目的，从而有效地提高镀层的硬度、致密性，耐腐性、耐磨损及膜/基结合力，同时对基片表面产生清洗作用，以清除基片表面上的污染物和氧化物、产生缺陷作用、破坏表面结晶结构、改变表面形貌、离子掺入、温度升高、表面成分变化。

前述的这种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置中，离子脉冲偏压电源为单体直流脉冲电源。由于离子脉冲偏压电源为单体直流脉冲电源，使其有更高的沉积与产出率，更好的薄膜均匀性和品质，并减少成弧造成的基材损坏，成本更低， 系统整合容易，工艺灵活性、宽容度和重复性能优越，可在过渡曲线上运行稳定 吞吐量更高，便于监控，系统灵活；并且电压可调范围宽，可持续大功率运行，基材温度低。

前述的这种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置中，离子脉冲偏压电源设置为-65V～-85V。

前述的这种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置中，离子脉冲偏压电源设置为-75V。

前述的这种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置中，自转装卡台上设有磁流体密封齿轮装置。

前述的这种用于磁控溅射镀膜过程的直流脉冲装置中，磁流体密封齿轮装置上连接有转动电机。

与现有技术相比，由于设有离子脉冲偏压电源，可以同时实现在镀膜过程中镀层的生长及溅射离子对基片的离子轰击两种目的，从而有效地提高镀层的硬度、致密性，耐腐性、耐磨损及膜/基结合力，同时对基片表面产生清洗作用，以清除基片表面上的污染物和氧化物、产生缺陷作用、破坏表面结晶结构、改变表面形貌、离子掺入、温度升高、表面成分变化；由于离子脉冲偏压电源为单体直流脉冲电源，使其有更高的沉积与产出率，更好的薄膜均匀性和品质，并减少成弧造成的基材损坏，成本更低， 系统整合容易，工艺灵活性、宽容度和重复性能优越，可在过渡曲线上运行稳定 吞吐量更高，便于监控，系统灵活；并且电压可调范围宽，可持续大功率运行，基材温度低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是不同偏压下的CrTiAlN薄膜的形貌分析图；

图3是不同偏压下CrTiAlN梯度镀层的X射线衍射谱曲线图；

图4是不同偏压条件下的镀层硬度和磨损率曲线图；

图5是不同偏压条件下镀层的结合力和磨损率；

图6是不同偏压条件下镀层的摩擦系数曲线图。

附图中的标记为：1-溅射靶位，2-自转装卡台，3-离子脉冲偏压电源，4-转动电机，5-磁流体密封齿轮装置。

CrTiAlN镀层形貌分析如图2所示，当制备偏压变化时，CrTiAlN薄膜的表面形貌明显不同，但所有表面颗粒都没有发现缝隙和空穴等缺陷，所有表面组织都致密。-65V时镀层由许多大颗粒组成，且尺寸很不均匀，最大的达400 nm以上，而最小的仅几十纳米；随着偏压的增大，颗粒的尺寸开始减小，大颗粒开始分裂成小颗粒，镀层表面颗粒组织细化，同时表面平整度增加。当偏压增至-75V时，镀层表面熔融连成一片，很难分清单个颗粒。随后，随着偏压的增加表面重新颗粒化，当偏压到达-85V时，颗粒间界面明显且平整度增加，但颗粒尺寸增大并不明显。