[发明专利]一种提高硬质涂层与基材结合力的装置及工艺

权利要求书

1.一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：真空腔室（10）内部安装弧源和挡板（12），弧源包括弧源靶（110）和弧源阳极（111），弧源前方安装挡板（12），真空腔室（10）中心处安装转架（13），弧源的电源负极端接在阴极弧源靶（110）上，弧源的电源正极端接在装配在弧源附近的阳极（111）上；独立的挡板电源及转架电源分别与挡板（12）及转架（13）连接，其中两个电源的另一极与真空腔室（10）连接，弧源阳极、挡板（12）、转架（13）与真空腔室（10）都为电位悬浮状态。

2.根据权利要求1所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：所述真空腔室（10）为内切八边形，真空腔室（10）内均匀排列安装1-4组弧源，弧源靶（110）为平面弧源靶（1110）或柱形弧源靶（2110），平面弧源靶（1110）前部安装平面挡板（112），柱形弧源靶（2110）前部安装弧形挡板（212）。

3.根据权利要求2所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：所述平面挡板（112）采用支撑方式与真空腔室（10）内壁相连，并通过绝缘组件与真空腔室（10）电位绝缘，平面挡板（112）的长度和宽度是平面弧源直径的2-3倍；所述弧形挡板（212）采用悬挂方式与真空腔室（10）内壁相连，并通过绝缘组件与真空腔室（10）电位绝缘，弧形挡板（212）的长度为柱弧的长度的1.1-1.5倍，宽度为柱弧直径的2-3倍。

4.根据权利要求2所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：所述平面挡板（112）和弧形挡板（212）由导电、高导热材料制成，平面挡板（112）和弧形挡板（212）表面涂覆2-10μm耐刻蚀SiC涂层，平面挡板（112）和弧形挡板（212）为2-4层结构，层与层之间交错重叠，层与层间距1-2mm，纵向相互重叠3-4mm，平面挡板（112）和弧形挡板（212）可以在10mm至100mm间调节与弧源靶面的距离。

5.根据权利要求2所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：所述弧源阳极（111）为带有水冷的柱形结构，弧源阳极（111）背向转架一侧设有阳极遮板（14）。

6.根据权利要求2所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的装置，其特征在于：所述弧源、挡板（12）、转架（13）之间接互相独立供电电源，电源采用双极脉冲，脉冲频率5-80kHz，占空比0.2-1.0。

7.一种提高硬质涂层与基材结合力的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（a）清洗：对基材需沉积硬质防护层面进行研磨、抛光处理，然后采用溶剂进行超声波清洗；

（b）清洗后基材经干燥后，悬挂于真空室转架（13）上，关炉，抽真空至本底真空；

（c）开动转架（13），通入工作气体并保持真空室压强在0.02-6Pa，电弧电流40-250A，电压为10-40V，挡板（12）接负极50-300V，转架（13）接正极50-500V，采用电子轰击对基材加热10-60分钟，通过红外测温仪测量基材表面温度至200-700℃合适温度时停止电子轰击；保持挡板（12）接负极50-300V，转架（13）接负极50-500V，采用工作气体离子轰击对基材刻蚀清洗10-60分钟；采用挡板（12）接正极50-200V，转架（13）接负极400-1000V，通入工作气体并保持真空室压强在0.02-1.5Pa，采用弧源金属离子轰击注入基材10-30分钟；

（d）后续沉积陶瓷/金属陶瓷硬质涂层。

8.根据权利要求7所述的一种提高硬质涂层与基材结合力的工艺，其特征在于：所述步骤c中，对基材刻蚀清洗之后，当需要对基材进行更强烈刻蚀时，则采用挡板接负极50-200V，转架接负极200-400V，降低真空室压强至0.02-3Pa，采用弧源金属离子轰击基材刻蚀清洗10-60分钟。