[实用新型]带有复合磁场的类金刚石涂层制备装置

说明书

本实用新型公开了一种带有复合磁场的类金刚石涂层制备装置，该类金刚石涂层主要是通过利用装配有可旋转的磁芯的中心阳极或纵向电磁线圈，以及正八角机上装配的八组工艺组件形成的闭合磁场，所形成复合磁场下的等离子体制备类金刚石涂层，八组有磁场控制的工艺组件形成闭合的环形磁场，中心阳极的可旋转磁芯上装配有八道磁靴，可与相对应的工艺组件形成横向磁场，纵向线圈在接通电流后可在真空室内形成纵向磁场，两种或三种磁场的相互作用可在真空腔体内形成复杂的复合磁场，可增加电子的自由程，提高粒子的离化率，从而增加碳粒子的活性，获得高质量的类金刚石涂层。

技术领域

本实用新型属于真空镀膜技术领域，具体是指一种复合磁场制备类金刚石涂层制备装置。

背景技术

类金刚石薄膜(Diamond-like carbon film) 由于具有许多优异的物理、化学性能，如高硬度、低摩擦系数、优良的耐磨性、高介电常数、高击穿电压、宽带隙、化学惰性和生物相容性等。经过多年的发展，DLC薄膜在很多领域的应用也已进入实用和工业化生产阶段。然而，在类金刚石碳基薄膜的性能方面：高内应力和膜基结合弱；韧性低、脆性强以及热稳定性差；摩擦学行为受环境影响很大，这三大问题仍然是制约着其可靠性和寿命的关键瓶颈。

为了缓解或消除DLC碳基薄膜所存在问题，通过一定的方法可以改善DLC碳膜的力学和摩擦学性能，如退火、掺杂、加偏压、多层化、梯度化、基底预处理等。掺杂是改善DLC性能的主要方法，掺杂通常是通过通入混合气体、使用复合靶材或采用复合沉积技术来实现。DLC碳膜材料和基体材料存在热膨胀系数、晶体结构和化学成分的差异，限制了镀层材料与不同基材之间的良好结合。因此，需要通过在基底材料和薄膜材料之间沉积梯度或多层膜来克服膜–基间不匹配，提高碳膜材料与不同基材之间的结合强度，来改善它们的适应性，缓解化学键、热膨胀系数和弹性模量等性能的差别，从而提高膜-基结合。

现有的DLC沉积技术主要是物理气相沉积（PVD）及化学气相沉积(CVD)，PVD主要包括离子束沉积（IBD）、磁控溅射、多弧离子镀、脉冲激光沉积等，CVD包括热丝化学气相沉积、等离子化学增强气相沉积（PECVD），这几种技术都存在一些问题：离子束沉积因石墨溅射速率低二沉积速率低；磁控溅射沉积一方面溅射速率低，另一方面原子能量低导致结构疏松硬度低；多弧离子镀沉积过程中会产生大量碳颗粒；脉冲激光沉积能耗高，涂层均匀性差，有效沉积区小；热丝气相沉积技术沉积温度高，极大地限制了基体材料的范围；PECVD虽然有效的降低了反应温度，但沉积过程中沉积效率较低，碳原子离化率低，成膜质量结构不够致密。

现有的类金刚石涂层设备主要是物理气相沉积（PVD）装置及化学气相沉积(CVD)装置，其中CVD装置需要高温沉积碳氢气体（温度不低于600-700℃），一般表面处理后需要对产品进行热处理，高温沉积基体的应用范围有很大的限制，此外，其装置的复杂性、高能耗等缺点严重制约了CVD装置在类金刚石涂层中的应用；PVD装置主要是通过单一的磁控溅射技术或多弧离子镀技术与等离子体离化碳氢气体相结合，利用PECVD（等离子辅助化学气相沉积）技术沉积获得类金刚石涂层，一方面此类设备粒子源沉积速率低，生产效率低，另一方面此类设备离化率低，类金刚石涂层表面结构疏松，成膜质量差，此外制备的主要是含氢类金刚石涂层，其涂层内应力较高，涂层容易产生裂纹、褶皱、剥落等缺陷,而且使用多弧离子镀制备时涂层表面有大量大颗粒,严重影响成膜质量。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种有助于提高类金刚石涂层成膜质量的带有复合磁场的类金刚石涂层制备装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：