[实用新型]一种自清洁刻蚀阳极装置

说明书

一种电弧离子镀自清洁刻蚀阳极装置，包括真空室、弧源、转架、阳极屏蔽罩、挡板及偏压电源、切换开关电源；弧源正电子端接刻蚀阳极上，弧源负电子端接弧靶阴极接线柱上，以此构成弧光放电阴阳极回路；阳极屏蔽罩设置在刻蚀阳极背部及侧面；挡板设置在弧靶阴极前并正对于刻蚀阳极的一侧上，阳极屏蔽罩位于挡板与刻蚀阳极之间；转架设置在真空室内；偏压电源的正极接地，偏压电源负极接切换开关电源，切换开关电源两路接头分别接通转架及刻蚀阳极，转架上设置待镀产品工位。本实用新型结构简单，能有效提高对基材清洗和刻蚀以及离子注入效果，同时可实现刻蚀阳极的自清洁，可用于刀具、模具、机械零部件等表面制备硬质防护薄膜和涂层领域。

技术领域

本实用新型属于真空镀膜技术领域，涉及一种自清洁刻蚀阳极装置。

背景技术

物理气相沉积（PVD）是将原子或分子从气相中沉积到基体表面，包括蒸镀、溅射沉积、离子镀、脉冲激光沉积和扩散涂覆等工艺。切削刀具、模具、耐磨损零件等经物理气相沉积硬质涂层后，有效提高了其表面硬度、复合韧性、耐磨损性和化学稳定性能等，大幅度提高了工件的使用寿命。电弧离子镀技术是结合了蒸发与溅射技术而发展的一种PVD技术。在真空室内，金属靶材蒸发在气体放电中进行，通过碰撞和电子撞击形成气体和金属的离子，这些离子在电场中被加速飞向衬底并形成涂层。如果在薄膜或涂层的形成过程中通入活性气体（如N2、O2等），则会发生化学反应并得到各种化合物薄膜或涂层。电弧离子镀的主要优点在于靶材的离化率高，所制备的薄膜或涂层沉积速率快，并且薄膜或涂层结构致密。基于以上优点，工业界已广泛采用电弧离子镀技术用于硬质耐磨、抗高温氧化以及改性薄膜或涂层的制备。

硬质涂层与基体材料良好的结合是其性能的重要保证。但是，由于硬质涂层与基体材料的结构（晶格常数）、硬度以及热膨胀性能存在较大差异，二者之间往往存在较大的应力，导致结合性能无法满足需要，同时也无法获得较厚的硬质涂层对基材进行防护。除对基片进行常规的前处理（机械研磨、抛光以及清洗）外，提高电弧离子镀硬质涂层与基材结合力的方法还包括沉积硬质涂层之前真空室内对基材前处理、加热以及沉积过渡层。

真空室内基材前处理是物理气相沉积技术中一个重要步骤，传统方法一般包括辉光放电清洗和弧光放电清洗两个过程。但是，传统辉光放电存在基材表面刻蚀能量较小以及容易出现尖端燃烧问题。弧光放电依旧存在大颗粒问题。同时，在偏压的作用下，电弧源发射的金属离子的能量远高于惰性气体（工作气体）电离离子能量，不容易控制其对基材轰击的清洗效果，一些时候甚至给基材带来损伤；常规对基材加热的方法是在真空室内安装加热体，以红外辐射的形式对基材进行加热升温。

刻蚀阳极系统可有效的解决基材前处理过程中辉光放电离子束流低、弧光放电金属离子不可控及大颗粒的问题，其主要是利用将弧光放电过程中的电子引出（刻蚀阳极接通弧源正极），电子引出过程中，将离化惰性气体，惰性气体阳离子将轰击转架上的待镀工件，从而实现工件的刻蚀清洗。

在完成等离子清洗待镀产品后，电弧离子镀或者磁控溅射开始镀膜，在镀膜过程中，大量粒子会沉积在刻蚀阳极上，如果不对阳极进行保护或遮挡，阳极表面会沉积各种涂层（导电的、不导电的），会对清洗刻蚀系统后续的稳定工作，有很大的影响。