[实用新型]一种复合镀膜装置

说明书

本实用新型公开了一种复合镀膜装置，包括真空室和位于真空室内的工件转架，真空室内集成有离子束源、脉冲电弧离子源和磁过滤电弧离子源；离子束源用于清洗工件或者辅助沉积；脉冲电弧离子源用于激发石墨靶材，产生碳离子，沉积Ta‑C碳膜；磁过滤电弧离子源用于激发金属靶材，产生金属离子，沉积金属薄膜、合金薄膜或化合物薄膜。本装置将离子束技术、磁过滤离子镀与脉冲离子镀三种技术集成于一个真空室，提供多种镀膜方式，实现多功能性和结构性先进薄膜制备，具有功能丰富、扩展性强的特点，适用于开展科学研究及工业领域多样性生产。尤其利用该装置可高效率制备低应力、高结合强度、结构与性能可调控的Ta‑C碳膜。

技术领域

本实用新型属于真空镀膜技术领域，具体涉及一种复合镀膜装置。

背景技术

四面体非晶碳Ta-C碳膜具有极高的硬度和较低的摩擦系数，是机械、电子、纺织、汽车、航空航天等领域广泛的应用的抗磨损薄膜。然而Ta-C碳膜存在高残余应力且韧性低、脆性高，导致薄膜与基体之间的结合强度较差，使用过程易发生脱落，限制了类金刚石的沉积厚度及应用。随着薄膜制备技术、分析测试手段以及纳米技术的不断发展，人们对传统薄膜结构及性能的认识不断加深，Ta-C碳膜的研究也从单层、单一组分向复合化、梯度化、多层化发展。采用多种技术集成，制备多层复合结构或进行元素掺杂，能够有效降低Ta-C碳膜的残余应力，提高Ta-C碳膜与基体的结合力，提高Ta-C碳膜的应用价值。

现有技术存在以下缺陷：Ta-C涂层的制备方法存在以下问题：

（1）Ta-C碳膜主要通过直流电弧离子镀技术、磁过滤电弧离子镀技术及溅射技术制备。直流电弧离子镀技术虽然具有较高的离化率及沉积速率，但是会带来大颗粒污染，影响Ta-C碳膜的质量；磁过滤电弧离子镀技术虽然可以过滤掉大颗粒，但是会降低沉积过程的速率，导致较低的靶材利用率及镀膜效率；溅射技术虽然大颗粒较少，但是靶材的利用率低、离化率低且镀膜速率较低；以上三种技术均无法精确控制碳离子的能量，实现Ta-C碳膜的结构和性能可调控。

（2）过渡层主要通过溅射或者直流电弧技术制备，溅射技术的靶材离化率通常小于40%,沉积速率较低，直流电弧技术不可避免地会带来大颗粒污染。

将以上制备Ta-C碳膜和过渡层的技术组合，用于制备Ta-C碳膜及其复合薄膜，无法精确调控Ta-C碳膜的结构和性能，且往往具有较低的生产效率、较差的薄膜质量及复杂的设备结构。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种复合镀膜装置。

离子束技术主要用于辅助镀膜，能够进行离子清洗刻蚀，改善基体的表面质量及膜基结合力。磁过滤电弧离子镀具有蒸发速率高、离子能量强、大颗粒少等特点，能够制备常见金属薄膜（Ti、Cr、Cu、Al等）、合金薄膜（Ti/Al、Ti/Cr等）或化合物薄膜（TiN、CrN、TiCN等）。脉冲电弧离子镀技术能够制备Ta-C碳膜，不仅石墨靶材离化率高，而且不需要负偏压、沉积温度低，制备Ta-C碳膜的结构和性能可调控。

将三种技术组合，不仅可以制备多层复合结构的Ta-C碳膜或进行元素掺杂，提高Ta-C碳膜的应用价值，而且能够制备合金薄膜或者具有一定周期性的多层复合薄膜，实现多功能性和结构性先进薄膜制备。

本实用新型采用的技术方案为：

一种复合镀膜装置，包括真空室和位于真空室内的工件转架，所述真空室内集成有离子束源、脉冲电弧离子源和磁过滤电弧离子源；

所述离子束源用于清洗工件或者辅助沉积；

所述脉冲电弧离子源用于激发石墨靶材，产生碳离子，沉积Ta-C碳膜；

所述磁过滤电弧离子源用于激发金属靶材，产生金属离子，沉积金属薄膜、合金薄膜或化合物薄膜。