[其他]高能級磁控濺射離子鍍技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85102600
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102600B
• 公開（公告）日: 1988-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳寶清;朱英臣;王玉魁;王斐杰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連工學(xué)院
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 大連工學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 修德金

本發(fā)明屬于物理氣相沉積。

在已有技術(shù)中，離子鍍是在真空條件下使鍍膜材料蒸發(fā)為金屬蒸汽，在蒸發(fā)源和工件間加一直流電壓（工件為陰極），使工件與蒸發(fā)源之間產(chǎn)生輝光放電，金屬蒸氣原子在輝光放電電場中被電離為金屬正離子（Me⁺），該金屬正離子在電場作用下高速飛向工件表面，并在工件表面上沉積而形成膜。由于真空潔凈作用，離子清洗及高能粒子的注入和濺射作用，使得離子鍍的鍍膜與基體的附著力和致密度都遠(yuǎn)優(yōu)于一般真空鍍膜（真空蒸鍍膜與真空濺射膜）和電鍍膜。但上述離子鍍技術(shù)所采用的蒸發(fā)源為點狀熱蒸發(fā)源和一般真空濺射源。前一種離子鍍技術(shù)不易實現(xiàn)長時間穩(wěn)定均恒的蒸發(fā)，在鍍制大面積零件時，不能保證鍍膜均勻一致。而后一種離子鍍技術(shù)成膜速度很慢。

磁控濺射是利用真空輝光放電時陰極濺射效應(yīng)使固態(tài)金屬材料變成氣態(tài)金屬原子的，為了提高濺射效率在陰極附近放置一個與電場呈正交的強磁場，以控制自由電子的運動軌跡，提高電離幾率和濺射效率。用磁控濺射作為蒸發(fā)源，其蒸發(fā)速度穩(wěn)定均恒，鍍膜沉積速度快，鍍覆面積大，可應(yīng)用于大量生產(chǎn)。但現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜機均不加工件負(fù)高壓電源，因此，在金屬工件上鍍膜時附著力差，會產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。

本發(fā)明把磁控濺射技術(shù)和離子鍍技術(shù)結(jié)合起來，提出了適合于磁控濺射條件下工作的負(fù)高壓電源，提出了鍍膜的最佳工藝參數(shù)。本發(fā)明把這種用磁控濺射作為蒸發(fā)源進(jìn)行負(fù)高壓離子鍍的技術(shù)叫做高能級磁控濺射離子鍍。

高能級磁控濺射離子鍍工藝，包括磁控濺射技術(shù)、離子鍍技術(shù)以及一個多輝光系統(tǒng)（附圖3中的〔8〕、〔11〕、〔12〕），本發(fā)明的特征在于把磁控濺射技術(shù)和離子鍍技術(shù)結(jié)合起來，利用一個適合于磁控濺射條件下工作的作為工件負(fù)高壓直流電源的離子鍍供電裝置〔9〕，實現(xiàn)了在鋼鐵基工件上鍍金屬，如鍍鋁、鍍鉻、鍍鎳、鍍鈦、鍍鋅、鍍銅、鍍釩、鍍鉬、鍍鎢、鍍鈮、鍍鋯和鍍不銹鋼，在有色金屬基工件上鍍金屬，如鍍鈦、鍍鋁，在鎳基工件上鍍不銹鋼，以及在金屬基工件上鍍氮化物、碳化物、氧化物、硫化物和鍍多元素鍍膜。這種離子鍍工藝使金屬材料的磁控濺射離子鍍金屬膜有一個厚達(dá)幾個微米到幾十個微米的靶材元素和基材元素共存的過渡層，鍍膜中能出現(xiàn)靶材元素和基材元素所組成的化合物相和固溶體相。基材和靶材選用范圍廣泛。

附圖1是磁控濺射裝置示意圖。它是由真空容器〔1〕，永久磁鐵〔2〕，陽極〔3〕，濺射靶〔4〕，濺射電源〔5〕，真空抽氣系統(tǒng)〔6〕，氬氣充氣系統(tǒng)〔7〕，和基板（工件）〔8〕八個主要部分組成。工作時，真空容器〔1〕由真空抽氣系統(tǒng)〔6〕抽真空，真空度達(dá)到1.33×10^-3帕斯卡時，由氬氣充氣系統(tǒng)〔7〕通入氬氣，真空容器〔1〕內(nèi)真空度為2.67×10^-1帕斯卡，啟動濺射電源〔5〕，調(diào)節(jié)電壓到600伏時，陽極〔3〕和濺射鈀〔4〕之間產(chǎn)生低壓氣體輝光放電，氬氣被電離，氬離子（Ar⁺）在電場作用下射向靶表面，把靶材原子（或原子團）濺射出來，沉積在工件〔8〕上。