电弧源喷射微粒及膜沉积率空间分布

测量了冷阴极电弧源镀膜时膜沉积率及源喷出的微粒空间分布。为了获得最大沉积率及减少膜层中微粒,给出了工件最佳工作位置选择。     

电弧离子镀电弧源深入研究

本文作者通过多年对电弧离子镀膜设备的设计、研发、试验和使用的理论实践,引述了电弧放电中的锁箍现象在设计中的应用要点;电弧源等离子体运动中的加功理论与设计,并引申出了"静电势阱"这一概念;提出了稳定电弧源的工作机理与方法;磁过滤电弧的应用;阳极层型离子源与电子束源在工具等离子镀膜中应用的比较;轴对称磁场在电弧源磁约束中的重要性及其使用等。     

真空电弧沉积技术中的弧源设计

讨论了真空电弧沉积中弧源设计的有关问题 ,如电弧运行模式、电弧极性、点火方式、电弧的约束方式以及宏观粒子抑制方式等。分析表明 ,合理选择电弧运行模式和电弧极性 ,以满足涂料粒子蒸发与离化的要求 ;选择合适的弧源结构 ,加强对电弧的约束与烧蚀的控制 ,或用过滤弧源 ,以抑制宏观粒子对涂层的污染 ,是成功设计弧源的关键     

电弧离子镀的旋转横向磁场弧源设计

电弧离子镀工艺中电弧蒸发产生的大颗粒污染严重影响了所沉积涂层的性能.为了从源头上解决大颗粒难题,本文提出了一种新的旋转横向磁场的设计思路,通过频率和强度可调且覆盖整个靶面的旋转横向磁场控制弧斑的运动.通过有限元模拟磁场的分布,对旋转横向磁场控制的电弧离子镀弧源进行了优化设计.并根据方案制作了旋转磁场发生装置及其电源,使该弧源的旋转磁场具有多模式可调频调幅的功能,用以改善弧斑的放电形式,提高靶材刻蚀均匀性和靶材利用率,减少靶材大颗粒的发射,用以制备高质量的薄膜以及功能薄膜,以拓展电弧离子镀的应用范围.     

应用于工具镀膜的磁场辅助离子镀弧源及其放电特性分析

针对几种应用于工具镀膜的磁场控制的电弧离子镀弧源,分析了其结构、工作原理以及弧斑运动、放电特性;比较了不同磁场辅助受控弧源的靶结构及磁场位形,并讨论了对弧斑运动、放电及镀膜工艺的影响;对磁场控制的电弧离子镀弧源的发展进行了展望。     

真空电弧沉积技术中的弧源设计

讨论了真空电弧沉积中弧源设计的有关问题，如电弧运行模式、电弧极性、点火方式、电弧的约束方式以及宏观粒子抑制方式等。分析表明，分析表明，合理选择电弧运行模式和电弧极性，以满足涂料粒子蒸发与离化的要求；选择合理的弧源结构，加强对电弧的约束与烧蚀的控制，或用过滤弧源，以抑制宏观粒子对涂层的污染，是成功设计弧源的关键。     

第二十讲 真空离子镀膜

<正>13真空阴极电弧离子镀13.l概述真空阴极电弧离子镀简称真空电弧镀(Vacuum arc plating)。如采用两个或两个以上真空电弧蒸发源(简称电弧源)时,则称为多弧离子镀或多弧镀。它是把真空弧光放电用于蒸发源的一种真空离子镀膜技术,它与空心阴极放电的热(接2019年第4期第80页)     

真空电弧放电稳定性

本文研究了真空阴极电弧放电过程中阴极电弧源工作稳定及其影响因素,研究了真空电弧斑的产生及运动规律。     

真空电弧蒸发源及其在刀具涂层离子镀中的应用

利用真空电弧蒸发源进行刀具涂层离子镀，目前在国内已经开始得到应用。但是， 对电弧蒸发源的设计及刀具涂层工艺等方面的研究尚存在一定问题。本文针对这些问 题，对电弧蒸发源的结构、工作原理以及设计中的若干问题进行了论述。文中最后还就 提高刀具涂层质量方面应采取的几点工艺措施进行了介绍。     

真空开关电弧图像面积变化研究

真空电弧在燃烧过程中的形态变化对真空开关的开断性能有着重要的影响。为了实现对真空开关电弧形态燃烧过程的定量分析,提出了真空开关电弧图像面积概念,并对影响电弧面积变化的真空间隙、电压、磁场三因素进行了实验研究分析。结果表明:①真空间隙越大,电弧面积分布区域越广,减轻了电弧对触头表面的烧蚀;②开断容量越大,电弧的面积分布区域越大,同时对电弧表面的烧蚀越严重;③纵磁场的存在使电弧在真空间隙中分布更加均匀,有利于提高真空开关的开断能力。     

脉冲电弧源的发射特性建模

脉冲电弧源是脉冲电弧离子镀方法制备薄膜的重要部件，其发射特性是影响薄膜均匀性的重要因素，本文从理论出发，建立脉冲电弧源发射特性的数学模型，编程计算得到理论的均匀性曲线，与实际的沉积薄膜厚度的均匀性对比，结果表明：脉冲电弧源的蒸发特性可以等效于多个面源的叠加，每一个面源发射的离子密度空间分布符合余弦定律。     

大面积矩形电弧蒸发源电磁场的研究

大面积矩形电弧蒸发源合理的设置靶源磁场并有效的控制电弧弧斑的运动是十分重要的。本文基于大量的试验研究对电磁场在靶面各处产生的磁场强度的计算进行了理论推导，建立了数学模型，并进行了比较精确的计算。计算结果与实测值很好的吻合，该计算可作为大面积矩形电弧蒸发源电磁场设计的依据。     

多弧离子镀中磁场对电弧运动影响的研究

多弧离子镀技术中的关键部件是蒸发源,蒸发源的电弧放电特性受磁场的严格控制。本文对真空电弧等离子体在磁场中的受力进行了分析,研究了磁场对电弧运动的影响规律。     

多模式旋转磁场对电弧离子镀弧斑放电的影响分析

电弧离子镀工艺中,弧斑的放电形式、运动速率、运动方式的控制对于减少以至消除大颗粒的发射至关重要。本文采用自主研发的机械式旋转磁控弧源,围绕三种不同模式的旋转磁场下弧斑的放电行为及规律进行了研究,并从弧斑放电的物理机制出发,分析讨论了不同模式的旋转磁场对阴极斑点运动的影响机理。研究结果表明,多模式旋转磁场可以有效提高弧斑的运动速度、扩大放电面积、降低放电功率密度、减少大颗粒的发射,同时还能够大幅度提高靶材的利用率,拓展电弧离子镀的应用。     

真空自耗电弧熔炼过程电弧及熔滴热传输行为的数值模拟

为了更全面了解电弧等离子体热传输行为,建立了VAR过程电弧等离子体区的有限元模型,对电弧区电磁场、流场和温度场行了交互耦合,对电弧等离子体区的热传输行为进行了数值模拟,同时深入分析和讨论了熔滴掉落不同阶段电弧区的温度分布规律。结果表明:电弧区最高温度位于阳极熔池表面的中心部位;掉落的熔滴对整个电弧区温度场产生扭曲作用,但其本身没有受到电弧过热行为的影响;由于合金成分不均所造成的难熔金属掉块和低熔点金属掉落,对熔池表面的温度分布影响较大。     

高铝粉煤灰活性剂影响TIG电弧行为研究

为了研究高铝粉煤灰作为活性剂对钨极氩弧焊电弧特性的影响规律,继而明确复合成分活性剂调控焊接电弧增加焊缝熔深的机制。基于自行开发的数据采集平台,进行了实时焊接电流、电压、焊接热循环的数据采集;基于霍尔传感器测量了电弧电流密度及其作用半径;用自制的电弧力测量装置,研究了工件表面涂覆活性剂对电弧综合作用力的影响。实验结果说明,涂覆在工件表面的活性剂在高能的等离子弧的作用下将形成复杂气氛,复杂的气氛导致焊接过程中的电弧动态特性及其电弧力产生改变,继而影响焊缝的形貌。     

基于PIV技术真空开关电弧流场实验研究

为了对真空开关电弧燃烧过程及热形态变化规律研究,本文采用粒子成像测速(PIV)技术对短间隙真空开关电弧进行了实验研究,观察分析了电弧流场的信息,有明显的漩涡区。实验结果表明,运用PIV技术能较好地获取真空开关电弧燃烧二维速度场分布;随着电弧电流不断增大,真空间隙中金属蒸气压力不断增大,电弧加速向四周扩散运动,当电弧电流增大到一定值时,在电弧四周产生明显的涡流区域;电弧电流峰值过后,涡流区域不断减小,当电弧电流减小到一定值时,电弧不再向外扩散,而是向弧柱中心做集聚运动。     

脉冲电弧沉积类金刚石薄膜的厚度建模

从理论和实验出发,分析脉冲电弧源的放电机理,讨论了脉冲电弧源发散特性,得到影响膜厚空间分布的主要因素,建立膜厚空间分布和主要因素之间的数学模型,结果表明和实验数据吻合.     

阴极电弧离子镀膜技术的进步

阴极电弧离子镀膜技术是国内外沉积工模具硬质膜层的主要技术。在高新技术产品和高端制造业需求的推动下,阴极电弧离子镀膜技术得到了长足的进步。本文介绍了阴极电弧离子镀膜技术的原理和特点,重点分析了阴极电弧源、硬质膜层性能和工件清洗技术等方面的进展,并对未来的发展进行了展望。     

交流与直流真空电弧等离子体特性比较分析

应用COMSOL多物理场仿真软件,基于电磁学与流体动力学理论建立真空电弧等离子体的流体—化学混合模型,数值模拟真空断路器灭弧室中交流与直流真空电弧放电过程。考虑粒子的经典扩散、漂移、碰撞、电离、激发的影响,研究纵向磁场作用下交流与直流电弧等离子体参数的分布。仿真结果表明:电弧放电过程中,交、直流真空电弧燃弧特性即存在相似性也存在明显不同;纵向磁场直接影响交流与直流真空电弧的发展及电弧微观粒子(电子与离子等)的密度与温度等的空间分布。如相同电流激励下,交流电弧与直流电弧等离子体参数分布相似;由于交流电弧能量下降更快,相比直流电弧其更容易被开断;纵向磁场的作用会减小阳极触头表面的电子温度,削弱阴极表面的离子速度,减少真空电弧金属蒸气的电离率。