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.     

新型双弯曲磁过滤阴极真空电弧沉积系统的磁场模拟计算

本文用ANSYS软件对新型的45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧沉积系统中的磁场分布进行了模拟计算,并结合等离子体传输和电弧源弧斑运行稳定性进行了分析。在建立的数学模型基础上,分别研究了磁过滤弯管磁场空间分布对拟定的不同出射方向上的111个碳离子束的传输行为影响,和外加永久磁体对电弧源附近磁场空间分布的影响。结果表明,在优化的磁过滤弯管磁场空间分布情况下,111个碳离子束流可全部通过磁过滤弯管,并高效传输到基材表面。当电弧靶源后部的外加永久磁体磁化方向与弯管上的磁化方向相反,且磁矫顽力大于600 kA/m时,阴极靶弧源附近的磁力线空间分布更利于控制阴极弧斑长时间运行稳定性,这对延长弧斑寿命、提高等离子体的沉积效率、提高靶材表面刻蚀均匀性和获得高性能的ta-C薄膜生长具有重要理论意义。     

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。     

多弧离子镀设备阴极电弧蒸发源工作稳定性的研究

多弧离子镀技术近年来发展极为迅速，已生产出多种类型的多弧离子镀设备并已投产使用。设备中阴极电弧蒸发源工作性能的好坏直接影响到产品质量。本文在大量实验的基础上对蒸发源的工作稳定性，进行了探讨、研究，分析其影响因素和原因，并提出一些解决办法。     

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     

离子沉积电弧蒸发电源装置

ＺＸＧ型离子沉积电弧蒸发电源装置，专门用于多弧离子镀膜机的电弧蒸发。本文 基于阴极放电的机理，对此装置的功率规范，电流调控特性作了具体分析与论证，并给 出了试验数据．     

同轴旋转封闭场的电弧离子镀的研究

同轴旋转封闭电弧离子设备瘘有平面电弧离子弧和同轴磁溅控的优点，它在同轴靶上建立电弧放电，并采用肇转封闭磁场将电弧斑约束在长腰形的磁环隙内作螺旋运动，随磁路系统而在阴极靶表面上产生旋转的电弧放电，靶处在镀膜室中央，结构简单，膜层均匀，操作方便，工件架安装在阴阳极之间，其只需自转，无需公转，工件装载量多，利用本设备在手表表壳上镀制氮化钛膜层，其工艺重复性好，膜层与基本结合牢固，有靶材利用率高。     

真空电弧镀DZ22合金NiCrAlY涂层性能研究

真空电弧镀ＤＺ２２合金ＮｉＣｒＡｌＹ涂层性能研究北京航空材料研究所吴凤筠一、前言真空电弧镀膜设备Ａ１０００采用电弧放电直接蒸发镀膜材料制成的阴极靶，与同类型镀膜设备一样有如下特点：ａ．金属阴极蒸发源不熔化；ｂ．由磁场控制电弧放电，可细化膜层微粒；ｃ．...     

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。     

柱形靶电弧离子镀系统的研究

柱形靶电弧离子镀系统是在吸收了平面靶电弧离子镀系统高电离率、高沉积速率等优点的基础上,又综合了柱型磁控溅射系统装炉量大、设备结构简单等优点而研制出的一种新型镀膜技术。柱形阴极靶置于真空室的中央,弧斑在绕柱靶表面高速旋转的同时,可人为地控制弧斑沿柱靶表面往复运动。因而靶面刻蚀均匀,镀膜均匀区宽。通过控制弧斑的移动速率,可细化膜层组织,减少熔滴。被镀工件置于阴阳极之间,只作自转,无需公转。不仅简化了工件架的结构,而且对不同尺寸的工件可以混装。在制备氮化钛超硬薄膜时,沉积速率可达4～8μm/h。     

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。     

旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响

研究了旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响规律,采用有限元分析软件FEMM对旋转横向磁场的分布进行了模拟,考察了不同频率(80~210 Hz)及电磁线圈励磁电流对弧斑运动的影响。从电弧斑点放电的物理机制出发,探讨了不同频率和磁场线圈电流对电弧离子镀弧斑运动的影响机制。结果表明,随着旋转横向磁场强度和频率的提高,使弧斑逐渐从聚集的斑点态(或者弱分散的团絮态)转变为大面积分布在靶面较强的分散弧斑絮线,最后转变为完全分布在整个靶面的强分散弧斑线,弧斑分裂强烈,产生的弧光等离子体更加均匀细腻。随着瞬态弧斑线在靶面分布面积的增加,弧压增加,弧电流密度急剧下降,靶材利用率达到85%以上。旋转横向磁场的应用,带来了弧斑大面积稳定放电、等离子离化率、密度及靶材利用率大幅度提高的多重效应。     

多弧刀具离子镀膜工艺及设备

电弧蒸发为离子镇技术提供了一个多功能的蒸发源，它非常适用于氮化钛刀具超硬膜。从膜层性能、生产效率、加工范围等综合技术经济指标看，多弧离子镀更具有吸引力．本文论述了电弧蒸发源和多弧离子镀的特点，介绍了国内首次研制的ＤＨＤ—８００多弧刀具镀膜设备及其系列产品，工艺试验表明一次装炉φ６ｍｍ钻头 ８００支， ＴｉＮ膜厚２ｕｍ，硬度２０００Ｈｖ，寿命提高 １１．２倍．     

真空阴极电弧离子源磁场分析与设计

真空阴极电弧离子源是多弧离子镀膜设备的核心部件,直接影响镀膜系统的整体性能。真空阴极电弧离子源在工作时,大液滴发射是阻碍电弧离子镀技术广泛深入应用的瓶颈问题。合理设计并利用磁场可以很好地控制弧斑运动,大幅度地减少液滴、减小液滴尺寸、提高膜层质量和使用寿命。对真空阴极电弧离子源的附加磁场进行了理论分析和仿真计算,为附加磁场的优化设计提供了重要的指导依据。     

电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响

主要研究电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响。通过改变电磁场的电压,研究阴极弧斑在不同电磁场下的运动现象以及AlTiN涂层的微观结构和力学性能。结果表明阴极弧斑的运动受磁场电压的影响。增加磁场电压,弧斑更多的在电弧靶中心区域聚集。AlTiN涂层的大颗粒分布、沉积速率、微观结构和硬度相应地受电磁场电压的影响。文章对相关机理进行了研究。     

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。     

电弧离子镀弧源的研制进展

电弧离子镀作为一种经典的PVD技术已经在涂层领域得到了长足的发展,但沉积过程中产生的宏观大颗粒问题限制了其在纳米功能涂层中的应用.弧源作为电弧离子镀膜设备的核心部件,是宏观大颗粒产生的源头,直接决定镀膜系统的成膜质量.阐述了三类不同靶材形式传统弧源的特点,分析总结了近年来新型弧源研究和应用现状,综述了新型弧源在控弧磁场...     

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。     

真空电弧沉积多元膜复合靶成分离析效应的研究

用Ｔｉ／Ｍｏ，Ｔｉ／Ｗ和Ｔｉ／Ｍｅ（Ｍｅ为Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ合金）复合靶采用真空电弧技术沉积了多元膜，并对成分离析效应及组织和性能进行了研究。结果表明，工作弧电流和阴极镶嵌体的弧斑平均电流对成分离析效应影响程度较大，Ｔｉ／Ｍｅ复合靶存在一个无成分离析效应的平衡点，多元膜结构主要为组元原子固溶于Ｔｉ２Ｎ中的结构形式，并具有较高的显微硬度。