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...     

多弧离子镀中磁场控弧技术的研究进程与展望

对多弧离子镀中控弧磁场技术及其在改善弧斑运动特性方面的应用进行了介绍。以静态控弧磁场和复合动态控弧磁场为基础,对横向磁场/轴向磁场分解、锐角法则及其具体应用进行了详细分析,进而讨论了不同结构控弧磁场的优势和局限性。最后指出了控弧磁场技术目前存在的问题和今后重点研究的方向。     

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。     

电弧离子镀弧斑运动对膜层质量影响分析

随着薄膜材料在现代工业中的广泛应用,电弧离子镀技术已成为制备功能性膜层的重要方法,在航空航天方面主要面向于功能表面改性、复合材料表面金属化等领域。本文采用磁场控制电弧离子镀靶材表面的弧斑运动,在Ti靶上验证了弧斑在不同磁场下的运动状态,分析了弧斑的运动速度及运动范围。在五种磁场情况下制备Ti N膜层,通过扫描电镜、能谱分析仪、台阶仪、X射线衍射仪等对Ti N膜层的表面形貌、微观结构、成分元素、膜层厚度等进行了分析。结果发现,当磁场控制弧斑均匀地分布在整个Ti靶面,且弧斑运动速度加快时,膜层表面大颗粒数最少,膜层最厚,晶体择优生长方向为（111）晶面。     

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。     

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。     

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。     

探讨电弧离子镀中“大颗粒”净化方法

传统电弧离子镀存在着大颗粒污染、沉积温度相对较高和易引发微弧击穿效应等诸多不足,制约其在精细薄膜、低温沉积和功能薄膜等方面的应用。本文简要介绍了电弧离子镀中大颗粒的形成机理,旨在探讨用磁场控制、脉冲电弧、磁过滤及脉冲偏压等方法来减少大微粒污染及其作用机理。     

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     

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。     

磁场对电弧离子镀深管内壁沉积TiN薄膜的影响

用电弧离子镀设备在一端封口的Φ50 mm×200 mm×5 mm不锈钢深管内壁上沉积TiN薄膜,镀膜前在管子上方布置一个0.4 T的永磁体,以考察附加磁场对深管内壁沉积TiN薄膜的影响。对薄膜的厚度、表面形貌、相结构、显微硬度等随管子深度的变化进行了分析与测试,结果表明,薄膜的厚度及显微硬度都随管子的深度而下降,但在距管开口处前120 mm范围内下降明显慢于未加磁场的,说明磁场对内孔沉积具有促进作用;按照显微硬度不低于20 GPa划分,本实验的镀膜深径比达到了2.0,比未加磁场时提高了40%。     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及其强化机理研究

采用电弧离子镀(AIP)和磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法分别在不锈钢和硅片上制备了两种不同的TiN薄膜.利用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌及组织结构;利用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)进行相鉴定;用纳米力学测试系统(NHT)测量了薄膜的硬度.结果表明:MFAIP TiN薄膜具有强烈的(111)面择优取向,薄膜表面光滑、表面熔滴颗粒(MP)少、薄膜的柱状晶组织细小、致密,薄膜具有较高的硬度.并在此基础上讨论了薄膜的强化机理,认为磁过滤器是制备高质量TiN薄膜及其复合薄膜行之有效的一种方法,是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向.     

电磁场氮分压等对多弧离子镀TiN的影响

本文在不同工艺条件下，利用扫描电镜、Ｘ射线衍射仪，Ｍ－２００磨损机以及显微硬度计等，对多弧离子镀ＴｉＮ涂层的表面形貌组织结构以及性能进行了分析研究，揭示了电磁场氮分压对ＴｉＮ镀层的综合影响。     

Simplification of the Plasma Load of Negative-Pulse-Bias Source Used in Arc Ion Plating

Based on the voltage and current fluctuating phenomenon in the arc plasma load under the negative-pulse-bias, usingthe plasma physics theory and analysis of computer simulation expatiates that the nature of plasma load in vacuumarc plasma is a capacitance     

磁场辅助电弧焊接旋转等离子体行为的数值模拟

目的 研究外加纵向磁场对倾斜电极TIG焊接的电弧温度分布、流动模式和工件所受热力作用的影响.方法 建立磁场-电弧复合焊接热、电、磁、流动的三维数学模型.通过数值模拟和高速摄像实验,揭示倾斜电极电弧在外加磁场作用下的流动、形貌及温度演化机制.结果 外加纵向磁场后,电弧流动速度明显增加,流动模式由沿电极方向喷射变为近似沿竖直方向旋转向下的流动模式;电弧对工件的热作用均匀性提高,热作用中心向电极正下方靠近,但在焊接横向方向上存在偏离;工件受到表面的电弧旋转拖拽力和内部的旋转洛伦兹力作用,最大洛伦兹力可达50000 N/m3.结论 基于所建立数学模型的模拟结果与实验电弧形貌吻合良好,结果表明,外加纵向磁场能够显著改变电弧的形态及流动模式,提高电弧热流密度的均匀性,并能够对熔池产生有效的搅拌作用.     

电弧离子镀硬质梯度薄膜技术

电弧离子镀设备若具有必要的功能条件 ,就可用纯金属分离靶弧流控制技术来制取多元硬质梯度薄膜 ,本工作明确合成梯度薄膜的工艺原则 ,并以TiAl多层合金梯度薄膜和 (Ti,M)N(M为Zr ,Nb等元素 )硬质梯度薄膜为例 ,进一步展开说明该技术的工艺过程 ,对实际效果给予评定。结果表明 ,用电弧离子镀技术制备多元硬质梯度薄膜 ,具有操作简便、沉积速度快、成分调节范围宽等优点 ,为多元复合硬质薄膜的合金强化机制与结构优化研究 ,提供了关键的技术条件     

低压反应离子镀等离子源的研制

自动研制了一台用于低压反应离子镀的以硼化镧（ＬａＢ６）材料作阴极发射体的等离子源。介绍了该设备的工作原理,给出了设计参数的选择依据和具体结构形式,测量了放电电流与阴极加热功率、偏置电压、气体流量、励磁线圈电流的关系。该设备已与国产箱式真空镀膜机联调成功。     

Numerical Simulation of Gasdynamic Flows Formed by an Electric Arc in an External Transverse Magnetic Field

The results of numerical investigations of an electric arc in an external transverse magnetic field are given. The effect of external controlled discharge parameters and of the magnetic field of the electrodes on the characteristics of a flow of arc-discharge plasma is treated. Some singularities of the flow formed by an electric arc in an external transverse magnetic field are revealed.     

电弧离子镀技术及其在装饰镀层中的应用

介绍了离子镀技术及其发展和应用,尤其是在装饰、防护方面的应用有很好的前景,可望得到大力发展.