一种多弧离子镀加速系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多弧离子镀技术领域，特指一种多弧离子镀加速系统，为弯曲磁场离子弧源加速系统，是一种用于消除多弧离子镀涂层表面液态大颗粒的加速装置。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的迅速发展，切削加工技术不断进步，机床的切削速度不断提高，高速切削机床和加工中心应用广泛；在高速切削前提下，为了使得加工精度得到保证，加工周期缩短，工效提高，以及避免后工序产生加工变形，希望能对更高硬度的材料进行切削加工，甚至取消后硬化工序，也需要更高性能的刀具；普通硬质合金和高速钢不能满足这些要求，因此，20世纪70年代末TiN涂层刀具应运而生，九十年代得到迅速推广和发展，目前己发展到纳米级多元、超多层的复合涂层阶段。
[0003]多弧离子镀是目前应用最为广泛的镀涂层工艺之一，相对于溅射和蒸镀工艺，它具有效率高、界面结合强度高、沉积速率高等一系列优点；然而，它却存在涂层表面有液态大颗粒产生的缺陷，这些大颗粒不仅影响了涂层表面粗糙度，而还成为了涂层失效的发源地。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种弯曲磁场离子弧源加速系统，可以消除涂层表面液态大颗粒，所制备的涂层具有良好的表面粗糙度。
[0005]本发明的弯曲磁场离子弧源加速系统包括真空室、分离器通道和蒸发器，真空室底端和分离器通道起始端齐平，分离器通道起始端设有离子束通道入口，分离器通道尾端设有蒸发器，其特征在于:所述的分离器通道采取截面为圆的圆弧形弯曲通道，沿离子束前进方向，在分离器通道外表面均匀分布若干组磁力线圈，每一组磁力线圈在分离器通道外表面沿着圆截面均匀分布，同一圆截面上各个磁力线圈之间采用连接导线首尾相连，不同圆截面上的成组磁力线圈也采用连接导线一对一相互连接；磁力线圈在圆弧形弯曲通道内部能够产生与弯曲通道平行的磁场；所述的分离器通道内侧还均匀分布着屏蔽棒，对不带电微观和较大宏观颗粒起到很好的捕捉作用，使得不带电微观和较大宏观颗粒被过滤到通道壁上，不进入后续的蒸发器中影响所镀涂层表面粗糙度。
[0006]
进一步地，所述的真空室采取真空栗或者其他手段抽取空气，控制真空室压强在4X10 3Pa 以内。
[0007]进一步地，磁力线圈为3组。
[0008]进一步地，每组磁力线圈为8个。
[0009]进一步地，与弯曲通道平行的磁场的磁场感应强度为50-100mT。
[0010]主要由离子束通道入口，真空室，真空室壁，磁力线圈，蒸发器，屏蔽棒和分离器通道组成。
[0011]所述的真空室采取真空栗或者其他手段抽取空气，控制真空室压强在4X10 3Pa以内。
[0012]所述的分离器通道采取截面为圆的圆弧形弯曲通道，并且在通道外面沿着圆截面均匀分布着8个磁力线圈，同一圆截面上各个磁力线圈之间采用连接导线首尾相连，不同圆截面上的成组磁力线圈也采用连接导线相互连接；所述的磁力线圈是采用同一规格铜质导线缠绕而成，磁力线圈在圆弧形弯曲通道内部能够产生与弯曲通道平行的磁场，通电后其磁场感应强度为50-100mT。
[0013]同时，所述的分离器通道内侧还均匀分布着屏蔽棒，在弯曲通道平行的磁场和屏蔽棒的协同作用下，对不带电微观和较大宏观颗粒起到很好的捕捉作用，使得不带电微观和较大宏观颗粒被过滤到通道壁上，不进入后续的蒸发器中影响所镀涂层表面粗糙度。
【附图说明】
[0014]图1弯曲磁场离子弧源加速系统示意图。
[0015]1-通道入口 ；2_真空室；3_真空室壁；4_磁力线圈；5_蒸发器；6_屏蔽棒；7-离子束；8-分离器通道。
[0016]图2磁力线圈在分离器截面分布示意图。
[0017]4-磁力线圈；8_分离器通道；9_连接导线
图3本发明生成TiAlSiN涂层的表面形貌；(a)使用本装置前涂层表面形貌(b)使用本装置后涂层表面形貌。
[0018]图4本发明生成TiAlSiN涂层的界面形貌；(a)使用本装置前涂层界面形貌，(b)使用本装置后涂层界面形貌。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方案进行详细的说明。
[0020]如图1所示，本发明的弯曲磁场离子弧源加速系统主要由通道入口 1，真空室2，真空室壁3，磁力线圈4，蒸发器5，屏蔽棒6和分离器通道8组成。
[0021]采用本发明弯曲磁场离子弧源加速系统的工作过程如下:
(I)采取真空栗或者其他手段抽取空气，控制真空室2内压强在4X10 3Pa以内。
[0022](2)以Ti，Al和Si为阴极靶材，利用高压引弧的方法引燃电弧，电弧电流为50-600A,电弧电压为30-60V，等离子束7在真空室2环境下产生，由通道入口 I进入弯曲磁场过滤分离器通道8中。
[0023](3)分离器通道8外面沿着同一圆截面上均匀分布着8个磁力线圈4，同一圆截面上各个磁力线圈之间采用连接导线9首尾相连，如图2所示。
[0024](4)同时，不同圆截面上的成组磁力线圈也采用连接导线9相互连接，形成分离器通道8外沿的感应磁场触发源。
[0025](5)磁力线圈4采用同一规格铜质导线缠绕而成，在弯曲磁场过滤分离器通道8内部能够产生与弯曲通道平行的磁场，通电后其磁场感应强度为50-100mT。
[0026](6)在磁力线圈4所产生磁场磁力线约束下，进入分离器通道8的离子束7进入蒸发器5，由蒸发器5为镀涂层提供所需的等离子体，作用时间为2h。
[0027](7)采用本发明的弯曲磁场离子弧源加速系统进行镀涂层处理，能够显著改善涂层表面粗糙度，提高所镀涂层的表面质量；一般多弧离子镀涂层表面形貌如图3(a)所示，涂层表面表面粗糙有液滴，使用本装置后涂层表面形貌如图3(b)所示，涂层表面细小致密无液滴；常规多弧离子镀涂层界面形貌如图4(a)所示，使用本装置后涂层界面形貌如图4(b)所示，由图3和图4对比可知，使用本发明的弯曲磁场离子弧源加速系统能够有效减少涂层的液滴，大幅度提高涂层质量。
【主权项】
1.一种多弧离子镀加速系统，包括真空室、分离器通道和蒸发器，真空室底端和分离器通道起始端齐平，分离器通道起始端设有离子束通道入口，分离器通道尾端设有蒸发器，其特征在于:所述的分离器通道采取截面为圆的圆弧形弯曲通道，沿离子束前进方向，在分离器通道外表面均匀分布若干组磁力线圈，每一组磁力线圈在分离器通道外表面沿着圆截面均匀分布，同一圆截面上各个磁力线圈之间采用连接导线首尾相连，不同圆截面上的成组磁力线圈也采用连接导线一对一相互连接；磁力线圈在圆弧形弯曲通道内部能够产生与弯曲通道平行的磁场；所述的分离器通道内侧还均匀分布着屏蔽棒，对不带电微观和较大宏观颗粒起到很好的捕捉作用，使得不带电微观和较大宏观颗粒被过滤到通道壁上，不进入后续的蒸发器中影响所镀涂层表面粗糙度。2.如权利要求1所述的一种多弧离子镀加速系统，其特征在于:所述的真空室采取真空栗或者其他手段抽取空气，控制真空室压强在4X10 3Pa以内。3.如权利要求1所述的一种多弧离子镀加速系统，其特征在于:磁力线圈为3组。4.如权利要求1所述的一种多弧离子镀加速系统，其特征在于:每组磁力线圈为8个。5.如权利要求1所述的一种多弧离子镀加速系统，其特征在于:与弯曲通道平行的磁场的磁场感应强度为50-100mT。
【专利摘要】本发明涉及多弧离子镀技术领域，特指一种多弧离子镀加速系统。其特征在于：所述的分离器通道采取截面为圆的圆弧形弯曲通道，沿离子束前进方向，在分离器通道外表面均匀分布若干组磁力线圈，每一组磁力线圈在分离器通道外表面沿着圆截面均匀分布，同一圆截面上各个磁力线圈之间采用连接导线首尾相连，不同圆截面上的成组磁力线圈也采用连接导线一对一相互连接；磁力线圈在圆弧形弯曲通道内部能够产生与弯曲通道平行的磁场；所述的分离器通道内侧还均匀分布着屏蔽棒，对不带电微观和较大宏观颗粒起到很好的捕捉作用，使得不带电微观和较大宏观颗粒被过滤到通道壁上，不进入后续的蒸发器中影响所镀涂层表面粗糙度。
【IPC分类】C23C14/32
【公开号】CN105039914
【申请号】CN201510191198
【发明人】孔德军, 王进春, 汤成建, 赵本国, 盛天源
【申请人】常州大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月22日