CN108342701A - 用于表面处理的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于涂覆零件的设备，包括沉积腔室（1）和用于同时或连续地向所述沉积腔室提供涂覆材料的多个涂覆装备（2、3），其中所述涂覆装备中的至少一个（2）是金属过滤电弧离子源，所述涂覆装备中的至少另一个（3）是激光烧蚀源，并且所述涂覆装备中的至少两个经由连接凸缘（10）可移除地连接到所述沉积腔室。所述凸缘中的至少两个是相同的，使得一个所述涂覆装备（2、3）能够经由不同的凸缘连接到所述沉积腔室。

Description

用于表面处理的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆零件的设备和方法，尤其是一种产生用于在待涂覆的零件的表面上沉积的各种涂覆材料的等离子体的设备。该涂覆设备能够用于但不限于工具、仪器、电子部件、包括手表和眼镜的物品等的涂覆和硬化。

背景技术

已知有用于涂覆和硬化零件的各种方法和设备。常规的物理气相沉积（PVD）方法使用阴极和阳极。在阴极和阳极之间施加电场使材料从阴极蒸发，该材料形成束，其能够被偏转和过滤以到达真空沉积腔室，在该真空沉积腔室中放置待涂覆的零件。来自阳极的蒸发材料沉积在沉积腔室内的零件上，所述零件逐渐被该材料涂覆。

在US6663755中描述了使用金属过滤电弧离子源的PVD装置的例子。为了提高沉积速率，该设备使用两个等离子体源，这两个等离子体源产生被朝向相同的沉积腔室引导的两个等离子体流。由于所述两个源被朝向彼此引导，所以需要导电屏蔽作为防止由一个等离子体源产生的等离子体流到达另一个等离子体源的挡板。该挡板增加了装备的成本和体积，需要定期清洁或甚至更换。而且，过滤的质量有待提高； 不同大小的离子粒子到达靶材，从而产生不均匀的涂层。

在WO2007089216和WO2007136777中公开了用于借助金属过滤电弧离子源涂覆零件的类似机器。

激光烧蚀装置也被用于涂覆零件； 它们通常利用被朝向待烧蚀的材料（诸如碳材料块）引导的脉冲激光源。激光脉冲产生材料的烧蚀，该材料被投射并可能朝向沉积腔室内的零件偏转。

US5747120中描述了激光烧蚀装备的一个例子。在该文献中，用激光烧蚀的靶材就被放置在腔室中。这种设置使得靶材的更换困难，特别地如果腔室被保持在真空条件下。而且，待涂覆的零件被放置在主腔室外部的小体积中，使得同时只能涂覆有限数量的零件。

US6372103中公开了另一种激光烧蚀系统。在该文献中，在沉积腔室外部的激光器产生激光束，该激光束穿过窗口并到达在沉积腔室内旋转的圆柱形靶材。同样，靶材的更换需要打开整个沉积腔室，如果腔室处于真空条件下，这可能是耗时且昂贵的。而且，激光束与旋转靶材的表面成垂直角度，使得被烧蚀的材料的至少一部分反弹到窗口，窗口的内侧迅速被覆盖并且需要清洁以保持其透明度。

US6231956中公开了用于碳沉积的激光电弧系统的其他例子。

一些零件需要具有不同材料的不同层的复杂涂层； 制造过程通常利用在不同沉积腔室中执行的不同步骤以便连续沉积不同的层。这是一种昂贵的方法，因为它需要具有相关联的真空泵或真空发生装置等的多个沉积腔室。而且，由于需要将零件从一个沉积腔室转移到下一个沉积腔室，因此制造产量减少； 在每次转移之后，常常需要重新产生真空。

WO2008015016描述了一种用于涂覆具有类金刚石层的基底的设备，其中不同类型的不同涂覆装备朝向共同的沉积腔室设置，或者各自在分开的腔室中排成一行。这允许在单个批处理过程内涂覆大量的零件，并且不需要在用不同类型的源装备进行的两个不同层的沉积之间打开沉积腔室。

本发明的目的是提高WO2008015016中描述的设备和方法的灵活性。

另一个目的是实现在不更换整个设备的情况下涂覆和制造具有不同的层的不同的零件。

几个重要的应用要求涂层的沉积具有高光洁度。本发明的装置和方法能够生产具有非常低水平的表面粗糙度的保护和抗摩擦涂层。

发明内容

根据本发明，这些目的借助于用于涂覆零件的设备来实现，该设备包括沉积腔室和用于同时或连续地向所述沉积腔室提供涂覆材料的多个涂覆装备，其中所述涂覆装备中的至少一个是金属过滤电弧离子源，在所述金属过滤电弧离子源之后是磁力和/或静电宏观粒子过滤器，所述涂覆装备中的至少另一个是在具有激光点火的过滤电弧碳源、磁控管、CVD装备或低能量离子枪中选择的装备，所述涂覆装备中的至少两个经由连接凸缘可拆卸地连接到所述沉积腔室，所述凸缘中的至少两个是相同的，使得一个所述涂覆装备能够经由不同的凸缘连接到所述沉积腔室。

金属电弧源和/或电弧碳、激光触发源与包括成对线圈和静电偏转器的磁力和静电宏观粒子过滤器的组合从沉积束除去了高质量团簇，从而提供优异的表面光洁度。

使用类似或相同的凸缘将不同类型的不同源装备连接到共同的沉积腔室是有利的，因为其允许用任何其他类型的涂覆装备容易地替换一种类型的一个涂覆装备。共同的腔室周围的涂覆装备因此完全可以互换。例如，一个零件可能需要一个金属过滤电弧离子源装备以用于金属沉积、和一个激光烧蚀源以用于碳沉积，而另一个零件将使用两个金属过滤电弧离子源装备以用于一个层的更快速的沉积、或用于两个连续层中的两种不同金属的沉积。

具有用于不同装备的类似凸缘的常规设备可能是存在的，但是凸缘中的每个仍然特别地适用于不可互换的特定装备，并且不能被安装在任何位置处或任何凸缘上。

根据另一可能独立的方面，用于涂覆零件的设备包括沉积腔室和至少一个带有至少一对金属离子源的金属过滤电弧离子源，每个金属离子源具有至少一个阴极、至少一个阳极以及相关联的线圈，其中每个所述对内的所述两个源的发射方向之间的角度大于90°但小于175°。

小于175°的角度避免了每个源向另一个源的方向发射材料的风险，并且消除了对于所述两个源之间的屏蔽的需要。在每个所述对内的所述两个源的发射方向之间的角度可以大于90°但小于135°。使所述两个源之间的角度大于90°，并且优选地小于135°，允许朝向待涂覆的零件的重要的偏转角度，并且确保了流的有效过滤。

在一个实施例中，每个对内的所述两个源的发射方向不在同一平面中。这允许沉积腔室内的所述两个流的更好的展开、以及更均匀的涂覆。

金属离子源优选地各自包括用于聚焦金属离子束的两个聚焦线圈。共同的偏转系统包括：一个第一线圈，其被由每个金属离子源产生的金属离子束穿过；和一个第二线圈，其在所述金属离子源后面；两个线圈配合以将所述金属离子束朝向所述沉积腔室偏转。这允许借助有限数量的线圈的有效偏转。

根据另一个可能独立的方面，用于涂覆零件的设备包括具有激光器的激光烧蚀装备、用于将由所述激光器产生的激光束朝向靶材偏转的镜、用于旋转所述靶材的第一马达、以及用于移位所述镜的第二马达，以便烧蚀所述靶材的不同部分。第三马达可以用于使靶材相对于所述激光束沿平行于靶材的旋转轴线的轴线移位。 第二和第三马达允许使用非常大的靶材，从该靶材连续地烧蚀不同的零件，并且增加靶材的连续替换之间的周期的持续时间。

根据另一个可能独立的方面，用于涂覆零件的设备包括激光烧蚀装备，在该激光烧蚀装备中，激光束被引导以便与靶材成角度，该角度小于激光束与靶材的切线之间的角度。这降低了被烧蚀的材料朝向入口窗口反弹的风险，并消除了清洁该窗口的需求。

使用两个激光器的一个源装备用于烧蚀同一靶材，或者用于烧蚀两个不同的靶材，能够实现更快的涂覆。

附图说明

借助以示例方式给出和由图1-图3示出的实施例的描述，将更好地理解本发明，图1示出本发明设备的截面图，图2示出激光电弧源的细节，图3是激光电弧源中的典型放电的时序图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的设备，其具有单个沉积腔室1。诸如基底、钻头、机械零件等的待涂覆的零件（未示出）被放置在沉积腔室1中的一个或多个零件保持器上。根据应用，可以使用真空发生系统（未示出）将真空施加到沉积腔室1。

沉积腔室1包括用于连接各种涂覆装备的多个连接凸缘10。在本文中，表述“涂覆装备”通常表示能够用作产生被朝向沉积腔室1引导的材料流的源以便涂覆该腔室内的零件的装备。根据本发明的一个方面，至少两个连接凸缘10是相同的或者至少相容的，使得一个装备能够等效地连接到一个凸缘或另一个。

在图示的例子中，沉积腔室1具有两个相同的连接凸缘10，但也可以使用两个以上的凸缘。凸缘优选的是真空凸缘。金属过滤电弧离子源2的形式的第一涂覆装备连接到连接凸缘10中的一个，而激光烧蚀源3的形式的第二涂覆装备连接到图示的例子的另一个连接凸缘10。由于该设备具有两个相容的连接凸缘10，所以在其他的布置中也可以将不同类型的装备安装到相同的沉积腔室1，例如：

▪ 两个或多个相同类型的金属过滤电弧离子源，用于更快和/或更均匀的金属涂层的沉积；

▪ 两个或多个不同类型的金属过滤电弧离子源，用于涂覆具有两个不同金属层的零件。

▪ 两个或多个相同类型的激光烧蚀源，用于借助该工艺的更快或更均匀的材料（诸如碳）的沉积。

▪ 两个或多个不同类型的激光烧蚀源，用于涂覆具有两个不同材料层的零件。

▪ 例如基于霍尔加速器的一个或多个低能量离子枪5，例如以便用离子束抛光零件，或者以便借助离子注入来硬化表面。

▪ 一个或多个磁控管，其可以是平衡的或不平衡的。

▪ 一个或多个CVD装置，诸如等离子体增强CVD装置。

▪ 一个或多个加热或冷却装置。

▪ 或者其任意组合。

所有的这些装备具有相同的凸缘，并且可以互换地安装在设备的任何不同的凸缘上。

在优选的实施例中，其中一个装备用于诸如金属层的底层的沉积，而另一个装备用于诸如硬碳层或DLC层的外层的沉积。因此能够使用单个装备在相同零件的表面上沉积各种连续的层。

因此能够提出或销售单个腔室，其中套装包括各种涂覆装备，使用者能够选择涂覆装备并将其安装到沉积腔室1周围的各种等效位置，以便适应他的需要和不同零件的各种涂覆要求。

尽管在大多数情况下，不同的涂覆装备将被一个接一个地使用，以便在单个零件上连续地涂覆涂覆材料的叠置层，但是一些过程也可以同时使用两个装备，例如同时使用两个相同的装备以便固定沉积过程，或同时使用两个不同的装备，以便混合束和沉积具有来自不同源的混合材料的层。而且，如果在每个装备的使用之间更换腔室中的零件，则不同的涂覆装备可以用于涂覆不同零件的不同过程。

根据本发明的一个方面，至少一个金属过滤电弧离子源2包括两个不同的金属离子源28。两个源的使用提高了沉积速率，并改善了在涂覆零件时在沉积腔室1内形成的等离子体的均匀性，带来更快和更规则的涂覆。每个源具有一个金属或将用于涂覆的材料的阴极20，以及一个或多个阳极21，以在至少一个电流源被激活时产生电弧放电，以便从阴极提取材料。

阴极优选地具有锥形形状以便在使用期间使沉积均匀化。当表面阴极被腐蚀使得其与靶材的距离增加时，由于该锥形形状，其表面增加，使得沉积速率保持近似恒定。

偏转系统包括两个线圈23、24，其围绕紧靠阴极20之后的管道的一部分。这些线圈23、24用于将从阴极20提取的粒子流沿着阴极20的轴线200聚焦，并且减少相对于管道的侧壁的分散。

每个阴极20的轴线200与到沉积腔室1中的引入的轴线100成角度α，所述轴线100也是凸缘10的中心轴线。所发射的粒子束因此需要从初始发射方向100偏转至到沉积腔室1中的引入的方向。该偏转由至少一个第一偏转线圈27产生，该第一偏转线圈27围绕连接凸缘10安装，以便在偏转束被引入到沉积腔室1中之前被偏转束穿过。设置在金属离子源28后面的另一个可选线圈25与线圈27配合，以用于将所述金属离子束朝向所述沉积腔室偏转。这些线圈25和27优选地每个都具有圆柱形或环形的形状，其轴线对应于连接凸缘10的轴线和引入轴线100。该偏转用作过滤机构，以用于从具有与所需重量的平均值不同的重量的粒子过滤中性粒子，其不分别在不同的方向上偏转。被束穿过的金属阱29被保持在变化的电势上，以用于捕获具有不同重量的离子。第二线圈26优选地设置成与第一线圈27接近且平行，以被偏转束穿过。该第二线圈与沉积腔室的另一侧上的另一个线圈38配合，以控制和均匀化沉积腔室内的由电弧离子源2或由激光烧蚀源3产生的粒子云。上述线圈具有将碳束弯曲和聚焦在期望的靶材上的功能，而同时抑制了宏观粒子（碳簇）。它们的作用可以通过具有流动电势的静电偏转器来补充。已经发现，之后是磁力和/或静电宏观粒子过滤器的源的组合提供了优异的光洁度的涂层。

角度α优选地小于135°，更优选地小于120°，以提供足够的偏转和足够的过滤。 然而，根据独立于所有其它方面的本发明的一个方面，该角度还大于90°，优选地大于95°，以避免以下情况：两个金属过滤电弧离子源2的轴线200对准，并且其中由一个源产生的束将被朝向另一个源引导。这种特定的布置避免了对在两个束之间的相交处的任何屏蔽或挡板元件的需要，从而带来了更简单和更紧凑的设计，这也更容易清洁。而且，由于束不对齐，所以这种设置改善了两个束的混合和空间扩散，从而带来了在腔室1内的粒子的更均匀的分布。

在优选的实施例中，两个金属离子源28的轴线200不在同一个平面中，而是在两个平行或不平行的平面中，使得来自源28的所述两个束在沉积腔室1中沿着共同的管道但沿着两个不同的方向被引导。这对于改善粒子在垂直于图面的方向上的分布是有用的，并且提高了在涂覆时在沉积腔室1内形成的等离子体的均匀性，由此带来了提高的涂层质量。

在一个实施例中，涂覆装备包括彼此叠置的两对金属离子源28，从而提供了更快的涂覆，和/或在不完全中断涂覆过程的情况下的不同阴极的连续更换。

驱动所述两个金属离子源28的电流发生器优选地产生频率在1Hz和100Hz之间的脉冲电流，其充分地低于常规金属离子源中使用的1000Hz及以上的频率。在优选的实施例中，输送到第二离子源28的电流相对于输送到第一离子源28的电流有相位差，从而带来了对电网系统的更小扰动、以及到沉积腔室1中的更连续的粒子流。每个脉冲优选地具有150mJ或更大的能量。每个电流脉冲优选地高于4000A，因此充分地大于常规系统中使用的约1000A的常规电流。测试和实验已经表明，这种高电流虽然需要更复杂的电子设备，但提供了零件的改善的和更规则的涂覆。

气体入口（附图中未示出）可以放置在金属离子源（或多个金属离子源）附近。优选地，气体入口注入氮气或另一种惰性气体。已经发现，注入惰性气体是有益的，并且提高了沉积层的粘附性和致密性。

图中所示的设备还包括脉冲激光烧蚀源3，其通过第二连接凸缘10安装到沉积腔室1，所述第二连接凸缘10与离子源2所连接的第一连接凸缘10相同或相容。脉冲激光烧蚀源3适用于烧蚀靶材32，诸如石墨或碳靶材。这种脉冲激光烧蚀源3由于其产生高纯度膜（例如，诸如类金刚石涂层（DLC））的能力而是有用的。激光源30产生脉冲激光束300，该脉冲激光束300经由窗口37被引导至碳靶材32。聚焦透镜（未示出）可以用于聚焦激光束。

激光束以基本上切向角度到达圆柱形靶材32，使得从靶材32瞬间蒸发的碳离子沿与激光的起始方向不同的方向投射。这对于防止碳在窗口37上的沉积是有用的。因此，在优选的实施例中，激光束300与靶材32的切线成小于45°的角度，优选地小于20°的角度。由步进马达34控制的移动镜31优选地被控制以便将激光束偏转到靶材32的期望位置处。

第一马达33用于连续或逐步地旋转圆柱形靶材32。第二马达34用于使镜32相对于靶材沿着圆柱形靶材32的轴线移动，以便改变被烧蚀的圆柱体的纵向部分。控制两个马达33、34以产生靶材32的整个表面的规则烧蚀。可以可选地使用额外的马达来使靶材32相对于激光在垂直于入射激光束的方向上移动，从而确保激光束总是到达靶材32的表面。在一个选项中，这个用于补偿靶材的直径的减小的移位是手动完成的。

在一个实施例中，两个激光器30被设置在相同的脉冲激光烧蚀源3内，并被用于同时攻击相同的碳靶材32或两个不同的靶材32，因此带来了更快的烧蚀和更快的涂覆。

如已经提到的那样，从靶材32烧蚀的粒子流被引导到将其连结到沉积腔室1的弯曲的管道，并且使用被粒子束穿过的偏转线圈38而在该管道内偏转。已经发现，有利的是，线圈38的安装优选地在可移动的支撑件上，使得其能够沿着管道旋转和移位以便控制偏转角度。这些移位可以是自动或手动的，只要它们不需要频繁的调整即可。

磁力线圈大大减少了宏观粒子（液滴，碳簇）。优选地，它们的作用由静电偏转器29补充，以提供具有优异的光洁度的Ta-C涂层。

线圈26和38优选地为或接近亥姆霍兹构造，并且具有与其相互的距离明显相等的相等直径，从而在沉积腔室1中产生均匀的场。线圈提供磁场，该磁场优化离子在等离子体通道中从阴极32到沉积腔室1的传输。在电子存在的情况下，等离子体离子的传输沿着从阴极32的表面开始的磁力线发生。沿着通道的等离子体的电导率显著地超过径向方向上的电导率，并且与阴极电势的等势线沿着磁力线形成。同时，磁力偏转提供了粒子簇和宏观粒子的过滤器，对表面光洁度有显著的改善。

若干因素能影响沉积腔室中的离子的传输，包括：扩散损失-粒子越过磁场逃逸至壁； 漂移损失-由曲率半径矢量方向上的偏移引起； 在使磁场H的磁场线变窄的情况下的反射；以及与磁力线穿过等离子体管道的壁及其结构元件相关的损失。为了对这些进行最佳控制，下面描述的多线圈布置已被证明是有效的。

优选地，在石墨阴极32和阱35之间设置第三线圈103（在图2中可见），以便将正离子从阴极偏转和聚焦到阱中。重要的是，第三线圈不平行于第一线圈和第二线圈，并且将离子集中在明显靠近阱35的入口端口的点处。由于这个特征，离子通过阱的传输是最佳的，而离子簇和液滴的排斥保持非常高。图2说明了本发明的这个方面。

在偏转线圈中流动的电流是平衡的，以便获得接近理想的磁场分布，即，穿过阴极表面的磁场线以等离子体管道中心的磁感应水平10-20mT的状态在其路径中不穿过壁和等离子体管道的其他结构元件的情况下进入腔室。为了消除寄生磁场，可以使用一圈补偿线圈和/或可以调整阳极36的设计。根据本发明的另一个（可能是独立的）方面，基底连接到脉冲偏置源。优选地，基于涂层厚度的瞬时值，由自动控制器确定输出偏置源的输出参数（电压脉冲高度、宽度、重复率、频率、占空比）。

已经发现，通过用低能离子轰击靶材，优选地能量在10和300V之间，能够提高最终表面光洁度。在可能的变型中，本发明的设备包括低能量离子枪，用于在沉积之前和/或期间和/或之后用10V-300V范围内的能量的离子束轰击基底。

一个或多个阳极电极36在沉积腔室1的大致方向上沿周向设置在旋转圆柱形靶材32的外部。阳极相对于圆柱体32的表面保持在100-1000V的电压水平，例如负200 V。当激光束照射在圆柱体上时，阳极和圆柱体表面之间的电场提供强大的放电，这决定了发射的碳离子的雪崩倍增。因此该源可以被称为具有激光点火的过滤电弧碳源。

使用电容器组或其他合适的脉冲电流源来将电流维持在期望的水平。电流水平根据圆柱体的大小而变化，并且对于一米高的圆柱体，优选地在5000A和10000A之间。完全充电的电容器组的电压不超过300V，并且每个脉冲的能量可以是大约120J。放电重复率、或频率在20和50Hz之间。

增加激光频率可以增加ta-C沉积速率。优选地，本发明使用两个或多个以交错的方式定时的激光器，以获得期望的重复率，如图3所示。

管道内的弯曲角度优选地在30°和60°之间，并且优选的是45°，以便提供适度的过滤并将一些较大的碳粒子保持在弯曲束内，从而带来了与如果使用更弯曲的或甚至双弯曲的管道相比更快且更好的涂覆。静电偏转器或阱35被放置在阳极的下游，在弯曲管道中，以便当具有过重重量的粒子（例如碳簇）沿着管道行进时将它们捕获。

静电偏转器35可以保持浮动，在这种情况下，它将自发地漂移到非常接近于阳极电势的电势，或者与阳极电势相连，优选地借助提供稳定的滤波网络。图2示出一个可能的电连接。

已经发现离子阱的电势偏移有利于优化离子传输。这与等离子体流的横截面上的电势分布有关。该初步构思意味着形成将工作腔室的体积和等离子体的近阴极区域连接的单调等势。在经典的等离子体管道中，内壁平行于磁场线和等势线，存在浮动或被迫的电壁移位不会扭曲磁力管的位置的整体状况。在本发明装置的情况下，我们研发了等离子体管道的内表面，其中表面上的点的相对坐标发生急剧且显著的变化。在这种情况下，等势的单调性被破坏，在阳极的外表面的区域中（在流的方向上）出现势垒，这导致等离子体流中的扩散损失和漂移损失二者的增长。

为了解决所描述的问题，可以应用在紧邻的位置中开始的“人造壁”。该壁可具有浮动电势或者相对于等离子体电势被强制电移位。许多工作表明，沿着等离子体流的旋转的外部半径在等离子体管道中放置一个壁是足够的。当等离子体流中的电子磁化不充分时，即在作为所考虑的情况的特征的那些边界条件中，出现强制移位的必要性。移位的最佳值取决于阴极材料、放电电流和等离子体管道中的磁场强度。

电源能够将静电阱的电势相对于通常与外部容器保持在相同表面处的阳极偏移约正50-60V。该值可以平滑地调节，例如在0和100V之间。连接处于具有合适值（例如100欧姆）的功率电阻器之间，以过滤电压，否则该电压在脉冲放电期间将广泛变化。

移位壁的引入将防止由阳极的外边缘区域中的电势分布的不均匀引起的等离子体流的损失，并且还允许调节在等离子体管道出口处的等离子体的离子化程度。最后的假设是由于以下事实：高度电离的等离子体发生在源的阴极和阳极之间。当从切口切断阳极时，由于等离子体流的扩散和漂移损失以及流中的离子再结合，等离子体的电离程度降低。相对于等离子体的电势的壁的移位使得能够选择某些电荷载体，从而刺激等离子体的壁层（若干德拜半径）中的电离过程。在这种情况下，等离子体的整体准中性被保留，并且能够借助于外部磁场来控制等离子体流。结果，等离子体管道的输出保持等离子体流的高度电离，这对于借助在基底表面上的膜的生长来确保强烈凝结和子注入过程是必需的。

图3绘出典型放电的时间演变。激光脉冲的宽度可以是20μs，如图所示，并且通常在5和50μs之间。由激光触发并由电容器组维持的放电电流持续相当多，并且当阴极电压Vk-Va下降到最小值以下时消失。重复率可能约为30Hz，且在该图的尺度下是不明显的。

由于源中的电弧放电是脉冲性质的，并且以大的放电电流和释放能量为特征，因此提出在电壁偏置电路中应用电容器的电池，并使用线性电源对其进行充电。这种电池的使用将使得能够在以高放电电流（高达9000A）为特征的电弧放电期间保持偏置电势差不多不变，并且因此保持其离子和电子组分的较大值（对于离子组分，约900A）。优选地，其容量应为主驱动器容量的至少50％。

根据本发明的另一方面，窗口37是矩形光学玻璃窗口，其主轴线基本上平行于圆柱形靶材的旋转轴线。滑动镜31以激光束轴向扫描窗口（例如沿着平行于其长边的线）的方式被致动，并照射在靶材上。已经发现，包括在20和50Hz之间的脉冲重复频率与在5000和800A之间的脉冲电流的操作参数的组合是有利的，因为在玻璃内侧上的扫描线被激光束自清洁，并且污垢不会沿着线积累。

该方法还涉及一种从未涂覆零件开始制造涂覆零件的方法，所述方法使用围绕共同的沉积腔室的多个涂覆装备，其中所述沉积腔室包括多个等效的凸缘，并且其中该方法包括将金属过滤电弧离子源安装到所述凸缘中的任一个，将激光烧蚀源安装到任何其他所述凸缘，以及将不同涂覆材料的不同层连续地沉积到所述沉积腔室内的零件。该方法以及如上所述的新型金属过滤离子源和激光烧蚀源的使用带来了具有前所未有的涂层性能（特别是在纯度和规则性方面）的新零件的制造。

附图文字说明

1沉积腔室

2第一涂覆装备：金属过滤电弧离子源

3第二涂覆装备：激光烧蚀源

5离子枪

10连接凸缘

20阴极

21阳极

28金属离子源

23、24聚焦线圈

25、27偏转线圈

29金属阱

30激光器

31镜

32靶材（诸如碳靶材）

33第一马达

34第二马达

35阱

36阳极

37窗口

38、39偏转线圈

100到沉积腔室中的引入的轴线

200阴极的轴线

300激光束

Claims (12)

1.一种用于涂覆零件的设备，包括沉积腔室和多个涂覆装备，所述多个涂覆装备用于同时或连续地向所述沉积腔室提供涂覆材料，其中所述涂覆装备中的至少一个是具有激光点火的电弧碳源，所述电弧碳源之后是磁力和静电宏观粒子过滤器，其特征在于，所述涂覆装备中的至少两个经由连接凸缘可拆卸地连接到所述沉积腔室。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述涂覆装备中的至少一个是金属过滤电弧离子源，所述金属过滤电弧离子源之后是磁力和/或静电宏观粒子过滤器，其中所述凸缘中的至少两个是相同的，使得一个所述涂覆装备能够经由不同的凸缘连接到所述沉积腔室。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述具有激光点火的过滤电弧碳源之后是磁力和静电宏观粒子过滤器，所述磁力和静电宏观粒子过滤器包括：在所述沉积腔室的相对侧上的一对电磁线圈；第三线圈，其在所述电弧碳源与所述一对电磁线圈的所述线圈中的一个之间，与所述一对电磁线圈成一角度；以及静电偏转器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述激光烧蚀源包括激光器、用于将由所述激光器产生的激光束朝向靶材偏转的镜、用于旋转所述靶材的第一马达、以及用于移位所述镜的第二马达，以便烧蚀所述靶材的不同部分。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述激光束与所述靶材的切线成小于45°的角度。

6.根据权利要求4所述的设备，还包括第三马达，其用于使所述靶材相对于所述激光束沿平行于所述靶材的旋转轴线的轴线移位。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述激光烧蚀源包括两个激光器，所述两个激光器以交错模式操作以用于烧蚀一个或多个靶材。

8.根据权利要求1所述的设备，包括自清洁窗口，其允许激光束照射到所述具有激光点火的过滤电弧碳源上。

9.根据权利要求1所述的设备，其中磁力分离器包括约45°的弯曲。

10.根据权利要求1所述的设备，其中每次放电的阴极电流包含在4000A与10000A之间，相对于阳极的阴极电势包含在100与500V之间。

11.根据权利要求1所述的设备，其中静电阱相对于阳极保持正电势。

12.根据权利要求1所述的设备，包括相对于等离子体电势电移位的人造壁。