CN112708858B - 磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源、镀膜装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，包括：金属阳极，配置为与电源正极相连；可消耗的金属阴极，配置为与所述电源负极相连，以在所述电源接通后熔化所述金属阴极的工作表面形成液态蒸发面后产生等离子体；冷却容器，所述金属阴极容置于所述冷却容器内；磁场生成机构，配置为环绕所述金属阴极的液态蒸发面形成磁场，以作用所述等离子体。该离化源避免现有技术的直接通过电弧形成弧斑形成等离子体时出现携带液滴的现象，极大提高镀膜质量和膜层使用寿命。

Description

磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源、镀膜装置及方法

技术领域

本发明属于等离子体镀膜技术领域，尤其涉及一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源、镀膜装置及方法。

背景技术

真空阴极电弧离子镀(Vacuum Cathode Arc Ion Plating)简称真空电弧沉积(Vacuum Arc Deposition，VAD)，国内亦称多弧离子镀技术，是利用真空腔室内阴极靶材与阳极间的弧光放电，使靶材蒸发并离化，形成空间等离子体，从而将镀膜材料沉积在工件表面的过程。

现有电弧离子镀离化源及工艺，向外发射大量的带电粒子、中性原子形成等离子体同时还会向外发射金属液滴，金属液滴会导致工件表面大颗粒污染严重影响镀膜质量。因此，行业内亟待需求一种能够消除液滴的离化源、离子镀方法及镀膜装置，以实现高质量、高效的电弧离子镀。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源、镀膜装置及方法，解决现有真空阴极电弧离化镀膜过程中，等离子体携带大液滴发射从而影响镀膜效果的技术问题。

本发明的一些实施例提供了一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，包括：

金属阳极，配置为与电源正极相连；

可消耗的金属阴极，配置为与所述电源负极相连，以在所述电源接通后熔化所述金属阴极的工作表面形成液态蒸发面后产生等离子体；

冷却容器，所述金属阴极容置于所述冷却容器内；

磁场生成机构，配置为环绕所述金属阴极的液态蒸发面形成磁场，以作用所述等离子体。

在一些实施例中，所述磁场生成机构为电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述冷却容器设置，所述电磁线圈的中心轴线与所述工作表面垂直。

在一些实施例中，所述水冷容器为水冷管坩埚，包括外壳、水冷通道及容置腔，所述金属阴极容置于所述容置腔内，所述电磁线圈环绕所述外壳设置，和/或，所述电磁线圈设置于所述水冷通道内环绕所述容置腔设置。

在一些实施例中，所述水冷容器为磁悬浮冷坩埚，所述磁悬浮冷坩埚包括多个分瓣体，在所述磁悬浮冷坩埚的侧壁上形成与所述磁悬浮冷坩埚的内腔连通的缝隙，所述磁场生成机构为电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述磁悬浮冷坩埚的侧壁设置，并接通有交变电流。

在一些实施例中，所述水冷管坩埚或磁悬浮冷坩埚包括密封且活动连接的移动机构，所述金属阴极设置于所述移动机构上，用于带动所述金属阴极在所述水冷管坩埚或磁悬浮冷坩埚内移动。

本发明的一些实施例提供了一种电弧等离子体镀膜装置，包括上述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，还包括：

真空仓，为所述等离子体蒸发离化源提供满足真空度要求的气体工作环境；

检测机构，用于检测所述金属阴极的放电工作表面是否形成液态蒸发面；

执行机构，配置为在确定所述液态蒸发面形成后使得待镀膜物品接受所述等离子体而进行镀膜。

在一些实施例中，所述检测机构为温度传感器、电流传感器、电压传感器、计时器中的一种或多种。

在一些实施例中，所述执行机构为位于所述磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源与所述待镀膜物品之间的遮挡机构，用于在所述液态蒸发面形成前遮挡带液滴的等离子体，且在液态蒸发面形成后去除遮挡以使无液滴等离子体接触所述待镀膜物品进行镀膜。

本发明的一些实施例提供了一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，包括：

隔离可消耗的金属阴极与待镀膜物品；

在金属阳极及所述金属阴极之间施加电场使所述金属阴极的工作表面产生电弧，通过电弧加热熔化所述金属阴极的工作表面形成液态蒸发面；

维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，通过具有垂直和平行所述液态蒸发面磁场分量的磁场作用所述等离子体；

取消所述金属阴极与待镀膜物品之间的隔离对所述待镀膜物品进行镀膜。

在一些实施例中，所述磁场为交变磁场或交变磁场与直流磁场的组合磁场，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，包括：

在所述液态蒸发面周围施加交变磁场作用所述液态蒸发面以悬浮所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体。

在一些实施例中，在真空度范围为10-10^-4Pa且具有工作气体的环境下实施所述蒸镀方法，其中，所述工作气体包括氩气、氧气、氮气、乙炔或空气中的一种或多种。

在一些实施例中，采用直流电在所述金属阳极及金属阴极之间施加电场，所述直流电设置为连续可调方式，工作电流范围为100-5000A，工作电压范围为10-40V，所述金属阴极的工作表面功率密度小于等于20KW/cm²。

在一些实施例中，所述在金属阳极及所述金属阴极之间施加电场使所述金属阴极的工作表面产生电弧，通过电弧加热并熔化所述金属阴极工作表面形成液态蒸发面，包括：

通过在金属阴极及金属阳极施加电流来形成电场，控制电流逐渐加大，使金属阴极工作表面经高温熔池扩大从有弧斑发展成多弧斑过渡到无弧斑，固态过渡到液态，并维持无弧斑真空电弧产生等离子体。

在一些实施例中，所述金属阴极的线性消耗速度为0.1-50mm/min。

在一些实施例中，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，通过磁场作用所述等离子体聚焦，包括：

控制所述金属阴极移动使得所述金属阴极的工作表面的位置与所述磁场的相对位置保持不变。

在一些实施例中，在待镀膜物品的表面施加负偏压，范围为-50V—-200V。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，本发明能够实现电弧加热融化阴极靶材的工作表面形成稳定的液态蒸发面，在此基础上由液态蒸发面向外发射荷电粒子形成等离子体，同时通过磁场作用于等离子体的聚焦、加速等离子体，实现无弧斑的真空电弧放电，产生无液滴、高电离度、高密度的金属蒸汽等离子体，可在工件上沉积成膜，避免现有技术的直接通过电弧形成弧斑形成等离子体时出现携带液滴的现象，极大提高镀膜质量和膜层使用寿命。

在一些实施例中，本发明通过交变磁场配合磁悬浮坩埚，作用于阴极靶材工作表面熔化形成的稳定液态蒸发面，使液态蒸发面能够悬浮于坩埚中，能够更高效的形成等离子体，极大提高镀膜效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明一些实施例提供的磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源的示意图；

图2为根据本发明一些实施例提供的水冷管坩埚的示意图；

图3为根据本发明一些实施例提供的磁悬浮坩埚的示意图。

附图标记说明：

1、等离子体 2、真空电弧 3、金属阳极

4、金属阴极 5、真空仓 6、电磁线圈

7、水冷管坩埚 7.1、移动机构 7.2、外壳

7.3、冷却水出入口 7.4、容置腔 7.5、水冷通道

8、磁悬浮坩埚 8.1、分瓣体 8.2、缝隙

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

一些实施例中，参见图1所示，本发明提出了一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，包括：

金属阳极3，配置为与电源正极相连；

可消耗的金属阴极4，配置为与所述电源负极相连，以在所述电源接通后熔化所述金属阴极4的工作表面形成液态蒸发面后产生等离子体；

冷却容器，所述金属阴极4容置于所述冷却容器内；

磁场生成机构，配置为环绕所述金属阴极4的液态蒸发面形成磁场，以作用所述等离子体1。

其中，电源为直流电源，在接通后可在金属阳极3和金属阴极4之间形成电场在金属阴极4的工作表面产生电弧2，电弧2熔化工作表面形成稳定的液态蒸发面，这时再向外发射荷电粒子与工作气体混合后形成大量等离子体1。需要说明的是，金属阳极3可以的状态、形状以及位置可以根据需要进行设置，例如，可以如图1中所示的在工作表面前方两侧设置固定的金属阳极3，也可以将真空仓设置为金属阳极3，根据需要金属阳极3还可以在真空仓5内处于移动状态。

本发明液态金属阴极4可以选择Zr、Ni、Cr或Ti等材料，金属阴极4可以采用圆柱状金属导体，圆柱状金属阴极4的圆柱断面直径范围为1-200mm。金属阴极4采用异形表面金属导体，异形表面最大线性度为10-2000mm。

冷却容器是能够容纳金属阴极4并能够进行工作冷却的容器，不限定其具体的形式，可以为坩埚，冷却方式可以为水冷，当然也可以为气冷等其它任何形式的冷却，只要能够进行支撑容纳和提供冷却即可。

磁场生成机构可以为环绕金属阴极4的多匝电磁线圈6、也可以根据要求进行排布的永磁体等等，在放电过程中径向磁场分量与轴向放电电流分量相互作用形成环形霍尔电流，环形霍尔电流与径向磁场分量互相作用形成等离子体1加速现象，环形霍尔电流与轴向磁场分量相互作用形成径向聚焦现象，从而形成径向聚焦的放电约束现象，这样能够起到提高镀膜效率、使镀膜更为均匀的作用。

在一些实施例中，如图1所示，所述磁场生成机构为电磁线圈6，所述电磁线圈环绕所述冷却容器设置，所述电磁线圈6的中心轴线与所述工作表面垂直，这样能够在工作表面形成具有垂直分量和平行分量的磁场，使得磁场对等离子体既有加速作用还有聚焦作用。

在一些实施例中，如图2所示，所述水冷容器为水冷管坩埚7，包括外壳7.2、水冷通道7.5及容置腔7.4，所述金属阴极4容置于所述容置腔7.4内，工作时容置腔7.4中放置圆柱状的金属阴极4，容置腔7.4开口方向的金属阴极4的表面为工作表面，当接通电源后，在该工作表面形成电弧2并形成稳定的液态蒸发面，同时，水冷通道7.5中会循环有冷却水，冷却水由冷却水出入口7.3循环进出将工作热量带走。

电磁线圈6环绕金属阴极4设置，可以接直流电或交流电相应产生定向磁场或交变磁场。具体的方式可以环绕所述外壳7.2设置，也可以将电磁线圈6设置在所述水冷通道7.5内环绕所述容置腔7.4设置，而且，也可以上述两种方式同时采用以提高磁场控制能力。

在一些实施例中，如图3所示，所述水冷容器为磁悬浮冷坩埚8，所述磁悬浮冷坩埚包括多个分瓣体8.1，在所述磁悬浮冷坩埚8的侧壁上形成与所述磁悬浮冷坩埚8的内腔连通的缝隙8.2，所述磁场生成机构为电磁线圈6，所述电磁线圈6环绕所述磁悬浮冷坩埚8的侧壁设置，并接通有交变电流。在接通交流电后会产生交变磁场，所述磁悬浮冷坩埚8的内腔连通的缝隙8.2可以允许更多的磁场能够进入到腔体内部与金属阴极接触相互作用从而在作用过程中在工作表面形成涡流实现液态蒸发面悬浮起来，从而更为有效的进行荷电粒子的发射形成更高密度的等离子体以提高镀膜质量。与此同时，该交变磁场也同样具有聚焦和加速的作用。

在一些实施例中，所述水冷管坩埚或磁悬浮冷坩埚包括密封且活动连接的移动机构，以水冷管坩埚7为例，如图2所示，所述水冷管坩埚7包括移动机构7.1，该移动机构7.1活动且密封的连接于所述壳体7.2，所述金属阴极4设置于所述移动机构上，在移动机构带动下所述金属阴极4能够在所述水冷管坩埚移动。依靠移动机构7.1可以调节金属阴极4在容置腔7.4内的位置，以保证其工作表面与磁场的相对位置为最佳位置，同时在镀膜过程中也可以根据消耗速度相应的移动所述金属阴极4保持工作表面与磁场的最佳相对位置。同理，磁悬浮坩埚8中也可以设置相同的移动机构。

其中，如图2所示，所述移动机构7.1可以为电动控制也可以为手动控制，驱动联动方式可以采用气缸、油缸、电机、丝杠螺母等任何形式。

本发明的一些实施例提供了一种电弧等离子体镀膜装置，包括上述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，还包括：

真空仓5，为所述等离子体蒸发离化源提供满足真空度要求的气体工作环境；

检测机构，用于检测所述金属阴极4的放电工作表面是否形成液态蒸发面；电弧2放电形成熔池并最终形成稳定液态蒸发面的过程中必然会经历电弧放电喷射液滴的过程，只有在稳定的液态蒸发面形成后才能够进行有效的镀膜，因此需要设置检测机构来判断稳定液态蒸发面的形成时机；

执行机构，配置为在确定所述液态蒸发面形成后使得待镀膜物品接受所述等离子体1而进行镀膜。该机构在判断稳定的液态蒸发面形成后来实现等离子体1与待镀膜物品接触已完成镀膜，排除前期含有液滴的等离子体1。

在一些实施例中，所述检测机构为温度传感器、电流传感器、电压传感器、计时器中的一种或多种，液态蒸发面的形成通过电流、电压的作用逐渐形成，因此可以通过检测电流、电压的变化来判断，同时，操作过程的通电时间也可以是一种判断标准，也有可能在工作表面的温度也能够作为一种判断标准。因此，可以采用上述传感器或者其它具有表征作用的指标检测装置来作为检测机构。

在一些实施例中，所述执行机构为位于所述磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源与所述待镀膜物品之间的遮挡机构，用于在所述液态蒸发面形成前遮挡带液滴的等离子体1，且在液态蒸发面形成后去除遮挡以使无液滴等离子体接触所述待镀膜物品进行镀膜。

在一些实施例中，为了能够更有效的将等离子体1引导至待镀膜物品位置，可以在所述待镀膜物品上加偏压来引导等离子体1.

本发明的一些实施例提供了一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，如图1所示，包括：

隔离可消耗的金属阴极4与待镀膜物品；

在金属阳极3及所述金属阴极4之间施加电场使所述金属阴极4的工作表面产生电弧，通过电弧加热熔化所述金属阴极4的工作表面形成液态蒸发面；

维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体1，通过至少具有垂直所述液态蒸发面磁场分量的磁场作用所述等离子体1聚焦；

取消所述金属阴极4与待镀膜物品之间的隔离对所述待镀膜物品进行镀膜。

在一些实施例中，所述磁场为交变磁场或交变磁场与直流磁场的组合磁场，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，包括：

在所述液态蒸发面周围施加交变磁场作用所述液态蒸发面以悬浮所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体1。

其中，交变磁场和直流磁场对等离子体1都有聚焦和加速的作用，除此之外，交变磁场还能够作用所述金属阴极4的液态蒸发面使其悬浮提高等离子体产生的速率和形成等离子体1的质量。

为了形成高密度高质量等离子体1，需要一定的真空度和工作气体氛围下工作，在一些实施例中，可以设定真空仓5内的真空度范围为10-10-4Pa，并且真空仓5内具有工作气体，其中，所述工作气体包括氩气、氧气、氮气、乙炔或空气中的一种或多种。

在实际使用中，通入的电流的大小应与所采用的金属阴极4直径相匹配，即在相同的条件下，设计的金属阴极4直径大，所需的工作电流也相应增大，才能维持无弧斑真空电弧2等离子体1放电。

在一些实施例中，本发明给出了优选的控制参数，例如，采用直流电在所述金属阳极3及金属阴极4之间施加电场，所述直流电设置为连续可调方式，工作电流范围为100-5000A，工作电压范围为10-40V，所述金属阴极的工作表面功率密度小于等于20KW/cm2。

在一些实施例中，所述在金属阳极3及所述金属阴极4之间施加电场使所述金属阴极4的工作表面产生电弧，通过电弧2加热并熔化所述金属阴极4工作表面形成液态蒸发面，包括：

通过在金属阴极4及金属阳极3施加电流来形成电场，控制电流逐渐加大，使金属阴极4工作表面发射热电子，使金属阴极4工作表面经高温熔池扩大从有弧斑发展成多弧斑，再形成更大量弧斑到无弧斑过渡形成稳定的液态蒸发面，并维持无弧斑真空电弧产生等离子体1。该步骤中，在起动阶段到正常工作阶段，也就是启动阶段到形成稳定的液态蒸发面这一过程，需要有一定的控制程序，即起动电流逐渐加大，使金属阴极4的工作表面上热电子发射，经高温熔池扩大从有弧斑发展成多弧斑，再形成更大量弧斑到无弧斑过渡，固态过渡到液态，稳定后维持无弧斑真空电弧等离子体放电，即在液态蒸发面状态下形成等离子体1。

在一些实施例中，本发明给出了具体的金属阴极4的优选消耗速度，更有利于形成高质量的镀膜结构，所述金属阴极4的线性消耗速度为0.1-50mm/min。

在一些实施例中，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，通过磁场作用所述等离子体1聚焦，包括：

控制所述金属阴极4移动使得所述金属阴极4的工作表面的位置与所述磁场的相对位置保持不变。在镀膜过程中金属阴极4是不断消耗的，但良好的磁场聚焦、加速以及磁悬浮等作用需要工作表面与磁场的相对位置关系保持不变，因此，可以采用一些升降机构带动金属阴极4运动，适配其消耗速度是金属阴极4的工作表面在工作过程中与预设的磁场关系保持不变。

在一些实施例中，为了引导等离子体1到达待镀膜物品的表面形成致密膜层，可以在待镀膜物品的镀膜表面施加负偏压，范围为-50V—-200V。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (12)

1.一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，其特征在于，包括：

金属阳极，配置为与电源正极相连；

可消耗的金属阴极，配置为与电源负极相连，以在所述电源接通后熔化所述金属阴极的工作表面形成液态蒸发面后产生等离子体；

冷却容器，所述金属阴极容置于所述冷却容器内；

磁场生成机构，配置为环绕所述金属阴极的液态蒸发面形成磁场，以作用所述等离子体；

所述磁场生成机构为电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述冷却容器设置，所述电磁线圈的中心轴线与所述工作表面垂直；

所述磁场生成机构在放电过程中径向磁场分量与轴向放电电流分量相互作用形成环形霍尔电流，环形霍尔电流与径向磁场分量互相作用形成等离子体加速现象，环形霍尔电流与轴向磁场分量相互作用形成径向聚焦现象；

所述冷却容器为磁悬浮冷坩埚，所述磁悬浮冷坩埚包括多个分瓣体，在所述磁悬浮冷坩埚的侧壁上形成与所述磁悬浮冷坩埚的内腔连通的缝隙，所述磁场生成机构为电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述磁悬浮冷坩埚的侧壁设置，并接通有交变电流。

2.如权利要求1所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，其特征在于，所述磁悬浮冷坩埚包括密封且活动连接的移动机构，所述金属阴极设置于所述移动机构上，用于带动所述金属阴极在磁悬浮冷坩埚内移动。

3.一种电弧等离子体镀膜装置，其特征在于，包括如权利要求1-2任一项所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源，还包括：

真空仓，为所述等离子体蒸发离化源提供满足真空度要求的气体工作环境；

检测机构，用于检测所述金属阴极的放电工作表面是否形成液态蒸发面；

执行机构，配置为在确定所述液态蒸发面形成后使得待镀膜物品接受所述等离子体而进行镀膜。

4.如权利要求3所述的电弧等离子体镀膜装置，其特征在于，所述检测机构为温度传感器、电流传感器、电压传感器、计时器中的一种或多种。

5.如权利要求3所述的电弧等离子体镀膜装置，其特征在于，所述执行机构为位于所述磁控液体阴极电弧等离子体蒸发离化源与所述待镀膜物品之间的遮挡机构，用于在所述液态蒸发面形成前遮挡带液滴的等离子体，且在液态蒸发面形成后去除遮挡以使无液滴等离子体接触所述待镀膜物品进行镀膜。

6.一种磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，采用上述权利要求3-5任一项所述的电弧等离子体镀膜装置，其特征在于，包括：

隔离可消耗的金属阴极与待镀膜物品；

在金属阳极及所述金属阴极之间施加电场使所述金属阴极的工作表面产生电弧，通过电弧加热熔化所述金属阴极的工作表面形成液态蒸发面；

维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，通过具有垂直和平行所述液态蒸发面磁场分量的磁场作用所述等离子体；

取消所述金属阴极与待镀膜物品之间的隔离对所述待镀膜物品进行镀膜；

所述磁场为交变磁场或交变磁场与直流磁场的组合磁场，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，包括：

在所述液态蒸发面周围施加交变磁场作用所述液态蒸发面以悬浮所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体。

7.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，其特征在于，在真空度范围为10-10^-4Pa且具有工作气体的环境下实施所述蒸镀方法，其中，所述工作气体包括氩气、氧气、氮气、乙炔或空气中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，其特征在于，采用直流电在所述金属阳极及金属阴极之间施加电场，所述直流电设置为连续可调方式，工作电流范围为100-5000A，工作电压范围为10-40V，所述金属阴极的工作表面功率密度小于等于20kW/cm²。

9.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，其特征在于，所述在金属阳极及所述金属阴极之间施加电场使所述金属阴极的工作表面产生电弧，通过电弧加热并熔化所述金属阴极工作表面形成液态蒸发面，包括：

通过在金属阴极及金属阳极施加电流来形成电场，控制电流逐渐加大，使金属阴极工作表面经高温熔池扩大从有弧斑过渡到无弧斑，固态过渡到液态，并维持无弧斑真空电弧产生等离子体。

10.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，其特征在于，所述金属阴极的线性消耗速度为0.1-50mm/min。

11.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，其特征在于，所述维持所述液态蒸发面并向外放射荷电粒子形成等离子体，通过磁场作用所述等离子体聚焦，包括：

控制所述金属阴极移动使得所述金属阴极的工作表面的位置与所述磁场的相对位置保持不变。

12.如权利要求6所述的磁控液体阴极电弧等离子体蒸镀方法，在待镀膜物品的镀膜表面施加负偏压，范围为-50V—-200V。

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