CN114875358B - 一种复合真空镀膜设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空复合镀膜设备及其使用方法，设备包括：真空室、弧光放电模块、气体离子源、高功率磁控放电模块、工件旋转系统、加热系统。本发明弧光增强结构或者气体离子源的清洁等离子体对工件进行高效清洗，弧光放电产生的高密度电子对N2进行高效电离，用于低温离子渗氮；利用高功率脉冲磁控溅射技术产生高强度清洁金属等离子体对界面进行离子轰击、活化界面并制备过渡层；采用持续大功率磁控溅射技术实现无颗粒、致密涂层的快速生长，或采用气体离子源进行气相等离子体沉积DLC涂层。将先进的渗、镀工艺集成在同一套设备环境中，根据不同的膜层需求选择不同的工艺模块，减少传统工艺中分体操作带来的污染，保障膜层质量，同时提高制备效率。
Description
技术领域
本发明涉及离子镀膜技术领域，尤其涉及的是一种复合真空镀膜设备及其使用方法。
背景技术
摩擦磨损是导致零部件失效的重要形式之一，据统计，全球约1/3的一次性能源浪费在摩擦过程中，约80％的机械零部件失效由于摩擦磨损造成，导致工业化国家经济损失高达GDP的5％～7％。通过表面改性技术在这些关键零部件上制备具有耐磨硬质涂层，降低摩擦损耗，是延长磨损零部件服役寿命的主要途径。
一般来说，硬质薄膜与钢基体之间存在着明显的物理性能、硬度差异，为了提高膜层质量、膜基结合力，需要通过对钢基体进行渗氮提高其表面硬度，并制备过渡层缓解膜层与基片的物理性能差异，同时在制备膜层中需要采用清洁的等离子体避免产生颗粒，然而目前尚无能够同时实现上述要求的真空涂层沉积设备。就单项技术而言，以巴尔查斯为代表的国外涂层公司开始使用弧光放电产生超高的电子密度，并利用其对氮气进行高度离化，从而大大提高了等离子体渗氮的效率；瑞典林雪平大学提出的高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)可把溅射金属材料的离化率大幅度提高，从而避免了“金属液滴”的产生，产生的离子能量高且平均束流小，在界面活化轰击方面体现出优异的效果；但将其用于沉积时，沉积效率太低，导致涂层成本大幅度升高，北大深研院提出的持续大功率磁控溅射技术(C-HPMS)在保持HiPIMS高离化的基础上，将沉积效率提高数十倍，满足了沉积涂层效率需求；同时，其研制的多功能阳极层离子源(201911081661.0)在气相沉积DLC等涂层时也在膜层厚度和结合强度方面体现出明显优势。然而以上技术仍处于独立发展的阶段，而涂层的沉积往往是多项技术以多步或耦合的方式来完成，尤其是在工业生产中。故将这些先进的渗、镀技术集成在同一环境下，研发一款新型产业化装备势在必行！
发明内容
本发明旨在解决工业生产中高结合强度、高性能涂层的制备问题，将现有的和自主研发的先进的渗、镀技术进行有机耦合，研制的一款新型真空涂层设备，以提高涂层性能和生产效率低。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种真空复合镀膜设备，其中，所述真空复合镀膜设备包括：
真空室；
弧光放电模块，设置于所述真空室的内壁，且所述弧光放电模块沿所述真空室的径向朝内；
气体离子源，位于所述真空室的中央，且所述气体离子源的开口沿所述真空室的径向朝外；
高功率磁控放电模块，设置于所述真空室的内壁，且所述高功率磁控放电模块沿所述真空室的径向朝内；
工件旋转系统，位于所述气体离子源和所述高功率磁控放电模块之间，并用于放置待镀工件；
加热系统，位于所述真空室内；
其中，所述气体离子源的开口的朝向与所述高功率磁控放电模块的朝向之间形成钝角。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述真空室由无磁性不锈钢制作而成，所述真空室的抽气系统位于真空室的顶部、侧面或底部，所述真空室的充气系统位于真空室的顶部、侧面或底部，并且所述充气系统位于所述抽气系统的对立面，所述真空室的真空测量系统与所述的充气系统位于同一侧或多位点分布，所述真空室的本底真空可达到2×10-3Pa以上；和/或
所述真空室的内壁配有水冷系统，所述水冷系统由所述真空室的下方入水，由所述真空室的上方出水；所述真空室的内壁配有双层隔板，所述隔板由无磁性不锈钢制作而成；和/或
所述真空室上配有接口；所述接口包括以下的至少一种：
磁控阴极装配接口，与所述高功率磁控放电模块连接；
弧源阴极装配接口，与所述弧光放电模块连接；
气体离子源装配接口，与所述气体离子源连接；和/或
所述真空室接地。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述孤光放电模块包括：
阴极电弧源，设置于所述真空室的内壁并与所述弧源阴极装配接口连接；
挡板，位于所述阴极电弧源的内侧；
辅助阳极，位于所述工件旋转系统的外侧；
所述阴极电弧源包括：小弧源阴极、矩形大弧源、柱状阴极电弧源中的一种或几种；所述阴极电弧源的驱动电源包括：直流电弧电源、中频电弧电源和脉冲电弧电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述阴极电弧源的阴极连接，所述驱动电源的正极与所述真空室连接，并接地；
所述挡板垂直放置于所述阴极电弧源与所述工件旋转系统之间，并靠近所述阴极电弧源；所述挡板采用无磁性金属制作而成，所述挡板安装于真空室壁上，并与所述真空室绝缘，所述挡板在垂直方向上尺寸是所述阴极电弧源在垂直方向上尺寸的1.5-4倍；
所述辅助阳极放置于所述阴极电弧源与所述工件旋转系统之间，位于所述阴极电弧源的两侧，并且靠近所述工件旋转系统；所述辅助阳极采用金属制作而成，所述辅助阳极的形状为圆柱形或平板形，所述辅助阳极的内部设有冷却系统，所述辅助阳极与所述阴极电弧源保持平行，安装于所述真空室的内壁上，并与所述真空室绝缘；所述辅助阳极连接直流电源的阳极，所述直流电源的阴极与所述真空室相连接，所述直流电源电压为0～1000V。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述气体离子源包括：阳极层离子源、霍尔离子源、考夫曼离子源以及射频离子源中的一种或几种；
所述气体离子源的开口方向设置有第一气动挡板装置；所述气体离子源内部配置布气系统，将气体从所述气体离子源上、中、下均匀的送入所述真空室；所述气体离子源的驱动电源包括：直流电源、脉冲电源、射频电源和中频电源中的一种或几种，所述气体离子源与所述驱动电源的阴极连接，驱动电源的阳极接真空室。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述高功率磁控放电模块包括：
磁控溅射阴极，设置于所述真空室的内壁并与所述磁控阴极装配接口连接；
第二气动挡板装置，位于所述高功率磁控放电模块的朝向上；
所述磁控溅射阴极包括：圆形平面阴极、矩形平面阴极和柱状阴极中的一种或几种，所述磁控溅射阴极的内部具有水冷系统和布气系统；
所述磁控溅射阴极的驱动电源包括：低占空比的高功率脉冲磁控溅射电源、高占空比的大功率直流电源和中频电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述磁控溅射阴极相连接，所述驱动电源的正极与所述真空室连接。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述工件旋转系统采用不锈钢制作而成，所述工件旋转系统使工件实现公转、自转及翻转，所述工件旋转系统围绕在所述气体离子源外；
所述工件旋转系统与所述真空室绝缘，所述工件旋转系统连接偏压电源的阴极，所述偏压电源的阳极连接所述真空室，所述偏压电源包括：直流电流，脉冲电源、中频电源、射频电源中的一种或几种。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述加热系统包括：加热元件和测温元件，所述加热元件位于所述真空室内侧或中央，所述加热元件包括：电炉丝、硅碳棒、碘钨灯中的一种或几种，所述加热元件的加热温度为室温～600℃，所述测温元件位于所述真空室内靠近所述工件旋转系统的位置。
所述真空复合镀膜设备，其中，所述真空复合镀膜设备还包括：
监控系统，位于所述真空室内，并用于监控镀膜过程中靶面等离子状态和工件表面沉积膜层厚度；
所述监控系统包括：等离子体密度探针、等离子体光谱监控系统、等离子体质谱监控系统、高速相机、膜厚监控系统中的一种或几种。
一种真空复合镀膜设备的使用方法，其中，所述使用方法包括如下步骤：
在所述工件旋转系统上放置待镀工件，对所述真空室进行抽气至背底真空，并控制所述加热系统对所述真空室进行加热烘烤；
通入惰性气体，并控制所述弧光放电模块，或者气体离子源，或者高功率磁控放电模块，对所述待镀工件进行等离子体清洗；
通入预设的气体，控制所述弧光放电模块或所述高功率磁控放电模块工作，对待镀工件进行等离子体渗扩处理，并通过所述加热系统控制加热温度，进行渗层质量优化；其中，所述渗扩处理的元素包括：氮、碳、硼、硅中的一种或多种；
通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行脉冲等离子体放电，通过高偏压加速沉积离子，对待镀工件的表面进行离子轰击与注入；其中，所述高偏压为1kV-80kV；
通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行等离子体放电，通过中偏压加速沉积离子，在待镀工件的表面进行过渡层制备；其中，所述中偏压为100V-600V；
通入预设的气体，控制所述高功率磁控放电模块，或者气体离子源，通过低偏压加速沉积离子，对待镀工件进行功能膜层制备；其中，所述低偏压为0V-400V；
膜层制备完毕后，等待所述真空室冷却后破空取件。
所述真空复合镀膜设备的使用方法，其中，所述惰性气体包括He、Ne、Ar、Kr、Xe中的一种或几种；所述预设的气体为含C、N、O、Si、B、P、Se、S、F、Cl、Br、I中的一种或几种以及所述惰性气体的混合气体。
上述的制备步骤的有益之处在于发明耦合了先进的弧光增强低温渗氮技术、高功率脉冲磁控溅射技术、持续高功率磁控溅射技术和多功能阳极层离子源技术等，分别针对硬质涂层沉积过程中的基体强化、过渡层沉积、涂层沉积等各阶段，实现了最优技术耦合。使得涂层制备结合强度更高、过程更可控、沉积效率更高、涂层的致密度和结构均匀性得到大幅度提高，从而更有利于在高表面光洁度、耐腐蚀、耐高温领域的应用。
附图说明
图1为一种复合真空镀膜设备的结构示意图。
附图标记说明：
1、真空室；2、高功率脉冲磁控阴极；3、持续大功率磁控阴极；4、气体离子源；5、阴极电弧源、6、挡板；7、辅助阳极；8、加热元件；9、测温元件；10、公转底盘；11、自转工件台；12、第二气动挡板装置；13、等离子光谱监控系统；14、膜厚光学监控系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1，本发明提供了一种复合真空镀膜设备的一些实施例。
针对现有工业中对无颗粒、高致密、高性能复合薄膜的需求，现有设备无法兼顾涂层沉积过程中的基体强化、过渡层沉积、涂层沉积等各阶段的兼顾，本专利提出了弧光增强结构或者气体离子源的清洁等离子体对工件进行高效清洗，弧光放电产生的高密度电子对N2进行高效电离，用于完成低温离子渗氮；利用高功率脉冲磁控溅射技术产生高强度清洁金属等离子体对界面进行离子轰击、活化界面并制备过渡层；之后采用持续大功率磁控溅射技术实现无颗粒、致密涂层的快速生长，或采用气体离子源进行气相等离子体沉积DLC涂层。该设备将最先进的渗、镀技术集成在同一环境下，使得涂层制备结合强度更高、过程更可控、沉积效率更高、涂层的致密度和结构均匀性得到大幅度提高，从而更有利于在高表面光洁度、耐腐蚀、耐高温领域的应用。
如图1所示，本发明的复合真空镀膜设备，包括：
真空室1；
弧光放电模块，设置于所述真空室1的内壁，且所述弧光放电模块沿所述真空室1的径向朝内；
气体离子源4，位于所述真空室1的中央，且所述气体离子源4的开口沿所述真空室1的径向朝外；
高功率磁控放电模块，设置于所述真空室1的内壁，且所述高功率磁控放电模块沿所述真空室1的径向朝内；
工件旋转系统，位于所述气体离子源4和所述高功率磁控放电模块之间，并用于放置待镀工件；
加热系统，位于所述真空室1内；
其中，所述气体离子源4的开口的朝向与所述高功率磁控放电模块的朝向之间形成钝角。
具体地，真空室1是指可以提供真空环境的器件，真空室1内形成封闭空间，通常真空室1连接有抽气系统和充气系统，通过抽气系统将真空室1内封闭空间的空气抽走，达到预设真空度，从而确保真空室1内处于真空状态。为了调整封闭空间的气氛组成，通过充气系统充入相应的气氛。真空室1接地，确保使用安全性。真空室1可以采用圆筒形真空室，真空室1的尺寸可以根据需要设置，例如，真空室1的直径为1米，高度为1.2米。
弧光放电模块是指通过呈现弧状白光并产生高温的气体放电的器件，通过弧光放电模块可以对待镀工件进行清洗或渗扩(渗扩包括：渗氮、渗碳、渗硼、渗硅或其他金属或非金属元素的渗扩处理)。气体离子源4是指使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的器件，通过气体离子源4可以对待镀工件进行清洗或气相等离子沉积。高功率磁控放电模块是指利用较高的脉冲峰值功率来产生高的溅射材料离化率的磁控溅射器件，通过高功率磁控放电模块可以对待镀工件进行离子轰击、渗扩、注入、清洗或沉积。工件旋转系统是指旋转工件的器件，这里的旋转包括自转、公转以及翻转等。加热系统是指对真空室1内封闭空间进行加热的器件。
通过弧光放电模块、气体离子源4或高功率磁控放电模块可以对待镀工件进行清洗，通过弧光放电模块可以对待镀工件进行渗扩，通过高功率磁控放电模块或气体离子源4可以对待镀工件进行沉积镀膜，根据不同的膜层需求选择不同的模块工艺，可将渗、镀工艺集成在同一套设备环境中，减少了传统工艺中分体操作带来的污染，保障了膜层质量同时提高的制备效率。
气体离子源4有若干个，位于真空室1的中央，工件旋转系统围绕在气体离子源4外，工件旋转系统上可以形成若干个镀膜位，镀膜位上可以放置待镀工件，气体离子源4的开口沿真空室1的径向朝外，则可以对气体离子源4外的镀膜位上待镀工件进行清洗或沉积。弧光放电模块有若干个，设置于真空室1的内壁，弧光放电模块沿真空室1的径向朝内。高功率磁控放电模块有若干个，设置于空室的内壁，高功率磁控放电模块沿真空室1的径向朝内。加热系统有若干个，可以分布在真空室1内，可以位于工件旋转系统的内侧或外侧。
例如，气体离子源4有两个，背靠背设置。镀膜位有8个，排列形成圆形。弧光放电模块有2个，2个弧光放电模块相对设置，位于真空室1的直径上；弧光放电模块可以与气体离子源4相对，也可以呈一夹角。高功率磁控放电模块有4个，均匀分布在真空室1的内壁上。高功率磁控放电模块的朝向与气体离子源4的朝向形成一钝角，也就是说，气体离子源4朝向两个高功率磁控放电模块之间的位置。
需要说明的是，由于气体离子源4的开口朝向与高功率磁控放电模块的朝向形成钝角，可以设置更多不同类型的高功率磁控放电模块，从而便于根据需要选择相应类型的高功率磁控放电模块，实现不同类型或工艺的镀膜。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，真空室1由无磁性不锈钢制作而成。具体地，真空室1不具有磁性，不会影响真空室1内的磁场分布。采用不锈钢制作真空室1时，真空室1的使用寿命较长。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述真空室1的抽气系统位于真空室1的顶部、侧面或底部，所述真空室1的充气系统位于真空室1的顶部、侧面或底部，并且所述充气系统位于所述抽气系统的对立面。
具体地，通过抽气系统和充气系统可以调整真空室1内的气氛组成以及气压大小。充气系统可以充入惰性气体或空气等，惰性气体可以是He、Ne、Ar、Kr、Xe中的一种或几种。抽气系统和充入系统通常相对设置，避免两者之间相互影响。充气系统还可以充入含有C、N、O、Si、B、P、Se、S、F、Cl、Br、I等元素的气体，当然这些含有C、N、O、Si、B、P、Se、S、F、Cl、Br、I等元素的气体与惰性气体形成混合气体，从充气系统中充入真空室1。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述真空室1的真空测量系统与所述的充气系统位于同一侧或多位点分布，所述真空室1的本底真空可达到2×10-3Pa以上。
具体地，充气系统和真空测量系统可以有多个，呈多位点分布。充气系统和真空测量系统可以分布在同一侧。抽气系统可以将真空室1的本底真空抽至2×10-3Pa。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，真空室1的内壁配有水冷系统，所述水冷系统由所述真空室1的下方入水，由所述真空室1的上方出水；所述真空室1的内壁配有双层隔板，所述隔板由无磁性不锈钢制作而成。
具体地，为了使真空快速降温，真空室1采用多层隔板，例如两层隔板，相邻两层隔板之间形成通道，通道内可以通入冷却介质，例如，水。通过通道内的冷却介质对真空室1进行降温。水冷系统采用真空室1下方进水，真空室1上方出水的方式，有利于底部的优先降温。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述真空室1上配有接口；所述接口包括以下的至少一种：
磁控阴极装配接口，与所述高功率磁控放电模块连接；
弧源阴极装配接口，与所述弧光放电模块连接；
气体离子源4装配接口，与所述气体离子源4连接。
具体地，为了方便各器件的安装和拆卸，真空室1上设置有若干个接口，例如，磁控阴极装配接口、弧源阴极装配接口以及气体离子源4装配接口，从而便于高功率磁控放电模块、弧光放电模块以及气体离子源4的安装和拆卸。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述孤光放电模块包括：
阴极电弧源5，设置于所述真空室1的内壁；
挡板6，位于所述阴极电弧源5的内侧；
辅助阳极7，位于所述工件旋转系统的外侧。
具体地，阴极电弧源5可以与所述弧源阴极装配接口连接，挡板6用于阻挡阴极电弧源5，从而使得弧光放电模块不会作用于待镀工件，也避免其它器件影响阴极电弧源5。辅助阳极7与阴极电弧源5形成电场，辅助阳极7辅助阴极电弧源5进行清洗和渗扩。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述阴极电弧源5包括：小弧源阴极、矩形大弧源、柱状阴极电弧源中的一种或几种；所述阴极电弧源5的驱动电源包括：直流电弧电源、中频电弧电源和脉冲电弧电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述阴极电弧源5的阴极连接，所述驱动电源的正极与所述真空室1连接，并接地。
具体地，小弧源阴极，即小圆弧源，具有结构简单、安装方便、可任意位置不同成分的靶材组合、容易实现多元涂层制备等优点。该弧源的靶材直径一般在60～160mm左右，厚度在20～40mm左右。由于与其他阴极电弧源5相比尺寸小得多，故一般称为小弧源阴极。矩形大弧源靶材宽度一般为120mm～250mm，长度为300mm～1500mm。可以用电磁控，也可以用永磁控的方式控制弧斑运动。大弧源安装在真空室1的内壁上，可以安装一个到两个大弧源，镀膜均匀区大。柱状阴极电弧源的靶材呈管状，直径40mm～100mm，长度200mm～2000mm，柱状弧源与工件转架等长。靶管的内部或外部设置磁场，可以是电磁控也可以是永磁控，使弧斑在靶面上运动。柱状弧源的结构简单，永磁体在靶管中做旋转运动，所产生的弧斑可以是直条形，也可以是螺旋线形，沿柱弧源全长分布，并沿靶面扫描，引燃弧光放电后柱弧源沿全长不断地向周围360°方向镀膜。
阴极电弧源5的驱动电源包括：直流电弧电源、中频电弧电源和脉冲电弧电源中的一种或几种，阴极电弧源5的驱动电源的负极与阴极电弧源5的阴极连接。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述挡板6垂直放置于所述阴极电弧源5与所述工件旋转系统之间，并靠近所述阴极电弧源5；所述挡板6采用无磁性金属制作而成，所述挡板6安装于真空室1壁上，并与真空室1绝缘，所述挡板6在垂直方向上尺寸是所述阴极电弧源5在垂直方向上尺寸的1.5-4倍。
具体地，通过挡板6靠近阴极电弧源5，且挡板6在垂直方向上的尺寸是阴极电弧源5在垂直方向上尺寸的1.5-4倍，以遮挡阴极电弧源5。挡板6与真空室1绝缘连接。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述辅助阳极7放置于所述阴极电弧源5与所述工件旋转系统之间，位于所述阴极电弧源5的两侧，并且靠近所述工件旋转系统；所述辅助阳极7采用金属制作而成，所述辅助阳极7的形状为圆柱形或平板形，所述辅助阳极7的内部设有冷却系统，所述辅助阳极7与所述阴极电弧源5保持平行，安装于所述真空室1的内壁上，并与所述真空室1绝缘；所述辅助阳极7连接直流电源的阳极，所述直流电源的阴极与所述真空室1相连接，所述直流电源电压为0～1000V。
具体地，每个阴极电弧源5对应有两个辅助阳极7，分别位于阴极电弧源5的两侧，而且辅助阳极7位于阴极电弧源5与工件旋转系统之间，具体位于挡板6与工件旋转系统之间。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述气体离子源4包括：阳极层离子源、霍尔离子源、考夫曼离子源以及射频离子源中的一种或几种。
具体地，气体离子源4可以采用阳极层离子源、霍尔离子源、考夫曼离子源以及射频离子源。例如，采用阳极层离子源，具有高强度、无污染的特点，且可以长时间气相等离子沉积。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述气体离子源4的开口方向设置有第一气动挡板装置；所述气体离子源4内部配置布气系统，将气体从所述气体离子源4上、中、下均匀的送入所述真空室1；所述气体离子源4的驱动电源包括：直流电源、脉冲电源、射频电源和中频电源中的一种或几种，所述气体离子源4与所述驱动电源的阴极连接，驱动电源的阳极接真空室1。
通过第一气动挡板装置对气体离子源4进行遮挡，则气体离子源4不会发出离子束至待镀工件，当然其它器件也不会影响气体离子源4，例如，不会沉积或渗扩而影响气体离子源4。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述高功率磁控放电模块包括：
磁控溅射阴极，设置于所述真空室1的内壁并与所述磁控阴极装配接口连接；
第二气动挡板装置12，位于所述高功率磁控放电模块的朝向上；
具体地，磁控溅射阴极设置于真空室1的内壁，磁控溅射阴极沿真空室1的径向朝内，磁控溅射阴极上可以放置靶材。通过第二气动挡板装置12对磁控溅射阴极进行遮挡，则磁控溅射阴极不会发出离子束至待镀工件，当然其它器件也不会影响磁控溅射阴极，例如，不会沉积而影响磁控溅射阴极。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述磁控溅射阴极包括：圆形平面阴极、矩形平面阴极和柱状阴极中的一种或几种，所述磁控溅射阴极的内部具有水冷系统和布气系统。具体地，根据需要选择不同形状的磁控溅射阴极。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述磁控溅射阴极的驱动电源包括：低占空比的高功率脉冲磁控溅射电源、高占空比的大功率直流电源和中频电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述磁控溅射阴极相连接，所述驱动电源的正极与所述真空室1连接。
具体地，根据磁控溅射阴极的驱动电源的不同，可以形成不同的高功率磁控放电模块，磁控溅射阴极的驱动电源采用低占空比的高功率脉冲磁控溅射电源时，可以形成高功率脉冲磁控阴极2。磁控溅射阴极的驱动电源采用高占空比的大功率直流电源时，可以形成持续大功率磁控阴极3。
举例说明，采用4个高功率磁控放电模块，其中，2个高功率脉冲磁控阴极2，2个持续大功率磁控阴极3。2个高功率脉冲磁控阴极2相对设置，位于真空室1的直径上。2个持续大功率磁控阴极3相对设置，位于真空室1的直径上。高功率脉冲磁控阴极2与持续大功率磁控阴极3之间所对的圆心角为90°。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述工件旋转系统采用不锈钢制作而成，所述工件旋转系统使工件实现公转、自转及翻转，所述工件旋转系统围绕在所述气体离子源4外。
具体地，通过工件旋转系统可以实现镀膜位自转、公转或翻转，镀膜位的自转可以使待镀工件四周均匀轰击、渗扩、注入、清洗或沉积，镀膜位的公转可以使不同待镀工件均匀轰击、渗扩、注入、清洗或沉积，镀膜位的翻转可以使待镀工件的上下均匀轰击、渗扩、注入、清洗或沉积。
工件旋转系统包括公转底盘10、自转杆和自转工件台11，公转底盘10可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转，二级自转杆围绕着公转底盘10呈圆周分布，可以伴随公转底盘10板进行公转，也可以进行独立自转，三级自转工件台11位于二级自转杆上，并伴随着二级自转杆旋转进行自转。通过自转杆的转动使得自转工件台11转动，从而使自转工件台11上的待镀工件自转，通过公转底盘10的转动，带动自转杆公转，则使得待镀工件公转。公转底盘10设置于所述真空室1的中央，若干个自转杆11位于所述的公转底盘10的边缘，成圆周分布，自转杆上的工位盘做为镀膜位。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述工件旋转系统与所述真空室1绝缘，所述工件旋转系统连接偏压电源的阴极，所述偏压电源的阳极连接所述真空室1，所述偏压电源包括：直流电流，脉冲电源、中频电源、射频电源中的一种或几种。
具体地，工件旋转系统连接偏压电源的阴极，且与真空室1绝缘连接。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述加热系统包括：加热元件8和测温元件9，所述加热元件8位于所述真空室1内侧或中央。具体地，为了提高真空室1的温度的均匀性，加热元件8有若干个，测温元件9有若干个，根据需要设置加热元件8和测温元件9的位置，例如，在工件旋转系统内外均设置加热元件8，工件旋转系统内设置4个加热元件8，工件旋转系统外设置6个加热元件8。在工件旋转系统内外均设置测温元件9，工件旋转系统内设置4个测温元件9，工件旋转系统外设置6个测温元件9。具体地，若干个加热元件8位于所述公转底盘10的内侧和外侧，所述的加热元件8旁装备有测温元件9。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述加热元件8包括：电炉丝、硅碳棒、碘钨灯中的一种或几种，所述加热元件8的加热温度为室温～600℃，所述测温元件9位于所述真空室1内靠近所述工件旋转系统的位置。
具体地，加热元件8可以采用电炉丝、硅碳棒、碘钨灯等，加热元件8可以将真空室1内的温度加热至600℃。测温元件9位于所述真空室1内靠近所述工件旋转系统的位置，以便准确测量工件旋转系统上镀膜工件的温度。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述真空复合镀膜设备还包括：
监控系统，位于所述真空室1内，并用于监控镀膜过程中靶面等离子状态和工件表面沉积膜层厚度。
具体地，通过监控系统对等离子体的状态，沉积膜层厚度进行监控，以便根据监控结果调整其它器件的参数。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述监控系统包括：等离子体密度探针、等离子体光谱监控系统、等离子体质谱监控系统、高速相机、膜厚监控系统中的一种或几种。
具体地，等离子光谱监控系统13位于真空室1的上侧，且分布在高功率磁控放电模块的上方，膜厚光学监控系统14位于所述真空室1的侧壁，且成对立分布。
值得说明的是，本发明采用阴极电弧源5和辅助阳极7进行可实现气体的高离化，可进行清洗和渗氮工艺，可配合高功率脉冲磁控阴极2进行打底层制备，采用持续大功率磁控阴极3配合气体离子源4实现膜层的快速增厚，将渗、镀工艺集成在同一套设备环境中，减少了传统工艺中渗、镀分体工艺带来的污染，保障了膜层质量同时提高的制备效率。根据不同的膜层需求，可以选择不同的模块进行搭配。
基于上述任意一实施例所述的一种复合真空镀膜设备，本发明还提供了一种复合真空镀膜设备的使用方法的较佳实施例：
复合真空镀膜设备的使用方法包括：
步骤S100、在所述工件旋转系统上放置待镀工件，对所述真空室进行抽气至背底真空，并控制所述加热系统对所述真空室进行加热烘烤。
具体地，对真空室抽气后进行加热，有利于将真空室内的水蒸气以及其他挥发性气体尽可能排除，避免水蒸气以及其他挥发性气体影响镀膜。
步骤S200、通入惰性气体，并控制所述弧光放电模块，或者气体离子源，或者高功率磁控放电模块，对所述待镀工件进行等离子体清洗。
具体地，通入惰性气体后，对待镀工件进行等离子体清洗，可以根据需要采用不同的器件进行等离子体清洗。
步骤S300、通入预设的气体，控制所述弧光放电模块或所述高功率磁控放电模块工作，对待镀工件进行等离子体渗扩处理，并通过所述加热系统控制加热温度，进行渗层质量优化；其中，所述渗扩处理的元素包括：氮、碳、硼、硅中的一种或多种。
具体地，待镀工件清洗完后，对待镀工件进行渗扩处理。可以通过弧光放电模块或高功率磁控放电模块对待镀工件进行渗扩处理。在渗扩处理时，需要通入预设的气体，以便进行渗扩处理。渗扩处理时，可以通过加热系统加热，可以优化渗扩处理的质量。
步骤S400、通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行脉冲等离子体放电，通过高偏压加速沉积离子，对待镀工件的表面进行离子轰击与注入；其中，所述高偏压为1kV-80kV。
步骤S500、通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行等离子体放电，通过中偏压加速沉积离子，在待镀工件的表面进行过渡层制备；其中，所述中偏压为100V-600V。
步骤S600、通入预设的气体，控制所述高功率磁控放电模块，或者气体离子源，通过低偏压加速沉积离子，对待镀工件进行功能膜层制备；其中，所述低偏压为0V-400V。
步骤S700、膜层制备完毕后，等待所述真空室冷却后破空取件。
在镀膜过程中，可以根据需要选择不同的电压。镀膜完成后，使真空室降温至室温，然后取出待镀工件。所述惰性气体包括He、Ne、Ar、Kr、Xe中的一种或几种；所述预设的气体为含C、N、O、Si、B、P、Se、S、F、Cl、Br、I中的一种或几种以及所述惰性气体的混合气体。
实施例1
根据某不锈钢零部件要求制备的DLC防护薄膜，本发明实施例真空复合镀膜设备的使用方法，包括以下步骤：
根据某不锈钢零部件要求表面制备的DLC防护薄膜，本发明实施例真空复合镀膜设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤S10、在镀膜位上放置待镀工件，对真空室进行抽真空；
步骤S20、当真空室的真空满足预设要求时，通入惰性气体，并控制所述电弧阴极、所述辅助阳极，对所述待镀工件进行清洗，当清洗完成后，停止通入惰性气体；
具体地，在放置好待镀工件后，启动抽气系统进行抽真空，预设条件可以是真空达到<5×10-3Pa，直至真空室的真空满足预设要求，真空室中通入惰性气体Ar，气压达到1Pa，控制电弧电源对电弧阴极供电，预设电流为80A，控制直流电源对辅助阳极供电，预设电流为30A，对待镀工件进行清洗。为了提高清洗的均匀性，开启工件旋转系统的自转和公转，同时，还可以控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-200V，清洗时间为30min，清洗完成后控制电弧电源对电弧阴极停止供电，控制直流电源对辅助阳极停止供电，停止通入惰性气体。当然清洗过程中，若启动了偏压电源系统，则需要控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电。
步骤S30、控制所述加热系统进行加热，当所述真空室的温度满足预设温度后，通入Ar/N2混合气体，并控制所述电弧阴极电源、所述辅助阳极的电源，对所述待镀工件进行渗氮，当渗氮完成后，停止通入混合气体。
具体地，控制加热系统进行加热，预设温度为400℃，待测温单元显示温度满足预设值后，通入Ar：N2为1:2的混合气体，真空室气压为1.0Pa，控制弧电源对电弧阴极供电，预设电流为80A，控制直流电源对辅助阳极供电，预设电流为60A，控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-80V，渗氮时间为180min。当渗氮完成后，控制弧电源对电弧阴极停止供电，控制直流电源对辅助阳极停止供电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入Ar/N2混合气体。
步骤S40、通入惰性气体，且控制所述高功率脉冲磁控溅射阴极，对所述待镀工件进行打底层的制备，当打底层的制备完成后，停止通入惰性气体。
具体地，控制加热系统，预设温度为200℃，待测温单元显示温度满足预设值后，通入惰性气体Ar，真空室气压为0.5Pa，控制高功率脉冲电源对装配Ti靶材的磁控阴极进行通电，预设值为功率20kw，脉宽120μs，频率为50Hz，控制磁控阴极面前的挡板为打开状态，控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-1000V，沉积时间为30min，随后控制偏压电源系统对工件旋转系统提供-200V电压，沉积时间为60min。当过渡层沉积完成后，控制高功率脉冲电源停止对磁控阴极进行通电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入惰性气体，控制磁控阴极面前的挡板为关闭状态。
步骤S50、通入预设的混合气体，且控制所述气体离子源，对所述待镀工件进行DLC薄膜的制备。
具体地，控制加热系统，预设温度为120℃，待测温单元显示温度满足预设值后，从阳极层离子源布气系统通入混合气体Ar/C2H2，真空室气压为0.8Pa，控制离子源电源对阳极层气体离子源进行通电，预设值为电压800V，频率为50Hz，占空比为60％，控制阳极层气体离子源前方的挡板为打开状态，控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-80V，沉积时间为180min。当DLC完成后，控制离子源电源停止对阳极层气体离子源进行通电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入惰性气体，控制阳极层气体离子源前方的挡板为关闭状态。
步骤S60、待工件冷却后，破空，取样。
实施例2
根据某硬质合金刀具要求表面制备的TiAlN防护薄膜，本发明实施例真空复合镀膜设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤S10、在镀膜位上放置待镀工件。
步骤S20、当真空室的真空满足预设要求时，通入惰性气体，并控制所述电弧阴极、所述辅助阳极，对所述待镀工件进行清洗。
具体地，在放置好待镀工件后，启动抽气系统进行抽真空，直至真空室的真空满足预设要求，预设条件可以是真空达到<5×10-3Pa。真空室中通入惰性气体Ar，气压达到1Pa，控制电弧电源对电弧阴极供电，预设电流为80A，控制直流电源对辅助阳极供电，预设电流为50A，对待镀工件进行清洗。为了提高清洗的均匀性，开启工件旋转系统的自转和公转，同时，还可以控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-200V，清洗时间为20min，清洗完成后控制电弧电源对电弧阴极停止供电，控制直流电源对辅助阳极停止供电，停止通入惰性气体。当然清洗过程中，若启动了偏压电源系统，则需要控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电。
步骤S30、控制所述加热系统进行加热，当所述真空室的温度满足预设温度后，通入惰性气体Ar，并控制所述高功率脉冲磁控溅射阴极，对所述待镀工件进行TiAl打底层沉积。
具体地，控制加热系统，预设温度为300℃，待测温单元显示温度满足预设值后，惰性气体Ar，真空室气压为0.5Pa，控制高功率脉冲电源对装配TiAl靶材的磁控阴极进行通电，预设值为功率30kw，脉宽120μs，频率为50Hz，控制磁控阴极面前的挡板为打开状态，控制脉冲偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-2000V，脉宽为120μs，频率为30Hz，沉积时间为30min。
步骤S40、通入混合气体，控制所述高功率脉冲磁控溅射阴极，大功率持续溅射磁控溅射对所述待镀工件进行TiAlN薄膜制备，当薄膜的制备完成后，停止通入惰性气体。
具体地，当打底层沉积完毕时，控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-80V，控制持续大功率直流电源对装配TiAl靶材的磁控阴极进行通电，预设值为功率30kw，控制磁控阴极面前的挡板为打开状态，缓慢通入N2气，调整Ar，预设值为Ar：N2＝1:2，沉积时间为60min，当TiAlN薄膜制备完成后，控制高功率脉冲电源停止对磁控阴极停止供电，控制持续大功率直流电源停止对磁控阴极停止供电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入惰性气体，控制磁控阴极面前的挡板为关闭状态。
步骤S50、待工件冷却后，破空，取样。
实施例3
根据某模具钢要求表面制备的TiN防护薄膜，本发明实施例真空复合镀膜设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤S10、在镀膜位上放置待镀工件。
步骤S20、当真空室的真空满足预设要求时，通入惰性气体，并控制所述电弧阴极、所述辅助阳极，对所述待镀工件进行清洗，当清洗完成后，停止通入惰性气体。
具体地，在放置好待镀工件后，启动抽气系统进行抽真空，预设条件可以是真空达到<5×10-3Pa，直至真空室的真空满足预设要求。真空室中通入惰性气体Ar，气压达到1Pa，控制电弧电源对电弧阴极供电，预设电流为80A，控制直流电源对辅助阳极供电，预设电流为40A，对待镀工件进行清洗。为了提高清洗的均匀性，开启工件旋转系统的自转和公转，同时，还可以控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-200V，清洗时间为30min，清洗完成后控制电弧电源对电弧阴极停止供电，控制直流电源对辅助阳极停止供电，停止通入惰性气体。当然清洗过程中，若启动了偏压电源系统，则需要控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电。
步骤S30、控制所述加热系统进行加热，当所述真空室的温度满足预设温度后，通入Ar/N2混合气体，并控制所述电弧阴极电源、所述辅助阳极电源，对所述待镀工件进行渗氮，当渗氮完成后，停止通入混合气体。
具体地，控制加热系统进行加热，预设温度为400℃，待测温单元显示温度满足预设值后，通入Ar：N2为1:2的混合气体，真空室气压为1.0Pa，控制弧电源对电弧阴极供电，预设电流为80A，控制恒流直流电源对辅助阳极供电，预设电流为50A，控制偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-100V，渗氮时间为120min。当渗氮完成后，控制电弧电源对电弧阴极停止供电，控制直流电源对辅助阳极停止供电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入Ar/N2混合气体。
步骤S40、控制所述加热系统进行加热，当所述真空室的温度满足预设温度后，通入惰性气体Ar，并控制所述高功率脉冲磁控溅射阴极，对所述待镀工件进行Ti打底层沉积。
具体地，控制加热系统，预设温度为300℃，待测温单元显示温度满足预设值后，惰性气体Ar，真空室气压为0.5Pa，控制高功率脉冲电源对装配Ti靶材的磁控阴极进行通电，预设值为功率30kw，脉宽120μs，频率为50Hz，控制磁控阴极面前的挡板为打开状态，控制脉冲偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-3000V，脉宽为120μs，频率为30Hz，沉积时间为30min。
步骤S50、通入反应性气体，且控制所大功率持续溅射磁控溅射对所述待镀工件进行TiN薄膜制备。
具体地，当Ti打底层沉积结束后，控制持续大功率电源对装配Ti靶材的磁控阴极进行通电，预设值为功率30kw，控制磁控阴极面前的挡板为打开状态，控制脉冲偏压电源系统对工件旋转系统供电，预设电压为-60V，脉宽为120μs，频率为30Hz，缓慢通入N2气，调整Ar，预设值为Ar：N2＝1:2，沉积时间为120min，当TiN薄膜制备完成后，控制高功率脉冲电源停止对磁控阴极停止供电，控制持续大功率直流电源停止对磁控阴极停止供电，控制偏压电源系统对工件旋转系统停止供电，停止通入惰性气体，控制磁控阴极面前的挡板为关闭状态。
步骤S60、待工件冷却后，破空，取样。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种真空复合镀膜设备，其特征在于，所述真空复合镀膜设备包括：
真空室；
弧光放电模块，设置于所述真空室的内壁，且所述弧光放电模块沿所述真空室的径向朝内；
气体离子源，位于所述真空室的中央，且所述气体离子源的开口沿所述真空室的径向朝外；
高功率磁控放电模块，设置于所述真空室的内壁，且所述高功率磁控放电模块沿所述真空室的径向朝内；
工件旋转系统，位于所述气体离子源和所述高功率磁控放电模块之间，并用于放置待镀工件；
加热系统，位于所述真空室内；
其中，所述气体离子源的开口的朝向与所述高功率磁控放电模块的朝向之间形成钝角；
所述真空室由无磁性不锈钢制作而成，所述真空室的抽气系统位于真空室的顶部、侧面或底部，所述真空室的充气系统位于真空室的顶部、侧面或底部，并且所述充气系统位于所述抽气系统的对立面，所述真空室的真空测量系统与所述的充气系统位于同一侧或多位点分布，所述真空室的本底真空可达到2×10-3Pa以上；和
所述真空室的内壁配有水冷系统，所述水冷系统由所述真空室的下方入水，由所述真空室的上方出水；所述真空室的内壁配有双层隔板，所述隔板由无磁性不锈钢制作而成；和
所述真空室上配有接口；所述接口包括以下的至少一种：
磁控阴极装配接口，与所述高功率磁控放电模块连接；
弧源阴极装配接口，与所述弧光放电模块连接；
气体离子源装配接口，与所述气体离子源连接；和
所述真空室接地；
所述弧光放电模块包括：
阴极电弧源，设置于所述真空室的内壁，并与所述弧源阴极装配接口连接；
挡板，位于所述阴极电弧源的内侧；
辅助阳极，位于所述工件旋转系统的外侧；
所述阴极电弧源包括：小弧源阴极、矩形大弧源、柱状阴极电弧源中的一种或几种；所述阴极电弧源的驱动电源包括：直流电弧电源、中频电弧电源和脉冲电弧电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述阴极电弧源的阴极连接，所述驱动电源的正极与所述真空室连接，并接地；
所述挡板垂直放置于所述阴极电弧源与所述工件旋转系统之间，并靠近所述阴极电弧源；所述挡板采用无磁性金属制作而成，所述挡板安装于真空室壁上，并与所述真空室绝缘，所述挡板在垂直方向上尺寸是所述阴极电弧源在垂直方向上尺寸的1.5-4倍；
所述辅助阳极放置于所述阴极电弧源与所述工件旋转系统之间，位于所述阴极电弧源的两侧，并且靠近所述工件旋转系统；所述辅助阳极采用金属制作而成，所述辅助阳极的形状为圆柱形或平板形，所述辅助阳极的内部设有冷却系统，所述辅助阳极与所述阴极电弧源保持平行，安装于所述真空室的内壁上，并与所述真空室绝缘连接；所述辅助阳极连接直流电源的阳极，所述直流电源的阴极与所述真空室相连接，所述直流电源电压为0～1000V；
所述加热系统包括：若干加热元件和若干测温元件，若干所述加热元件位于所述真空室内侧或中央；所述加热元件包括：电炉丝、硅碳棒、碘钨灯中的一种或几种，所述加热元件的加热温度为室温～600℃，所述测温元件位于所述真空室内靠近所述工件旋转系统的位置；
所述加热系统有若干个，分布在所述真空室内，位于所述工件旋转系统的内侧或外侧；
通过所述抽气系统和所述充气系统调节所述真空室内的气氛组成及气压大小；
所述气体离子源包括：阳极层离子源、霍尔离子源、考夫曼离子源以及射频离子源中的一种或几种；
所述气体离子源的开口方向设置有第一气动挡板装置；所述气体离子源内部配置布气系统，将气体从所述气体离子源上、中、下均匀的送入所述真空室；所述气体离子源的驱动电源包括：直流电源、脉冲电源、射频电源和中频电源中的一种或几种，所述气体离子源与所述驱动电源的阴极连接，驱动电源的阳极接真空室；
所述高功率磁控放电模块包括：
磁控溅射阴极，设置于所述真空室的内壁并与所述磁控阴极装配接口连接；
第二气动挡板装置，位于所述高功率磁控放电模块的靶面前方；
所述磁控溅射阴极包括：圆形平面阴极、矩形平面阴极和柱状阴极中的一种或几种，所述磁控溅射阴极的内部具有水冷系统和布气系统；
所述磁控溅射阴极的驱动电源包括：低占空比的高功率脉冲磁控溅射电源、高占空比的大功率直流电源和中频电源中的一种或几种，所述驱动电源的负极与所述磁控溅射阴极相连接，所述驱动电源的正极与所述真空室连接；
所述工件旋转系统采用不锈钢制作而成，所述工件旋转系统使工件实现公转、自转及翻转，所述工件旋转系统围绕在所述气体离子源外；
所述工件旋转系统与所述真空室绝缘，所述工件旋转系统连接偏压电源的阴极，所述偏压电源的阳极连接所述真空室，所述偏压电源包括：直流电流，脉冲电源、中频电源、射频电源中的一种或几种；
所述真空复合镀膜设备还包括：
监控系统，位于所述真空室内，并用于监控镀膜过程中靶面等离子状态和工件表面沉积膜层厚度；
所述监控系统包括：等离子体密度探针、等离子体光谱监控系统、等离子体质谱监控系统、高速相机、膜厚监控系统中的一种或几种；
采用4个所述高功率磁控放电模块，其中，2个高功率脉冲磁控阴极，2个持续大功率磁控阴极，2个所述高功率脉冲磁控阴极相对设置，位于所述真空室的直径上，2个所述持续大功率磁控阴极相对设置，位于所述真空室的直径上，所述高功率脉冲磁控阴极与所述持续大功率磁控阴极之间所对的圆心角为90°。
2.一种如权利要求1所述真空复合镀膜设备的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
在所述工件旋转系统上放置待镀工件，对所述真空室进行抽气至背底真空，并控制所述加热系统对所述真空室进行加热烘烤；
通入惰性气体，并控制所述弧光放电模块，或者气体离子源，或者高功率磁控放电模块，对所述待镀工件进行等离子体清洗；
通入预设的气体，控制所述弧光放电模块或所述高功率磁控放电模块工作，对待镀工件进行等离子体渗扩处理，并通过所述加热系统控制加热温度，进行渗层质量优化；其中，所述渗扩处理的元素包括：氮、碳、硼、硅及金属元素中的一种或多种；
通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行脉冲等离子体放电，通过高偏压加速沉积离子，对待镀工件的表面进行离子轰击与注入；其中，所述高偏压为1kV-80kV；
通入惰性气体，控制所述高功率磁控放电模块，进行等离子体放电，通过中偏压加速沉积离子，在待镀工件的表面进行过渡层制备；其中，所述中偏压为100V-1000V；
通入预设的气体，控制所述高功率磁控放电模块，或者气体离子源，通过低偏压加速沉积离子，对待镀工件进行功能膜层制备；其中，所述低偏压为0V-400V；
膜层制备完毕后，等待所述真空室冷却后破空取件。
3.根据权利要求2所述真空复合镀膜设备的使用方法，其特征在于，所述惰性气体包括He、Ne、Ar、Kr、Xe中的一种或几种；所述预设的气体为含C、N、O、Si、B、P、Se、S、F、Cl、Br、I中的一种或几种以及所述惰性气体的混合气体。
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