CN204661819U - 一种阴极电弧源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种阴极电弧源，属于表面处理技术领域，它解决了现有技术中阴极电弧源的靶材利用率较低、涂层颗粒粗大的问题。本阴极电弧源包括靶材、靶座、磁铁，靶材和靶座之间设有冷却水路，靶座底部设有容置腔，磁铁设置于容置腔内，磁铁呈环形，靶座外侧套设有呈圆桶形的导磁靴。本实用新型在靶材的表面形成双磁场，并通过导磁靴对磁路进行设计，使磁场尽量扁平，对离子的运动可以在很宽的范围内束缚，达到分散弧斑的运动的目的，从而达到细化膜层、提高靶材利用率的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于表面处理技术领域，涉及一种真空离子镀膜的阴极电弧源，特别是一种磁场分布合理的阴极电弧源。
背景技术
真空阴极电弧镀膜技术是硬质涂层制造的主要技术，具有沉积速率高，涂层附着性好、涂层种类多样等特性，但是一直以来，这种技术存在靶材利用率低，涂层表面粗糙等难以克服的缺陷。大量的研究和应用实践证明，表面粗糙是由于电弧电流密度非常大，导致靶材过热产生熔池，熔融的金属以液滴的状态飞溅出来并运动到涂层表面，形成了膜层粗糙的表面；而利用率过低是由于弧斑运动区域太过集中所致。
如图1所示，普通的电弧阴极采用永磁铁1，磁场强度固定不变，磁场在靶材6表面的分布固定不变，永磁铁1固定在靶座4部，靶材6与靶座4之间注有冷却水5。如图2所示，弧斑在靶材表面磁场最强的区域处烧蚀的几率最大，因此最先被刻蚀掉。当磁场最强的区域处的靶材被刻蚀掉后，这部分靶材表面的磁场变得比其它区域更强，弧斑在此区域处的烧蚀几率更大，此区域处的靶材消耗的速度更快，久而久之，靶材的刻蚀出现了如图3所示的情况，靶材中央磁场强度最小的区域几乎没有消耗，而磁场强度最大的区域已经消耗完毕，从而形成了深深的刻蚀沟。这样带来的结果是靶材的利用率低，弧斑总是集中在一个区域，冷却效果差，容易产生大液滴，造成涂层表面粗糙，涂层截面出现孔洞，膜层疏松，性能下降。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种靶材利用率高、涂层颗粒细化的阴极电弧源。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种阴极电弧源，包括靶材、靶座、磁铁，所述的靶材和靶座之间设有冷却水路，其特征在于，所述的靶座底部设有容置腔，所述的磁铁设置于容置腔内，所述的磁铁呈环形，所述的靶座外侧套设有呈圆桶形的导磁靴。
在上述的阴极电弧源中，所述的靶座上设有穿过环形磁铁中心和导磁靴的调节杆，所述的调节杆与磁铁中心紧配合，所述的调节杆可带动磁铁沿靶座纵向移动。
导磁靴的作用是束缚并改变磁场的分布，使水平磁场在靶材表面分布范围尽可能的宽；同时，磁铁的磁场全部通过靶材，靶材表面不仅有宽范围的水平磁场，而且有方向相反的磁场分布；这种结构的结果是弧斑在整个靶材表面都受到一定强度的磁场约束，并且磁场的绝对强度各处基本相当，使得弧斑不仅尺寸更小、而且运动速度更快、随机性更强。使用本阴极源设计的磁场用于生产实际效果是，靶材表面均匀消耗利用率提高，涂层细腻平整致密，质量提高。
在上述的阴极电弧源中，所述的调节杆与靶座之间采用螺纹连接。通过转动调节杆可调节磁铁纵向移动，也可对调节杆和磁铁进行拆卸和更换。
在上述的阴极电弧源中，所述的靶座与导磁靴采用螺纹连接。
作为另一种方案，在上述的阴极电弧源中，所述的调节杆与导磁靴采用螺纹连接。
在上述的阴极电弧源中，所述的磁铁为永磁体或电磁铁。
在上述的阴极电弧源中，所述的导磁靴采用导磁材料制成。
在上述的阴极电弧源中，所述的调节杆采用非导磁材料制成。
与现有技术相比，本实用新型在靶材的表面形成双磁场，并通过导磁靴对磁路进行设计，使磁场尽量扁平，对离子的运动可以在很宽的范围内束缚，达到束缚并分散弧斑的运动的目的，从而达到细化膜层、提高靶材利用率的目的。
附图说明
图1是现有技术中的阴极电弧源的剖视结构示意图；
图2是现有技术中的阴极电弧源的磁场分布图；
图3是现有技术中的阴极电弧源的靶材刻蚀后的结构示意图；
图4是本阴极电弧源的剖视结构示意图；
图5是阴极电弧源的磁场分布图；
图6是本阴极电弧源的靶材刻蚀后的结构示意图；
图7是使用本阴极电弧源形成的涂层和使用现有技术中阴极电弧源形成的涂层对比。
图中，1、磁铁；2、调节杆；3、导磁靴；4、靶座；5、冷却水路；6、靶材；7、容置腔；8、磁场。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图4所示，本阴极电弧源，包括靶材6、靶座4、磁铁1，靶材和靶座之间设有冷却水路5，靶座底部设有容置腔7，磁铁设置于容置腔内，磁铁呈环形，所靶座外侧套设有呈圆桶形的导磁靴3。靶座上设有穿过环形磁铁中心和导磁靴的调节杆2，所述的调节杆与磁铁中心紧配合，所述的调节杆可带动磁铁沿靶座纵向移动。调节杆与靶座之间采用螺纹连接。通过转动调节杆可调节磁铁纵向移动，也可对调节杆和磁铁进行拆卸和更换。所述的磁铁为永磁体，导磁靴采用导磁材料制成，调节杆采用非导磁材料制成。
如图5所示为本阴极电弧源的磁场8分布，采用导磁靴的作用是束缚并改变磁场的分布，使水平磁场在靶材表面分布范围尽可能的宽；同时，磁铁的磁场全部通过靶材，靶材表面不仅有宽范围的水平磁场，而且有方向相反的磁场分布；这种结构的结果是弧斑在整个靶材表面都受到一定强度的磁场约束，并且磁场的绝对强度各处基本相当，使得弧斑不仅尺寸更小、而且运动速度更快、随机性更强，能够在整个靶材表面运动。
如图6所示为使用本阴极电弧源用于刻蚀后的靶材结构示意图，其靶材刻蚀后的实际效果是，靶材表面均匀消耗利用率提高，涂层细腻平整致密，质量提高。
如图7所示是使用本阴极电弧源形成的涂层表面质量和使用现有技术中阴极电弧源形成的涂层表面质量对比，可以看出现有技术涂层表面颗粒明显减少和细化。
本实用新型在靶材的表面形成双磁场，并通过磁路的设计，使磁场尽量扁平，对离子的运动可以在很宽的范围内束缚，达到分散弧斑的运动的目的，从而达到细化膜层、提高靶材利用率的目的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种阴极电弧源，包括靶材、靶座、磁铁，所述的靶材和靶座之间设有冷却水路，其特征在于，所述的靶座底部设有容置腔，所述的磁铁设置于容置腔内，所述的磁铁呈环形，所述的靶座外侧套设有呈圆桶形的导磁靴。
2.根据权利要求1所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的靶座上设有穿过环形磁铁中心和导磁靴的调节杆，所述的调节杆与磁铁中心紧配合，所述的调节杆可带动磁铁沿靶座纵向移动。
3.根据权利要求2所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的调节杆与靶座之间采用螺纹连接。
4.根据权利要求2所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的靶座与导磁靴采用螺纹连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的磁铁为永磁体或电磁铁。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的导磁靴采用导磁材料制成。
7.根据权利要求2或3或4所述的阴极电弧源，其特征在于，所述的调节杆采用非导磁材料制成。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520170028.XU CN204661819U (zh) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | 一种阴极电弧源 |
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| CN201520170028.XU CN204661819U (zh) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | 一种阴极电弧源 |
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| CN204661819U true CN204661819U (zh) | 2015-09-23 |
Family
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| CN201520170028.XU Expired - Fee Related CN204661819U (zh) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | 一种阴极电弧源 |
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| CN (1) | CN204661819U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020510A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 上海子创镀膜技术有限公司 | 一种新型磁钢可调节平面阴极 |
| CN111139438A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-12 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种磁路可控式真空阴极电弧离子源 |
| CN113897583A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-01-07 | 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) | 一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极 |
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2015
- 2015-03-25 CN CN201520170028.XU patent/CN204661819U/zh not_active Expired - Fee Related
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