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針對幾種應用於工具鍍膜的磁場控製的電(diàn)弧離子鍍弧源,分析了其結構、工作(zuò)原理(lǐ)以及弧斑運動、放電(diàn)特性;比(bǐ)較了不同磁場輔(fǔ)助受控弧源(yuán)的靶結構及磁(cí)場位(wèi)形,並討論了(le)對弧斑運(yùn)動、放電及鍍膜工藝的影響;對磁場控製的電弧離子鍍弧源的發(fā)展進行了展望。
提高工具、模具的加工質量(liàng)和使用壽命一直是(shì)人們不斷探索的課題。電弧離子(zǐ)鍍技術是一種工模具材料表麵改性技術,具有(yǒu)離化率高、可低溫沉積、膜層質量好(hǎo)以(yǐ)及沉積(jī)速率快等其他鍍膜方(fāng)式所不具備的優勢(shì),已在(zài)現代(dài)工具以及(jí)各(gè)種模具的表麵防護取得了理想的應用效果。但是,電弧放電(diàn)導致的大顆(kē)粒存在(zài)限製了工模具塗層技(jì)術的(de)進一步應用,也成為後期電弧離子鍍技術(shù)發展的主要論題。
離(lí)子鍍弧源是電弧等離子體放電的源頭(tóu),是離子鍍技(jì)術(shù)的關鍵部件。電弧(hú)離子鍍采(cǎi)用的弧源是冷陰極弧源,這種弧源中電弧的行為被陰(yīn)極表(biǎo)麵許多快速遊動、高(gāo)度明亮的(de)陰極斑點所(suǒ)控製(zhì)。在發展和完善電弧離子鍍技術的(de)過程中,對電弧陰(yīn)極斑點(diǎn)運動的有效控製至關重要,因為這決定了電弧放電的穩定性、陰極靶材的有效利用、大顆粒的去(qù)除、薄(báo)膜質(zhì)量的改善等諸多關鍵問題的解決。國內外一直致力於這方麵的工作,研究熱點主要集中在(zài)磁(cí)場控(kòng)製的弧源(yuán)設計上。由於真空電弧的(de)物理特性,外加電磁場是控製弧斑運動的有效方(fāng)法,目前所有的磁場設(shè)計都是考(kǎo)慮(lǜ)在靶麵形(xíng)成一定的磁場位(wèi)形,利用銳角法則限製弧斑的(de)運動軌跡,利用橫向分量(liàng)提高弧斑(bān)的運動速度。
理(lǐ)想的磁場設計體現為:一方麵盡可能擴大磁(cí)場橫(héng)向分(fèn)量的麵積與強度,另一方麵樶(zuī)大程度的控製和限製弧斑的(de)運動。由於工具鍍膜持續時間較(jiào)長,對膜(mó)層的性能(néng)要求較高(gāo),工業應用的離子鍍(dù)弧(hú)源應具備以下幾點特性:(1)放電穩(wěn)定,不經常滅弧;(2)弧斑運動約束合理,不跑弧(hú);(3)靶材利用率高;(4)弧斑細膩,放電功(gōng)率密度小,大顆粒少;(5)等離子體密度以及離化率高,向工件輸運的等離子體通量足夠。