專利名稱：一種適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于產(chǎn)生放電等離子體的源極組件，特別涉及一種適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，金屬零部件的實效往往是從局部表面開始，腐蝕從零件表面開始，摩擦磨損在零件表面發(fā)生，疲勞裂紋由零 件表面向里延伸。金屬材料的表面冶金技術(shù)可以通過物理或化學(xué)的方法，使合金元素擴散進入金屬材料，提高其表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性等，從而延長易損零件的易損表面的失效期，提高產(chǎn)品的整體性能。至今已發(fā)展出許多表面冶金技術(shù)，如輝光離子氮化、激光表面合金化等，這些技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中已得到了廣泛應(yīng)用。雙輝等離子表面冶金技術(shù)是一種新型的表面冶金技術(shù)，它利用氣體放電產(chǎn)生的離子轟擊把合金元素從源極材料濺射出來，并在試樣表面經(jīng)吸附、沉積和擴散后形成具有特定物理化學(xué)性能的表面合金層，從而提高金屬材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蝕性等，延長金屬材料的使用壽命。另外，由于稀有金屬、貴金屬的不斷減少及其成本的不斷提高，用盡可能少的這類金屬元素滲入到金屬材料中，進而提高其表面耐高溫、耐磨損、耐腐蝕能力，使其不易損壞，可以達到節(jié)省材料、降低成本之目的。在之前的雙輝等離子表面冶金技術(shù)中，用于產(chǎn)生合金元素的源極組件主要是平面狀結(jié)構(gòu)，它和平面試樣之間的不等電位空心陰極放電能夠較容易地獲得高的等離子體濃度，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。然而，它們不適宜大面積的處理，這是因為在進行大面積處理時，為了達到所需的等離子體濃度，需要較高的電壓。在此高能量下，源極的濺射功率效率(濺射出的原子數(shù)/離子電壓)相對較低，并且隨能量的增加而減小。此外，較高的源極電壓會使得平面狀源極和試樣之間的不等電位空心陰極放電效應(yīng)過于強烈，從而使得試樣溫度過高而不利于基體的機械性能。因此，為應(yīng)對將來工業(yè)化的大面積處理，設(shè)計一種新型的源極結(jié)構(gòu)成為首先需要考慮的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對大面積雙輝等離子表面冶金處理過程合金元素供給不足的技術(shù)問題，提出一種能產(chǎn)生高濃度、均勻的等離子體的源極組件。為了解決所述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，由4飛個金屬靶材和固定金屬靶材的靶托組成，靶材呈格柵狀排列，靶材的一端為凸臺結(jié)構(gòu)，靶托上有與凸臺大小形狀相對應(yīng)的凹槽。凸臺與凹槽對應(yīng)高度H為2 5臟。靶材上的凸臺和靶托上的凹槽為梯形或燕尾形，兩者接觸的側(cè)面與水平面的傾斜角為65° 10°，凸臺與凹槽目的是使靶材固定在靶托上，形狀不拘泥于梯形或燕尾形。所述凹槽等距離分布在靶托上，凹槽的間距為l(T20mm。[0009]有益效果采用本實用新型提供的新型源極結(jié)構(gòu)，當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，可以在每兩塊相鄰的靶材之間產(chǎn)生等電位空心陰極放電效應(yīng)。在空心陰極放電中，放電空間的正離子會向陰極移動，并在陰極位降區(qū)的高電場強度的作用下，加速轟擊陰極表面，從而使陰極表面的金屬原子被濺射出來。此外，空心陰極放電中還存在熱力學(xué)蒸發(fā)效應(yīng)。從而獲得更高的蒸發(fā)粒子濃度和更多的高能中性粒子。同時，產(chǎn)生的等離子體更加均勻穩(wěn)定。檢測數(shù)據(jù)顯示，使用新型源極結(jié)構(gòu)放電時，等離子體中的金屬離子濃度、蒸發(fā)粒子濃度和及高能中性粒子濃度較平面狀源極結(jié)構(gòu)提高了 39 71%。因此，新型源極結(jié)構(gòu)能夠獲得比平面狀源極結(jié)構(gòu)更高的金屬離子濃度、蒸發(fā)粒子濃度以及高能中性粒子濃度，能產(chǎn)生高濃度、均勻的等離子體，適用于大面積表面等離子體處理。

圖I :適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)示意圖，其中i-靶材， 2-靶托。圖2 :圖I中A部位放大圖。圖3 :傳統(tǒng)平面狀源極結(jié)構(gòu)正視圖。圖4 :傳統(tǒng)平面狀源極結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施方式
實施例I :如圖I所示的適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)。靶材I的對接面加工成燕尾形凸臺，同時對應(yīng)的靶托2上加工出對應(yīng)形狀凹槽，凸臺與凹槽對應(yīng)高度H為5_，接觸側(cè)面與水平面的傾斜角α為65°。將靶材I與靶托2的加工面清洗干凈后，靶材I從靶托2 —側(cè)沿著凹槽逐漸擠進靶托2內(nèi)。采用該種源極結(jié)構(gòu)，當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，可以在每兩塊相鄰的靶材之間產(chǎn)生等電位空心陰極放電效應(yīng)，從而獲得比平面狀源極結(jié)構(gòu)更高的金屬離子濃度、蒸發(fā)粒子濃度以及高能中性粒子濃度，可以為工業(yè)化大面積處理提供可能性。實施例2:適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，靶材I的對接面加工成梯形凸臺，同時對應(yīng)的靶托2上加工出對應(yīng)形狀凹槽，凸臺與凹槽對應(yīng)高度H為2mm，接觸側(cè)面與水平面的傾斜角α為80°。將靶材I與靶托2的加工面清洗干凈后，靶材I從靶托2—側(cè)沿著凹槽逐漸擠進靶托2內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，其特征在于由4飛個金屬靶材⑴和固定金屬靶材的靶托⑵組成，靶材⑴呈格柵狀排列，靶材⑴的一端為凸臺結(jié)構(gòu)，靶托(2)上有與凸臺對應(yīng)的凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，其特征在于靶材(I)上的凸臺和靶托(2)上的凹槽為梯形或燕尾形，兩者接觸的側(cè)面與水平面的傾斜角為65° 80。。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凹槽等距離分布在靶托(2)上，凹槽的間距為l(T20mm。
專利摘要本實用新型提供的一種可用于大面積表面等離子體處理的新型源極結(jié)構(gòu)，由4~6金屬靶材和固定金屬靶材的靶托組成，靶材呈格柵狀排列，靶材的一端為凸臺結(jié)構(gòu)，靶托上有與凸臺對應(yīng)的凹槽。靶材上的凸臺和靶托上的凹槽為梯形或燕尾形，兩者接觸的側(cè)面與水平面的傾斜角為65°~80°。所述凹槽等距離分布在靶托上，凹槽的間距為10~20mm。該新型源極結(jié)構(gòu)在平面源極結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加與其平面相垂直的格柵，每個格柵片之間能夠產(chǎn)生空心陰極等離子放電，從而在同樣電壓條件下，能夠獲得比傳統(tǒng)平面狀源極結(jié)構(gòu)更高的等離子體濃度，適用于大面積工件的處理。
文檔編號C23C14/38GK202688420SQ20122024723
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者張平則, 黃 俊, 魏東博, 繆強, 梁文萍, 姚正軍, 徐重 申請人:南京航空航天大學(xué)