1.一种采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备的ta‑C涂层,其特征在于:包括依次连接的基础层、注入层、掺杂ta‑C层;
基础层为采用增强辉光放电阴极源形成的纯金属层或化合物层;
注入层为利用脉冲弧源石墨靶放电,在调制脉冲高偏压下形成注入的碳层;
掺杂ta‑C层为以增强辉光放电阴极源提供掺杂金属,同时采用调制强流脉冲电弧在石墨靶上弧光放电产生的离化的碳离子形成的掺杂的无氢四面体非晶碳层;
增强辉光放电阴极源中设有内凹曲面阴极和单极磁场;
调制强流脉冲电弧为所述调制强流脉冲电弧为利用可远程调节的具有较大周期并可实现线性调控的矩形波线圈电流或可任意编程直流线圈电流驱动石墨靶弧斑运动并在石墨靶上施加以一定基值电流为稳弧电流并周期性叠加瞬间调制强电流的脉冲弧电源;
脉冲弧电源参数为:基值电流20‑50A,瞬间强流为100‑1000A,频率为1‑1kHz,占空比
1%‑80%;
调制线圈参数为模式①或模式②;
模式①为频率为0.01‑50Hz,电压为±20V,占空比0‑80%,每组电压的变化周期为1‑
30min的可实现输出电压远程线性周期性调节线圈电流;
模式②为可周期性运行的任意电压程序,周期内可任意设置每一段的电压幅值和运行时间,通过设置不同的电压幅值和运行时间形成一组程序流,该程序流可周期性运行;电压设置范围为‑60V—+60V,运行时间精度为0.001s;每组周期内可编程命令段为0—1000段。
2.一种采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)、将待镀基体放入复合物理气相沉积装置中,所述复合物理气相沉积包括真空室、两组增强辉光放电阴极源、两组调制脉冲电弧石墨靶,所述待镀基体位于真空室内,增强辉光放电阴极源中设有内凹曲面阴极和单极磁场;
(2)、 对真空室抽真空,通入氩气和氢气,进行辉光清洗或灯丝清洗;
(3)、 通入氩气,调节节流阀控制气压为0.5‑0.8Pa,脉冲偏压设置为800‑1200V,开启1组增强辉光放电阴极,恒流模式,进行离子轰击清洗;
(4)、启动另一组增强辉光放电阴极源,两组一起工作,其工艺气体为氩气,气压为0.1‑
5.0Pa,阴极源恒流模式,电流10‑20A,待镀基体表面施加40‑500V的负偏压,沉积厚度0.2‑5μm,形成基础层,随后关闭增强辉光放电阴极源;
(5)、对真空室进行冷却;
(6)、开启两组调制脉冲电弧石墨靶,石墨靶上施加以一定基值电流为稳弧电流并周期性叠加瞬间调制强电流的脉冲弧电源,工件上施加调制脉冲高偏压形成注入层,待镀基体表面施加800‑4000V的负偏压;
(7)、开启两组石墨靶,形成调制强流脉冲电弧放电,形成掺杂ta‑C层;所述调制强流脉冲电弧为利用可远程调节的具有较大周期并可实现线性调控的矩形波线圈电流或可任意编程直流线圈电流驱动石墨弧斑运动并在石墨靶上施加以一定基值电流为稳弧电流并周期性叠加瞬间调制强电流的脉冲弧电源。
3.根据权利要求2所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:所述增强辉光放电阴极源包括绝缘磁座、永磁体、背板、放电材料、线圈;所述背板的内表面为内凹曲面;所述放电材料的截面为与内凹曲面适配的弧形并固定在内凹曲面上;所述绝缘磁座、永磁体组成单一极性的磁靴,设置在背板外表面;所述线圈设置在背板的两侧。
4.根据权利要求3所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:所述背板内设有水冷流道。
5.根据权利要求3所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:所述内凹曲面的弧长大于所述放电材料的弧长,所述放电材料的两侧边设有屏蔽件,所述屏蔽件包覆放电材料侧边及内凹曲面裸露在外的部分。
6.根据权利要求3所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:所述背板为弧形,所述绝缘磁座、永磁体组成的磁靴相对背板可沿周向移动。
7.根据权利要求2‑6任一项所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:增强辉光放电阴极源前设置有悬浮电位旋转挡板,其挡板角度为
30‑45°,其在增强辉光放电阴极源工作时,加载正电压。
8.根据权利要求2所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:其工艺气体为氩气或真空,气压为0.001‑1Pa,步骤(6)中,脉冲弧电源参数为:占空比1%‑50%,实现碳离子流对基体上的纯金属层的轰击注入,轰击注入时间为1‑
30min。
9.根据权利要求2所述的采用增强辉光放电复合调制强流脉冲电弧制备ta‑C涂层的方法,其特征在于:步骤(7)中,其工艺气体为氩气,气压为0.001‑1pa;
石墨靶弧光放电过程中,一组增强辉光放电阴极源靶也将开启工作,电流为5‑10A,对ta‑C涂层进行掺杂,沉积厚度为1‑20μm。