1.一种通过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)形成基础层:通过调制电磁驱动的电弧放电沉积金属层或金属与C和/或N的化合物,形成基础层;
(2)形成ta-C层:通过调制强流脉冲电弧形成无氢四面体非晶碳层的类金刚石涂层,即为ta-C层;
所述调制电磁驱动的电弧为在具有多级磁体所形成的永磁场与电磁之间相互作用所形成的耦合磁场中进行弧光放电;
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驱动石墨电弧放电,同时在石墨靶上将施加以一定基值电流作为稳弧电流并周期性施加瞬间强电流的脉冲弧电源放电;
所述基础层设置在待镀基体上,所述ta-C层设置在基础层上。
2.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:电磁线圈电流为线性调制电流,其具体是指为频率为0.01-50HZ,电压为±40v,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;电磁线圈上的线性调制电流为短期多组线性输出变化,长期周期有序的方波电流,其中短期多组变化的线性输出其每个周期变化内的组数不少于1组,其将根据放电靶材进行独立设定。
3.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:脉冲弧电源是具有一定基值作为稳弧电流,并可周期性输出瞬间强流的弧电源,其具体参数为:20-100A基值电流可调、100-1500A的峰值电流可调,频率1-1kHz,占空比1-50%。
4.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:用于制备ta-C涂层的电弧离子镀装置,包括弧光电子流激发的等离子体清洗装置、一组金属靶、两组石墨靶,所述石墨靶采用调制强流脉冲电弧。
5.根据权利要求4所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于;在形成基础层前先对待镀基体通过弧光电子流激发的等离子体清洗装置清洗,具体设置如下:对镀膜机的真空室抽真空,其中腔体温度控制在200-500℃,待到达5E-3pa以下的真空度,通入Ar或Ar+H2混合气,真空度控制在1-10pa,弧光电子激发的等离子体清洗装置中的弧电流为70-120A,待镀基体表面施加40-300V负偏压,清洗时间为10-100min,随后关闭弧光电子激发的等离子体清洗装置。
6. 根据权利要求4所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:
步骤(1)中,形成基础层的具体设置如下:开启金属弧靶,其工艺气体为反应气与氩气的混合气体或纯氩气,气压为0.1-5pa,弧靶弧电流60-150A,弧源上加载的电磁线圈的调制参数为:线圈频率为0.01-50Hz,线圈电压-40V-+40V设置, 线圈电压及组数可根据靶材刻蚀情况进行微调,为待镀基体表面施加40-200V的负偏压,沉积厚度1-10um,随后关闭金属靶。
7.根据权利要求6所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:形成的基础层为利用工艺气体与金属靶直接沉积的纯金属或单一化合物;所述化合物的反应气为氮气、氮气碳氢气体混合气或碳氢气体;金属靶以纯金属、两种金属所组成的合金为主;金属为一元金属或二元金属。
8.根据权利要求7所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:化合物的沉积过程中氩气占反应气与氩气混合气的总比例为10%-50%。
9.根据权利要求4所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:步骤(2)中,形成ta-C层的具体设置如下:开启两组石墨靶,其工艺气体为氩气,气压为0.01-
2pa,脉冲弧电源参数为:基值电流20-50A,瞬间强流为100-1500A,频率为1-1kHz,占空比
1%-50%;调制线圈参数为:线圈频率为0.01-1Hz,占空比30%-70%,线圈电压为周期性线性调节,线圈电压共3组,每组周期为1-30min,-18V -6v/-10V +1v/-5V -+5v,线圈电压及组数~ ~ ~可根据靶材刻蚀情况进行微调,沉积厚度为1-20um。
10.根据权利要求9所述的通过调制强流脉冲电弧制备ta-C涂层的方法,其特征在于:
瞬间强流采用线性增加的模式,即以较低的瞬间强流起始,在一定的时间内升至参数设定值,随后以稳定的瞬间强流继续涂层,直至涂层结束。