1.一种曲面磁控溅射阴极,包括阴极主体,该阴极主体包括有外磁体、绝缘套组件、靶材、电极和冷媒套,其特征在于:所述的靶材为带有一侧开口的曲面靶材,所述的曲面靶材的内部空腔构成气体电离区,该曲面靶材的开口处构成磁控溅射原子及离子的出射口,所述的冷媒套的内壁曲面轮廓形状与曲面靶材的外壁曲面轮廓形状相适配,且冷媒套包设于靶材的外侧构成热交换连接,所述的绝缘套组件包括有设置于外磁体和冷媒套之间的曲面绝缘套,所述的外磁体的内壁曲面轮廓形状与曲面绝缘套的外壁曲面轮廓形状相适配,且该外磁体滑移设置于曲面绝缘套的外壁曲面轮廓上,还包括有用于驱动外磁体沿曲面绝缘套的外壁曲面轮廓滑移的外磁体转动组件;
外磁体包括有背板以及固定设置于背板上且相互依次排布的多片磁铁,且相邻的磁铁之间磁性相反布置,使得相邻磁铁的磁力线分布构成闭合磁力线;
曲面靶材的曲面为圆弧曲面或椭圆曲面;曲面靶材开口的弧度角为90°‑120°。
2.根据权利要求1所述的一种曲面磁控溅射阴极,其特征在于:所述的靶材也包括纯金属靶材、金属及非金属复合靶材、非金属靶材,分别用于实现金属及合金、金属非金属复合材料、非金属材料的曲面磁控溅射;所述纯金属靶材为多组金属基片瓦拼接而成,所述金属及非金属复合靶材由金属基片瓦表面复合非金属材料形成,所述的非金属靶材为在金属基片瓦上直接钎焊非金属材料形成;所述的金属基片瓦为钛、铬、钨、铝、银、铜中的一种或其合金。
3.根据权利要求1所述的一种曲面磁控溅射阴极,其特征在于:还包括有支撑固定机构,该支撑固定机构包括阴极固定组件和支撑轴,阴极固定组件包括有两只分别固定在阴极主体的轴向两侧端面的固定座,该固定座与阴极主体对应的轴向端面之间设置有端面绝缘套,所述的支撑轴支撑固定于两只固定座的外凸部之间;外磁体转动组件包括有固定设置于外磁体的外轮廓面上的曲面齿条,以及与曲面齿条传动啮合的驱动齿轮,所述的驱动齿轮转动设置于所述的支撑轴上,该驱动齿轮外接动力机构;还包括有滑动支撑机构,该滑动支撑机构包括有固定于外磁体外轮廓面上的外磁体滑动座,以及设置于支撑轴上的滑动支撑组件,所述的外磁体滑动座上设置有与外磁体滑移方向一致的滑移导向壁,所述的滑动支撑组件包括有设置有固定于支撑轴上的滑动支撑杆,以及设置于滑动支撑杆头部的转动导向轮,该转动导向轮的外壁一侧与滑移导向壁滑移导向配合。
4.一种闭合磁场涂层磁控溅射设备,其特征在于:包括有真空腔室、转动装置、真空系统、及设置在真空腔室内的多个如权利要求1‑3任一项所述的曲面磁控溅射阴极,该多个曲面磁控溅射阴极的外磁体的磁力线相互连接形成闭合磁场。
5.一种含氢掺杂类金刚石涂层的磁控溅射制备方法,其特征在于,通过在权利要求4所述的闭合磁场涂层磁控溅射设备中,该闭合磁场涂层磁控溅射设备中所采用的曲面磁控溅射阴极为带有金属曲面靶材的曲面磁控溅射阴极和带有金属石墨复合曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,在待加工工件上加工出含氢类金刚石涂层,其包括有以下步骤:(1)真空腔室抽真空后通入氩气,开启偏压电源600‑1000V,待镀工件基体表面进行辉光清洗,随后开启金属曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,调节金属靶电流为恒流15‑30A,偏压
200‑80V,沉积≤1um厚度的金属基底层,待金属基底层工艺结束后,
(2)向真空腔室通入氮气后,该氮气的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加到100‑300sccm,在金属基底层上再沉积≤2um厚度的金属氮化物层;
(3)向真空腔室通入氮气及碳氢气体,其中,该氮气的通入流量通过梯度递减方式逐渐减少至50‑200sccm,碳氢气体的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加到50‑
150sccm,在金属氮化物层外再沉积≤2um厚度的金属碳氮化物层;
(4)继续调节向真空腔室通入氮气及碳氢气体的流量,其中氮气的通入流量通过梯度递减方式逐渐减少至0sccm,碳氢气体的通入流量通过梯度递增方式逐渐增加到200‑
400sccm,调节偏压至100‑40v,在金属碳氮化物层外沉积≤2um厚度的金属碳化物,(5)开启带有金属石墨复合曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,降低碳氢气体流量直至关闭,增大氩气流量至300‑600sccm,金属曲面靶材电流降为10‑15A,金属石墨复合曲面靶材电流15‑30A,沉积厚度≤1um梯度掺杂金属的掺杂金属类金刚石涂层;
(6)氩气流量稳定在300‑600sccm,稳定的阴极电流制备掺杂金属类金刚石涂层表面层。
6.一种无氢类金刚石涂层的磁控溅射制备方法,其特征在于,通过在权利要求4所述的闭合磁场涂层磁控溅射设备中,该闭合磁场涂层磁控溅射设备中所采用的曲面磁控溅射阴极为带有金属曲面靶材的曲面磁控溅射阴极和带有金属石墨复合曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,在待加工工件上加工无氢类金刚石涂层,其包括有以下步骤:(1)真空腔室抽真空后通入氩气,开启偏压电源600‑1000V,待镀工件基体表面进行辉光清洗,随后开启金属曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,调节金属靶电流为恒流15‑30A,偏压
200‑80V,沉积≤1um厚度的金属基底层,待金属基底层工艺结束后;
(2)向真空腔室通入氮气后,该氮气的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加到100‑300sccm,在金属基底层上再沉积≤2um厚度的金属氮化物层;
(3)开启带有金属石墨复合曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,通过梯度调节方式将氮气流量降低至50‑200sccm,将金属石墨复合曲面靶材的电流梯度增大,范围为从0‑10增大至
15‑30A,后稳定沉积,沉积≤2um厚度的金属碳氮化物层;通过梯度调节氮气流量及金属石墨复合曲面靶材,氮气流量降低至0sccm,金属石墨复合曲面靶材的电流增大至20‑30A,后稳定沉积,并调节偏压降至80‑40v,沉积≤2um厚度的金属碳化物,(6)调节氩气流量至300‑600sccm,并降低金属曲面靶材的电流降为5‑15A,制备掺杂金属类金刚石涂层,待沉积到≤1um厚度时,使用金属石墨复合曲面靶材的电流20‑30A及金属曲面靶材为电流5‑15A,氩气流量600sccm,制备一定厚度的掺杂金属类金刚石涂层表面层。
7.一种增强铝镜的磁控溅射制备方法,其特征在于,通过在权利要求4所述的闭合磁场涂层磁控溅射设备中,该闭合磁场涂层磁控溅射设备中所采用的曲面磁控溅射阴极为带有金属铝、及钛的曲面靶材的曲面磁控溅射阴极和钎焊在金属基片瓦的单晶硅曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,在待加工工件玻璃上加工铝膜的增透复合膜,其包括有以下步骤:(1)真空腔室抽真空后通入氩气,开启偏压电源600‑1000V,待镀工件玻璃表面进行辉光清洗,随后开启金属曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,调节2组铝靶电流为恒流15‑30A,沉积≤1um厚度的铝膜,待金属基底层工艺结束后;
(2)关闭铝靶,开启2组单晶硅靶,向真空腔室通入氧气后,该氧气的通入流量100‑
200sccm,氩气200‑400sccm,中频电源硅靶的电流为恒流15‑30A,在铝膜上再沉积≤100um厚度的金属氧化物层;
(3)关闭硅靶,开启带有钛靶的曲面磁控溅射阴极,氧气流量降低至50‑200sccm,氩气
200‑400sccm,两组钛靶电源的电流为恒流15‑30A,在铝膜上再沉积≤60um厚度的金属氧化物层。
8.一种装饰性24K金色的磁控溅射制备方法,其特征在于,通过在权利要求4所述的闭合磁场涂层磁控溅射设备中,该闭合磁场涂层磁控溅射设备中所采用的曲面磁控溅射阴极为带有金属金及钛的曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,在待加工工件上沉积制备24K金色涂层,其包括有以下步骤:(1)真空腔室抽真空后通入氩气,开启偏压电源600‑1000V,待镀工件基体表面进行辉光清洗,随后开启金属钛曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,调节金属靶电流为恒流15‑30A,偏压200‑80V,沉积≤500nm厚度的金属基底层,待金属基底层工艺结束后;
(2)向真空腔室通入氮气后,该氮气的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加到100‑200sccm,氩气流量为100‑300sccm,在金属基底层上再沉积≤1um厚度的氮化钛层;
(3)开启带有金(Au)的曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,通过梯度调节方式将钛靶关掉,同时将氮气流量降低至0,氩气流量100‑300sccm,在氮化钛涂层上沉积带有一定梯度的氮化钛及金的梯度层及≤500nm 的纯金层。
9.一种高性能纳米复合硬质AlCrN涂层的磁控溅射制备方法,其特征在于,通过在权利要求4所述的闭合磁场涂层磁控溅射设备中,该闭合磁场涂层磁控溅射设备中所采用的曲面磁控溅射阴极为带有单质金属Cr及AlCr合金的曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,在待加工工件上沉积制备纳米涂层,其包括有以下步骤:(1)真空腔室抽真空后通入氩气,开启偏压电源600‑1000V,待镀工件基体表面进行辉光清洗,随后开启Cr曲面靶材的曲面磁控溅射阴极,调节金属靶电流为恒流15‑30A,偏压
200‑80V,沉积≤1um厚度的金属基底层,待金属基底层工艺结束后;
(2)向真空腔室通入氮气后,该氮气的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加到100‑300sccm,在金属基底层上再沉积≤1um厚度的CrN层;
(3)开启带有AlCr合金靶的曲面磁控溅射阴极,通过梯度调节方式将氮气流量增至至
100‑300sccm,将复合靶曲面靶材的电流梯度增大,范围为从0‑10增大至15‑30A,并调节偏压降至80‑40v随后稳定沉积,沉积≤2um厚度的高性能纳米复合硬质涂层AlCrN。