電弧離子鍍技術中脈衝偏壓作用的基本原理

1） 電弧離子鍍中直流偏壓的不足。電弧離子的離化率高達60%~90%，具有沉積速度快、膜基結合力強、繞鍍性好、容易進行反應沉積，容易獲得氮化鈦等化合物塗層的優點，已成為獲得TiN類硬質薄膜不可替代的鍍膜工藝。但傳統的電弧離子鍍一直以直流偏壓為工藝基礎。

然而，恆定的直流負偏壓，使離子對基片進行持續不斷地轟擊，從面造成：鍍膜受到限制。

① 沉積溫度相對較高（400~500℃），使得在低迴火溫度和低熔點的基材上鍍膜受到限制② 膜層內應力相對較大，沉積厚膜比較困難。

③ 從陰極電弧源噴射出大的金屬熔滴，使膜層組織粗化。

④ 直流偏壓電源的來弧速度較慢，防止打弧功能差，容易將工作表面燒傷。

2） 電弧離子鍍中脈衝偏壓的出現。是為了進一步降低沉積溫度和克服其他不足。將電弧離子鍍傳統的直流偏壓改成了脈衝偏壓，從而產生了脈衝偏壓電弧離子鍍。其典型的理想狀態下偏壓與時間關係。

電弧離子鍍中脈衝電源主電路的各開關器件均已採用IGBT。目前，單管IGBT的上升和下降時間達150~400ns之間，開通和關斷時間大都在400~800ns之間，功率容量已經達到600A/1200V、300A/1700V水平，並且，隨著高阻斷電壓（1700~3300V）和大電流等級（600~1200A）的IGBT模組的出現，IGBT已開始應用於大功率、高電壓脈衝電源的場合。

目前，我國的脈衝偏壓電源的設計製造水平基本能滿足電弧離子鍍方面科研、生產的需求，典型的電源引數為：頻率5~80kHz，脈衝偏壓幅值0~-1500V可疊加直流偏壓0~-300V，佔空比5%~85%，功率為5~30kW；此外，非對稱的雙極性脈衝偏壓電源也開始得到應用。

採用脈衝偏壓電源供電時，電壓存在中斷間隙，在一個脈衝週期內斷供電。通電時間佔脈衝週期的比例叫佔空比。用d表示。一般在儀表上用“%”表示。在一個脈衝週期內間斷供電的時間用佔空比調節。

通常在用800~1000V高偏壓進行“主弧轟擊”時，佔空比調至20%左右。

沉積氮化鈦等化合物塗層時，將佔空比調至80%左右。