真空电弧离子注入机

薄膜沉积。 2100433B

极限真空优于5*10^-4Pa;真空室尺寸:Φ600mm球形;抽速:26分钟达到1×10-3Pa;钛靶和碳靶各2个，均为Ф100mm;弧电源电流60～150A连续可调;脉冲负偏压0～1000V可调，占空比10%--90%可调;离子源平均引出电流/电压:10.7mA/76KV;束斑直径Ф150mm。

在真空电弧重熔过程中，金属的熔化和凝固过程同时进行，由子在水冷铜结晶器内存在大的温度梯度，在这种条件下凝固会形成粗大晶体。而在真空凝壳炉熔炼中，金属的熔化和浇注完全分开进行，由于金属液面没有电极的阳极辉点，热场相对均匀，加之熔池发生搅动，促使铸件凝固时长大的晶体前沿形成过冷金属液，在该处出现补充的结晶中心，从而可以获得细晶组织，这是真空凝壳炉较真空电弧炉熔炼的又一优点。真空凝壳炉熔炼的铸件具有较高的机械性能。例如一般真空电弧炉熔炼的MT(Mo 0.5%Ti)合金的延伸率占为1%-2%,而用真空凝壳炉熔炼的同一合金的占为3%~5% 。

高速开关的电弧电压决定了故障电流转移的时间，研制的高速开关断口采用的是17.5kV真空灭弧室。真空电弧有10kA 以下的扩散型和10kA以上的集聚型两种形态。混合型断路器电弧电流一般只有几千安，属于扩散型电弧。对扩散型真空电弧电压起主导作用的是阴极压降，而阴极压降主要由触头材料决定。触头材料的沸点温度与热导率的乘积越大，阴极压降越高。因此为提高电弧电压，缩短电流换流时间，可以选取高沸点和热导率的触头材料。除此之外，也可通过外加磁场的方式提高电弧电压，电弧电压最高可达数千伏。

高速开关采用的是宝光真空灭弧室厂生产的17.5kV/1.250A 的真空灭弧室，触头开距为（9±1）mm，运动部分质量为1.1kg。当电流从4kA增大到10kA时铜钨触头的真空电弧电压基本在30V左右保持稳定，当电流下降时电弧电压有所降低。

1950年美国发明了第一台小型(4.5kg)真空电弧凝壳炉。后来各国又出现了电子束凝壳炉、等离子体凝壳炉等，但常用的是真空电弧凝壳炉，简称真空凝壳炉 。