常规辉光放电离子源输出功率较小，对工件表面的清洗效果有限，为了提高工件表面的清洗效率，在前期研究中空阴极弧光离子源基础上，设计中空阴极靶为整体靶，优化水冷结构和磁场分布：靶外面有永磁铁，带动靶表面弧斑在靶表面快速运动，提高烧蚀的均匀性和提高靶材的利用率，电磁铁提高等离子体输出特性。改进后的离子源，运行电流可达百安，输出离子流强度达到数安。试验证明，中空阴极离子源可大幅提高涂层硬度和附着力。

当前国外先进的PVD涂层设备用离子源技术多采用热丝弧离子源技术（如Balzers，Hauzer），通过加热热丝发射热电子与氩气、氢气碰撞离化获得等离子体，属于气体离子源，用于镀膜前工件的清洗，保证涂层附着力，热丝弧离子源受热丝影响，经常更换热丝，本研究开发的中空结构弧光离子源可以输出高度离化的金属等离子体，属于气体、金属复合型离子源，对于工件镀膜前清洗和镀膜中优化离子能量大有益处，工作中偏流可达数安。进行刀具表面TiBN基纳米晶复合涂层制备关键技术研究，形成了厚度3-5微米、显微硬度≥3500Hv，附着力≥60N，摩擦系数≤0.2的超硬镀层（机械工业表面覆盖层产品质量监督检测中心），刀具寿命提高明显。

2、等离子体辅助PVD涂层技术生产线

在项目执行过程中，将刀具钝化机引入涂层生产，建立了一条完善的刀具涂层生产线，主要包括来料检验系统、清洗线、镀膜系统、后处理系统和辅助系统，满足研究纳米复合涂层技术、涂层刀具制备以及涂层力学、耐磨性能测试及小批量样品处理要求，目前生产线主要用于真空技术专业学生教学工作。

刀具及其他产品在镀膜之前的检验是很有必要的，主要检查产品的缺损、工作面状态、表面防锈措施等，为下一步镀膜前的处理及清洗提供有效的产品信息，确保执行科学合理的处理及清洗工艺。刀具涂层前根据刀具种类及切削要求，对刀具刃部进行钝化处理以强化涂层有效性是很有必要的：可消除刀具制作过程中刃部毛刺、微裂纹，提升涂层附着力和涂层服役过程中的切削性能。涂层前的工件清洗是涂层获得良好附着力的前提条件，清洗过程主要分两步骤进行，分为真空室外清洗和真空室内清洗既化学清洗和物理清洗。化学清洗主要是利用各种碱性、酸性溶液将工件表面的油脂和灰尘以及其他污染物清洗干净，达到净化表面的目的。化学清洗方式有浸洗、擦拭、超声波清洗、脱水机烘干，其中超声波清洗过程是利用超声波的空化效应，通过气泡的破裂产生的冲击效应将工件表面的各种污染物破碎去除。为了获得好的清洗效果，往往需要各种清洗方法相互结合并辅以优化的清洗剂，并执行合理的清洗工艺，经实际验证，达到较好的清洗效果。物理清洗主要是利用高能粒子的溅射作用去除工件表面的污物，一般通过离子源辅助离化获得高能离子效率、效果最好。如用阳极层离子源、中空阴极弧光离子源离化惰性气体，更易于获得高能的离子，用于工件的物理清洗。工件表面涂层厚度的均匀性和一致性是涂层产品性能的强有力保障，对于形状复杂的刀具还要通过机械手段提高涂覆层的均匀性，三维转动系统。