管状工件内表面涂层制备相比于一些其他平面件镀膜会有更多的技术障碍,对于复杂的和小尺寸的管道类型,现有的优异的处理方法不能被应用,不能够得到性能优异的膜层,同时管内径的限制和不能在管上施加负偏压也是一个亟需解决的棘手问题。Hi PIMS技术具有膜层致密、膜基结合力好、良好的绕镀性以及高等离子体密度等优势。而辅助阳极牵引作用和励磁线圈的推动能进一步增强管内等离子体密度和改善管内等离子体分布。针对管内径的限制以及膜层性能的问题,本文提出一种利用辅助阳极和励磁线圈优化等离子体进入整个管道内部深度,提高管内壁薄膜质量的方法。辅助阳极和励磁线圈增强Hi PIMS管内放电特性结果表明,对于由管口至管尾的四个不同位置,随着辅助阳极电压的升高,基体电流的峰值均有不同程度的增加,特别是管尾位置,和不加辅助阳极相比,辅助阳极电压60V的基体电流峰值明显增加。辅助阳极通过对电子的牵引以及改变与阴极靶之间的电势差来增强管内离化的作用,使基体电流均匀性提高。励磁线圈电流增加,管尾基体电流随之增加,磁场的非平衡度增强,使电子向管尾运动从而增强离化。随着基体负偏压的增加,管尾基体电流增大,基体电流整体均匀性提高。管口位置Cr薄膜的结构和力学性能分析结果表明,随着靶材离化率增大,有利于管内深处膜层的沉积,在管尾能沉积1.5μm厚的Cu膜,而在管尾不能沉积上Cr,并且膜层结构更致密,表面更光滑平整,膜基结合力和耐磨性能也有提高。随着辅助阳极电压的增加,薄膜在管内沉积的距离可能会变长。当辅助阳极电压为60V时,可以在最远的位置制备薄膜,晶粒尺寸更细小,硬度最大,并且具有较好的膜基结合性能和耐摩擦磨损性能。当线圈电流为4A时,在管的中部生长了一层97nm厚的薄膜,晶粒尺寸较小,结构致密。薄膜具有良好的膜基结合力和摩擦学性能。在辅助阳极电压60V,励磁线圈电流4A时,管内不同位置Cr薄膜的结构和力学性能分析结果表明,随着与管口的距离越远,膜层厚度越小,能在管中位置沉积210nm厚度的膜层。并且膜层结构均很致密,柱状晶已经呈现出向不定型态转变的趋势,没有多孔和凹坑的现象存在,晶粒细小。膜基结合性能和耐磨性能也总体差异不大。